（国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 江苏省徐州市解放北路20号 221005）
摘要：本文介绍了一种新型的变电站直流系统异常侦测与预警响应技术，研究蓄电池组电压、直流控母电压、充电机输出电压等直流系统相关遥测、遥信数据的关联性特征，归纳分析直流系统遥测、遥信大数据，建立评估模型，实现直流系统缺陷的精准评估、实时发现、趋势预警，夯实直流母线电压异常侦测与评价从问题发现到消缺评价的闭环管理，有力支持全网直流系统运行状态的精准掌握，具有较高的推广应用价值。
关键词：交直流系统；数据关联；直流缺陷；异常侦测；趋势预警
引言
随着变电站远方监控技术的发展与成熟，无人值守变电站一般由监控人员在调度主站通过监控异常信息进行实时监管，随着电网规模的不断扩大，各地区信息接入总量增多，信息类型愈加复杂，而监控人员业务承载力的不断下降、数据分析能力不足的问题逐渐暴露。
直流系统供给继电保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等直流负荷，用电负荷极为重要，对供电可靠性要求很高。直流系统异常可能导致越级跳闸，扩大事故范围，严重影响电网安全运行。目前直流系统异常只能由人工依靠监控信息被动监视，无法实现直流缺陷的主动发现，一方面造成人力物力资源浪费，另一方面为直流系统异常的及时发现带来隐患，因此急需通过新的技术手段，精准锁定直流系统异常，宏观预警直流系统潜在缺陷。
因此本文提出一种变电站直流系统异常侦测及预警技术，通过制订专家规则对直流母线电压遥测采样值数据进行定性实时分析，将直流母线电压异常细化为五种类型，结合分析结果开发实时告警功能，归纳分析直流系统遥测、遥信大数据，建立预测分析模型，有效发现直流系统存在的潜在隐患并实现趋势预警及移动终端推送，辅助监控值班员对于直流母线电压异常侦测的发现判断，拓宽直流系统异常分析管理纵深。
1工作原理
基于大数据平台中电压异常的直流信号名称及其发生频次、异常类型及异常电压值等数据，以所选直流信号异常时间为触发点，统计异常数据前后两天直流电压的详细情况，并通过折线图显示电压变化趋势，便于支撑人员及时发现异常设备。统计EMS中各地区直流母线数据，及电压值采样数据，筛选出电压值异常的直流母线，通过电压值变化趋势判断异常类型。
对某一时间段内发出同一监控告警信息设备的数量进行故障信息分析，按照天或者按月检索全网设备数量，通过对设备故障异常信息进行多维度序列数据的相关性系数阵列扫描，采用可视化技术展示设备异常信号关联分析结果，通过散点图的形式将设备异常信号和相关因素之间的关联性进行展示，根据相关性系数的大小判断多因素之间是否存在统计意义上的相关性，通过置信度区间快速筛选分析结果，并能够将分析结果自动生成设备异常信号关联分析报告，完成对设备故障异常信息与序列数据（多因素）之间的关联关系的挖掘判断，与设备缺陷记录的匹配度进行智能验证，并用曲线方式去展示缺陷设备告警信息发生率的趋势并进行预警。
依据国家电网公司的相关规定，将直流系统异常预警分为4级，从低到高依次用蓝色（Ⅳ级）、黄色（Ⅲ级）、橙色（Ⅱ级）、红色（Ⅰ级）。预警信息由设备运行风险评估预警系统同步至各生产终端，运维检修单位应及时查看并启动响应处置流程。对于Ⅰ级、Ⅱ级电网预警事件，启动预警通知书的编制与发布流程，预警通知书由电网运行方式（计划）人员编制，按照月度编号；预警通知书内容由主题、预警级别、事由、时段、风险分析、预警响应措施、附件、反馈信息等组成；风险分析应包含特殊运行方式中存在的薄弱环节、危险源及其它影响安全、需要提醒的内容。预警通知书由电力调控中心审核并发布，通知书的执行情况由电力调控中心进行检查、评价、考核以及归档。
预警级别判定及响一般按照四级：
红色预警（Ⅰ级）：设备安全存在重大隐患，必须立刻停运，对电网供电可靠性产生显著影响。
