一種基于故障錄波信息之調(diào)度端電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)

一種基于故障錄波信息之調(diào)度端電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)

王　穎， 王增平， 潘明九

（華北電力大學(xué)電力工程系， 河北 保定 071003）

　　摘　要：順應(yīng)電力系統(tǒng)自動化之發(fā)展潮流，本文開發(fā)了一種基于故障錄波信息之調(diào)度端電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)軟件，總體上分為數(shù)據(jù)庫模塊、系統(tǒng)管理模塊、故障診斷模塊、故障信息分析模塊、保護(hù)和開關(guān)動作行為評價模塊等功能模塊。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：本文分別介紹各模塊工作原理，重點(diǎn)對故障診斷模塊進(jìn)行了詳細(xì)之分析。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　關(guān)鍵字： 故障錄波器； 故障診斷； 電網(wǎng)


0 引言
　　隨著電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，就需要一個能夠準(zhǔn)確進(jìn)行故障元件診斷、事故后數(shù)據(jù)分析、保護(hù)動作行為評價等功能完善之電網(wǎng)故障信息綜合分析系統(tǒng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這對于電力系統(tǒng)之安全可靠運(yùn)行起著十分重要之作用。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　電力系統(tǒng)之調(diào)度自動化是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行之重要保證，隨著其自動化水平之不斷提高以及通信等技術(shù)之加盟，促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)層之EMS（能量管理系統(tǒng)）、SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集及監(jiān)視控制），廠站端之SOE（事件順序記錄）、PDR（事故追憶記錄）等配套設(shè)施之不斷出現(xiàn)和改進(jìn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：多年來，電力系統(tǒng)自動故障記錄已成為分析系統(tǒng)事故，特別是分析繼電保護(hù)動作行為之重要依據(jù)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：尤其是以微機(jī)為基礎(chǔ)之故障錄波裝置，能夠記錄電網(wǎng)故障發(fā)生前后電氣量和狀態(tài)變化過程信息，完整地反映故障后之瞬間變化及繼電保護(hù)之動作行為，并有數(shù)據(jù)存檔和數(shù)據(jù)再分析之能力。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：而且，隨著通信技術(shù)之介入，電網(wǎng)調(diào)度端可以隨時收集分布于各個廠站之故障錄波器之信息，這就是故障錄波器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[1][2]。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：到目前為止，各網(wǎng)（省）調(diào)已相繼完成以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)故障錄波數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳為主要目標(biāo)之聯(lián)網(wǎng)工作。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：其目之非常明確：提高電力系統(tǒng)調(diào)度和運(yùn)行之水平，提高處理電力系統(tǒng)事故之快速反應(yīng)能力，確保電力系統(tǒng)安全可靠供電。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：從而，所有上述調(diào)度自動化配套設(shè)施，都為開發(fā)電網(wǎng)故障信息綜合分析系統(tǒng)提供了廣闊之平臺。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　基于以上分析，本文開發(fā)了一種基于故障錄波信息之調(diào)度端電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)，提出了“軟保護(hù)”之診斷思想，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度端之故障錄波信息管理、電網(wǎng)層之故障元件診斷、以及雙端測距等功能。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：并用電磁暫態(tài)分析程序ATP（The Alternative Transients Program）和MATLAB語言對整套軟件之算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：下面將重點(diǎn)介紹故障診斷模塊之實(shí)現(xiàn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

1 電網(wǎng)故障診斷系統(tǒng)各模塊及實(shí)現(xiàn)功能
　　基于調(diào)度端之電網(wǎng)故障診斷及信息分析系統(tǒng)分為幾個功能模塊：數(shù)據(jù)庫模塊、系統(tǒng)管理模塊、故障診斷模塊、故障信息分析模塊、保護(hù)和開關(guān)動作行為評價模塊等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：各模塊之間之關(guān)系如下圖1所示：

　　（1） 數(shù)據(jù)庫模塊：
　　本文利用SQL Sever技術(shù)建立了各種信息之?dāng)?shù)據(jù)庫，并通過Visual C++提供之MFC ODBC數(shù)據(jù)庫類來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫之訪問。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這些數(shù)據(jù)表括：
　　1、系統(tǒng)參數(shù)類：線路參數(shù)表、變壓器參數(shù)表、發(fā)電機(jī)參數(shù)表等；
　　2、故障錄波類：故障錄波數(shù)據(jù)文件表、故障錄波組態(tài)文件表、錄波器配置表、錄波文件記錄表、硬件保護(hù)動作表等；
　　3、關(guān)系對應(yīng)類：元件與軟保護(hù)對應(yīng)表、元件與故障錄波數(shù)據(jù)接口對應(yīng)表等；
　　4、保護(hù)配置類：軟保護(hù)配置表、硬件保護(hù)配置表等
　　該數(shù)據(jù)模塊具有永久保存之功能，方便日后隨時查詢歷史記錄；同時設(shè)有用戶權(quán)限；數(shù)據(jù)庫模塊可以滿足各種查詢和瀏覽及打印之需要，為現(xiàn)場運(yùn)行和管理人員服務(wù)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　下面給出了數(shù)據(jù)表之一線路參數(shù)表：

