智能變電站故障診斷系統(tǒng)及定位技術(shù)的探討范文

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摘要：為對智能變電站的故障進(jìn)行全面診斷，確保變電站供電的穩(wěn)定性，以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?shù)據(jù)采集分析為基礎(chǔ)，提出了智能變電站故障診斷及定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對站控層、過程層等數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，從而對變電站故障進(jìn)行精準(zhǔn)診斷和快速定位。因此，本文針對智能變電站故障診斷及定位技術(shù)進(jìn)行研究，從網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)層面對故障診斷和定位技術(shù)進(jìn)行闡述，試圖為之提供行之有效的可行性建議。

關(guān)鍵詞：變電站；故障診斷；定位技術(shù)

引言

現(xiàn)階段，智能變電站可以實(shí)現(xiàn)信息采集、信息測量、信息檢測等功能，同時(shí)具備一定程度的故障診斷能力。研究得知，傳統(tǒng)診斷方式僅限于單裝置設(shè)備的自我檢測，局限性較大，主要表現(xiàn)如下：一是診斷單裝置設(shè)備的故障，不能發(fā)現(xiàn)故障的根本原因，只能發(fā)現(xiàn)直接原因；二是沒有集中統(tǒng)一的故障診斷接口和平臺(tái)，使得診斷信息不能集中輸出；三是故障診斷不具有系統(tǒng)性，是相對獨(dú)立和局部的。因此，為確保智能變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，要研究智能變電站的故障診斷及定位技術(shù)，及時(shí)診斷和快速精準(zhǔn)定位，盡最大可能預(yù)防安全事故的發(fā)生。

1智能變電站故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能變電站的故障診斷系統(tǒng)，主要分為三大部分：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和診斷數(shù)據(jù)結(jié)果的輸出，其故障診斷技術(shù)架構(gòu)，如圖1所示。智能變電站的故障診斷的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集，采集數(shù)據(jù)包括：裝置設(shè)備信息、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的日志、變電站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)文、信息管理庫、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議等，捕獲和過濾篩選網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、統(tǒng)一搜集網(wǎng)絡(luò)設(shè)備日志，對這些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理和分析，最后得出數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為故障診斷提供更加有效的數(shù)據(jù)支持[1]。智能變電站的故障診斷的核心是數(shù)據(jù)的分析和診斷，變電站可以經(jīng)過過程層的網(wǎng)絡(luò)連接過程層和設(shè)備層的裝置設(shè)備，在經(jīng)過TCP/IP協(xié)議連接站控層和間隔層的裝置設(shè)備。通過主動(dòng)報(bào)文探測、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動(dòng)化分析等技術(shù)，對變電站運(yùn)行故障進(jìn)行診斷分析。此外，數(shù)據(jù)診斷結(jié)果的輸出，就是通過人機(jī)接口，將變電器運(yùn)行故障信息進(jìn)行可視化顯示。

2智能變電站故障診斷關(guān)鍵技術(shù)

（1）數(shù)據(jù)采集技術(shù)智能變電站內(nèi)的所有設(shè)備裝置的配置信息、設(shè)備日志、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)文等數(shù)據(jù)信息的采集，則需要故障診斷系統(tǒng)來完成，利用對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的獲取和過濾、集中統(tǒng)一收集和規(guī)范化的處理設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)日志和SNMP協(xié)議分析處理技術(shù)，從而得到較為基礎(chǔ)的分析數(shù)據(jù)[2]。

（2）變電站網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析技術(shù)依據(jù)ICE61850的標(biāo)準(zhǔn)分層框架，變電站的結(jié)構(gòu)有多種分層。從邏輯層次角度講，變電站連接變電層和間隔層設(shè)備的工具是變電層網(wǎng)絡(luò)，變電站連接間隔層和過程層設(shè)備的工具是過程層網(wǎng)絡(luò)，主要包括：SMV網(wǎng)絡(luò)和GOOSE網(wǎng)絡(luò)。有兩類非常重要的信息通過過程層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，分別為：GOOSE報(bào)文和SMV采樣值報(bào)文。GOOSE報(bào)文可以對開關(guān)量進(jìn)行上傳，也可以下行分合閘的控制量；SMV采樣值報(bào)文可以上傳電流、電壓交流量的采樣值，所以，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析主要是分析規(guī)范報(bào)文、SMV報(bào)文、制造報(bào)文、GOOSE報(bào)文。