橙色预警（Ⅱ级）：设备存在明显缺陷，应停运消缺，对电网运行方式有一定影响。
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黄色预警（Ⅲ级）：设备发出告警信息，不能长时间运行，对电网运行方式基本无影响。
蓝色预警（Ⅳ级）：无告警信息，对人身或设备无威胁，大数据系统判定设备具有家族性缺陷。
2关于蓄电池的相关规定
（1）国家电网公司在《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中要求：两组蓄电池组的直流系统，应满足在运行中两段母线切换时不中断供电的要求，切换过程中允许两组蓄电池短时并联运行，禁止在两个系统都存在接地故障情况下进行切换。
（2）这个要求的主要原因是，在直流系统倒闸过程中，在任何时刻，不能失去蓄电池组供电，原因是充电、浮充电装置在倒闸过程中，有可能失电。
（3）当倒闸操作时，如果两段母线都分别有接地情况时，合直流母联断路器后，就会出现母线两点接地。
（4）在《防止电力生产事故的二十五项重点要求》中关于新安装的阀控密封蓄电池组的要求描述，应进行全核对性放电试验。以后每隔2年进行一次核对性放电试验。运行4年以后的蓄电池组，每年做一次核对性放电试验。
（5）在《国家电网公司直流电源系统技术监督规定》中 第三十九条 若无备用充放电装置，则不能将运行中的蓄电池组退出运行进行全核对性放电，只允许用0.1C10A电流放出其额定容量的50%，在放电过程中，当整组蓄电池中只要有一只电池电压达到1.9V时，应立即停止放电。放电后应立即用恒流充电。
3 应用案例
某地35kV甲乙变5月份直流母线电压出现异常情况，5月下旬开始，蓄电池组电压、直流系统控母电压、充电机直流输出电压出现电压骤降、异常滑落与异常波动的情况。
某地应用直流系统异常侦测预警平台推送出甲乙变直流系统异常告警信息，电压值当前处于不刷新状态。
调阅甲乙变直流控母电压曲线发现，5月26日晚11点50，甲乙变直流控母电压由223V开始骤降，至27日凌晨2点，母线电压达到谷值159V并持续至27日早晨7点，母线电压恢复至正常水平223V。调阅同时期甲乙变蓄电池组电压及充电机直流输出电压曲线，发现与直流控母电压曲线有极为相似的电压下降过程，下降时间、幅度、曲线斜率等数据指标基本一致。
调阅D5000告警窗历史数据进行查询，发现5月26日23：52分，甲乙变发出“充电屏模块故障”的告警信息，与直流控母电压等曲线的下降时间基本一致。经运检单位现场检查，发现26日晚23：50甲乙变充电模块发生故障，导致蓄电池组开始放电，蓄电池组电压、充电机直流输出电压、直流控母电压开始降低，至27日凌晨3点达到谷值，随后早晨7点充电屏模块恢复正常，直流系统相关电压遥测值恢复正常，缺陷已通知设备厂家进行处理。
4 结论
本文研究探讨一种变电站直流系统异常侦测及预警技术，研究蓄电池组电压、直流控母电压、充电机输出电压等直流系统相关遥测、遥信数据的关联性特征，归纳分析直流系统遥测、遥信大数据，剔除无效数据，建立评估模型，确定直流系统潜在缺陷并提前进行预警，帮助监控员在故障初期发现站用直流系统存在缺陷，通知运维进行检修，避免设备长时间带缺陷运行。
参考文献：
[1] 许建刚.变电站直流电源智能监控系统研究及应用[D] 华北电力大学，2014.
[2] 李林静. 微机型直流系统电压绝缘监察装置在变电站的应用[J].仪表技术，2004.
[3] 张沛超，高翔.智能变电站［J］.电气技术，2010，6（8）：4.
作者简介：张乐（1990-），男，硕士，工程师，主要从事调控运行工作。
王浩（1975-），男，本科，正高、高级技师，多年从事变电、调控运行工作。
论文作者:张乐,王浩
论文发表刊物:《云南电业》2019年8期
论文发表时间:2020/1/3
标签：电压论文; 异常论文; 系统论文; 母线论文; 蓄电池论文; 数据论文; 设备论文; 《云南电业》2019年8期论文;