　　（2）系統(tǒng)管理模塊：
　　系統(tǒng)管理模塊是本系統(tǒng)之重要模塊，括故障信息管理等子模塊，并且協(xié)調(diào)故障診斷等功能模塊完成相應(yīng)之任務(wù)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)建立和維護(hù)工作。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　（3）故障診斷模塊：
　　該模塊是本系統(tǒng)之重點(diǎn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生簡單故障時，僅利用開關(guān)和保護(hù)信息就可以定位故障元件，而且得到之診斷結(jié)果可信度高。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：但是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生復(fù)雜故障，或者開關(guān)、保護(hù)存在較多誤動、拒動以及因信道干擾發(fā)生信息丟失或錯誤等諸多不確定因素時，僅依靠開關(guān)和保護(hù)信息已經(jīng)不湖南陽光電子學(xué)校維修專家認(rèn)為：也許定位到故障元件，過去開發(fā)之智能診斷系統(tǒng)給出之結(jié)果往往可信度不高，可疑元件較多，甚至是錯誤之解，要達(dá)到準(zhǔn)確診斷必須加入新之信息源。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：隨著繼電保護(hù)及故障錄波信息網(wǎng)之建立，豐富之錄波信息為進(jìn)一步診斷提供了基礎(chǔ)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：本文對在復(fù)雜故障情況下利用中心站收集之故障錄波信息進(jìn)一步診斷之方法進(jìn)行研究，提出了軟保護(hù)之診斷思想，并建立了相應(yīng)之面診斷模型，有效地彌補(bǔ)了利用開關(guān)、保護(hù)信息診斷之局限性。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
　　（4）故障信息分析模塊：
　　該模塊首先根據(jù)(3)故障診斷模塊之診斷結(jié)果調(diào)用相應(yīng)元件之錄波器數(shù)據(jù)分析以確定故障類型、故障相別等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：如果是線路故障，則利用以上數(shù)據(jù)結(jié)果，采用較為精確之雙端故障測距方法[3]，定位故障點(diǎn)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：再次，運(yùn)用微機(jī)保護(hù)中之計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行諧波含量之分析，以波形顯示。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為： 后是阻抗特性，功率方向分析等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：本文利用VC++中封裝之GUI(圖形設(shè)備界面)類來實(shí)現(xiàn)各種圖形之繪制．
　　（5）保護(hù)和開關(guān)之動作行為評判模塊：
　　利用相關(guān)之關(guān)系數(shù)據(jù)庫以及以上之分析結(jié)果，對故障元件相關(guān)保護(hù)及開關(guān)之動作行為之正確與否作出判斷。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：本文利用專家系統(tǒng)之知識表示法框架法表示各種關(guān)系，用推理之思想，對其進(jìn)行評價。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

2 故障診斷模塊
2.1軟保護(hù)思想之提出
　　在實(shí)際之硬件保護(hù)中，由于實(shí)時性要求和通訊條件之限制等原因，勢必造成保護(hù)湖南陽光電子學(xué)校維修專家認(rèn)為：也許不正確動作之缺陷，因此減弱了現(xiàn)場提供之保護(hù)信息之可靠性，所以，在離線分析之基礎(chǔ)上，軟模型之保護(hù)能充分克服以上缺陷，發(fā)揮錄波信息（主要是電氣量信息）之優(yōu)勢，完成對電網(wǎng)復(fù)雜故障之精確定位，并對硬件保護(hù)（考慮后備配合關(guān)系）有一定之評價能力。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這樣，利用故障錄波器之信息，就可以來彌補(bǔ)故障發(fā)生時僅用保護(hù)、開關(guān)動作信息之不足。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：由于利用波形信息診斷之復(fù)雜性，諸多因素都將影響到診斷之性能，鑒于實(shí)際保護(hù)裝置之保護(hù)功能對各種具體情況考慮得比較全面，因此，本文采用了軟保護(hù)之方法來診斷系統(tǒng)中母線、變壓器以及線路等元件。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：軟保護(hù)就是用純軟件之方式實(shí)現(xiàn)實(shí)際硬件保護(hù)功能之模擬，它有著硬件保護(hù)無法比擬之優(yōu)點(diǎn)：不受人為因素之影響、不受硬件故障之影響、不受自然條件之影響等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
2.2軟保護(hù)模型之特點(diǎn)
　　由軟件實(shí)現(xiàn)之軟保護(hù)和實(shí)際硬件保護(hù)相比在功能上保證了完整性以外，實(shí)現(xiàn)方式比實(shí)際保護(hù)簡單，診斷之可靠性更高。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：這是由軟

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