（3）變電站主動(dòng)探測技術(shù)變電站主動(dòng)探測技術(shù)主要包含：Internet控制報(bào)文協(xié)議（ICMP）包探測、站內(nèi)報(bào)文測試、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備日志分析。ICMP包探測即是指ICMP探測報(bào)文主動(dòng)被診斷系統(tǒng)發(fā)出，接下來分析設(shè)備的響應(yīng)報(bào)文，然后對網(wǎng)絡(luò)裝置的狀態(tài)進(jìn)行判斷。站內(nèi)報(bào)文測試就是對智能變電站中的各種報(bào)文進(jìn)行模擬，然后使用網(wǎng)絡(luò)報(bào)文發(fā)射器，將測試報(bào)文發(fā)送至變電站網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)測試分析結(jié)果，對物理鏈路的連接問題、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能問題及網(wǎng)絡(luò)裝置的配置問題進(jìn)行合理的判斷[3]。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備日志分析主要分為4個(gè)過程，分別為：日志采集、日志過濾、日志格式轉(zhuǎn)換、日志解析與告警。

（4）基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)主要由基于SNMPTrap的報(bào)文解析技術(shù)、基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的故障分析技術(shù)和基于SNMP輪詢的異常檢測技術(shù)等構(gòu)成。SNMP輪詢就是指利用GetNextRequest,GetRequest等定時(shí)讀取、捕獲和被管理對象故障管理有關(guān)的當(dāng)前值，同時(shí)將當(dāng)前值與閥值庫中設(shè)定的閥值進(jìn)行對比，如果當(dāng)前值超過界限時(shí)，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。SNMPTrap解析是指系統(tǒng)對Trap數(shù)據(jù)包進(jìn)行接收、解析，然后獲得系統(tǒng)開機(jī)和重啟、通信鏈路失敗并恢復(fù)正常狀態(tài)、端口流量等診斷信息，有助于尋找故障原因。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)即是尋找網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)并發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，所謂節(jié)點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)中的物理裝置和設(shè)備，例如：交換機(jī)、主機(jī)、路由器等，節(jié)點(diǎn)關(guān)系就是指網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間是使用哪個(gè)接口進(jìn)行連接[4]。

3智能變電站故障定位技術(shù)評(píng)價(jià)

首先，變電站的邏輯接口模型和功能層可以與變電站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，為智能變電站的故障定位技術(shù)提供鏈路路徑[5]；其次，變電站監(jiān)控系統(tǒng)與IED信息模型和信息交相服務(wù)的模型進(jìn)行結(jié)合，可有效提高智能變電站的故障定位技術(shù)保障和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的能力；最后，通過VLAN等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)和流程化的管理，確保對網(wǎng)絡(luò)狀況、網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)定位網(wǎng)絡(luò)故障，迅速尋找故障目標(biāo)[6]。研究得知，智能變電站故障不是獨(dú)立存在，它具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，如果某一臺(tái)裝置設(shè)備發(fā)生故障，有可能會(huì)引起與它關(guān)聯(lián)裝置設(shè)備的連鎖失效。倘若數(shù)據(jù)的分析和診斷確定出故障，同時(shí)在其他故障區(qū)域會(huì)同時(shí)出現(xiàn)報(bào)警提示，因此，對變電站檢修管理工作帶來較大影響[7]。運(yùn)用變電站故障定位技術(shù)，可有效提高故障類別的判斷，故障位置定位及成因分析，通過智能化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行狀態(tài)的科學(xué)管理，從而提高變電站檢修效率和工作質(zhì)量。

4結(jié)論

綜上所述，本文對智能變電站的故障診斷及定位技術(shù)進(jìn)行研究，提出變電站狀態(tài)監(jiān)測的可靠方法；充分考慮到過程層的連接關(guān)系，有效評(píng)估智能變電站的故障風(fēng)險(xiǎn)；研究得知，良好的組態(tài)接口信息和接口位置，能夠快速精準(zhǔn)的定位智能變電站的故障。在變電站故障檢修過程中，具有顯著效果，同時(shí)為智能變電站的故障分析和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，提供有利的技術(shù)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[7]許偉國,張亮.智能變電站網(wǎng)絡(luò)通信狀態(tài)監(jiān)測與故障分析的方法[A].第輸配電研討會(huì)論文集,2011.

作者：尹相國 單位：寧夏電力公司檢修公司