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，重點對故障診斷模塊進行了詳細之分析。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)模日益擴大，就需要一個能夠準(zhǔn)確進行故障元件診斷、事故后數(shù)據(jù)分析、保護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。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)已相繼完成以實現(xiàn)全網(wǎng)故障錄波數(shù)據(jù)遠傳為主要目標(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”之診斷思想，實現(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行了仿真驗證。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：下面將重點介紹故障診斷模塊之實現(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、硬件保護動作表等；
　　3、關(guān)系對應(yīng)類：元件與軟保護對應(yīng)表、元件與故障錄波數(shù)據(jù)接口對應(yīng)表等；
　　4、保護配置類：軟保護配置表、硬件保護配置表等
　　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。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：隨著繼電保護及故障錄波信息網(wǎng)之建立，豐富之錄波信息為進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一步診斷之方法進行研究，提出了軟保護之診斷思想，并建立了相應(yīng)之面診斷模型，有效地彌補了利用開關(guān)、保護信息診斷之局限性。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。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：再次，運用微機保護中之計算機算法進行諧波含量之分析，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)類來實現(xiàn)各種圖形之繪制．
　�。�5）保護和開關(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軟保護思想之提出
　　在實際之硬件保護中，由于實時性要求和通訊條件之限制等原因，勢必造成保護湖南陽光電子學(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)場提供之保護信息之可靠性，所以，在離線分析之基礎(chǔ)上，軟模型之保護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（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，就可以來彌補故障發(fā)生時僅用保護、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，鑒于實際保護裝置之保護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：軟保護就是用純軟件之方式實現(xiàn)實際硬件保護功能之模擬，它有著硬件保護無法比擬之優(yōu)點：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軟保護模型之特點
　　由軟件實現(xiàn)之軟保護和實際硬件保護相比在功能上保證了完整性以外，實現(xiàn)方式比實際保護簡單，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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