一種基于故障錄波信息之調度端電網故障診斷系統

一種基于故障錄波信息之調度端電網故障診斷系統

王　穎， 王增平， 潘明九

（華北電力大學電力工程系， 河北 保定 071003）

　　摘　要：順應電力系統自動化之發展潮流，本文開發了一種基于故障錄波信息之調度端電網故障診斷系統軟件，總體上分為數據庫模塊、系統管理模塊、故障診斷模塊、故障信息分析模塊、保護和開關動作行為評價模塊等功能模塊。陽光電子學校維修專家分析認為：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。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　關鍵字： 故障錄波器； 故障診斷； 電網


0 引言
　　隨著電網規模日益擴大，就需要一個能夠準確進行故障元件診斷、事故后數據分析、保護動作行為評價等功能完善之電網故障信息綜合分析系統。陽光電子學校維修專家分析認為：這對于電力系統之安全可靠運行起著十分重要之作用。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　電力系統之調度自動化是電網安全穩定運行之重要保證，隨著其自動化水平之不斷提高以及通信等技術之加盟，促進了網絡層之EMS（能量管理系統）、SCADA系統（數據采集及監視控制），廠站端之SOE（事件順序記錄）、PDR（事故追憶記錄）等配套設施之不斷出現和改進。陽光電子學校維修專家分析認為：多年來，電力系統自動故障記錄已成為分析系統事故，特別是分析繼電保護動作行為之重要依據。陽光電子學校維修專家分析認為：尤其是以微機為基礎之故障錄波裝置，能夠記錄電網故障發生前后電氣量和狀態變化過程信息，完整地反映故障后之瞬間變化及繼電保護之動作行為，并有數據存檔和數據再分析之能力。陽光電子學校維修專家分析認為：而且，隨著通信技術之介入，電網調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網系統[1][2]。陽光電子學校維修專家分析認為：到目前為止，各網（省）調已相繼完成以實現全網故障錄波數據遠傳為主要目標之聯網工作。陽光電子學校維修專家分析認為：其目之非常明確：提高電力系統調度和運行之水平，提高處理電力系統事故之快速反應能力，確保電力系統安全可靠供電。陽光電子學校維修專家分析認為：從而，所有上述調度自動化配套設施，都為開發電網故障信息綜合分析系統提供了廣闊之平臺。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　基于以上分析，本文開發了一種基于故障錄波信息之調度端電網故障診斷系統，提出了“軟保護”之診斷思想，實現了電網調度端之故障錄波信息管理、電網層之故障元件診斷、以及雙端測距等功能。陽光電子學校維修專家分析認為：并用電磁暫態分析程序ATP（The Alternative Transients Program）和MATLAB語言對整套軟件之算法進行了仿真驗證。陽光電子學校維修專家分析認為：下面將重點介紹故障診斷模塊之實現。陽光電子學校維修專家分析認為：

1 電網故障診斷系統各模塊及實現功能
　　基于調度端之電網故障診斷及信息分析系統分為幾個功能模塊：數據庫模塊、系統管理模塊、故障診斷模塊、故障信息分析模塊、保護和開關動作行為評價模塊等。陽光電子學校維修專家分析認為：各模塊之間之關系如下圖1所示：

　　（1） 數據庫模塊：
　　本文利用SQL Sever技術建立了各種信息之數據庫，并通過Visual C++提供之MFC ODBC數據庫類來實現對數據庫之訪問。陽光電子學校維修專家分析認為：這些數據表括：
　　1、系統參數類：線路參數表、變壓器參數表、發電機參數表等；
　　2、故障錄波類：故障錄波數據文件表、故障錄波組態文件表、錄波器配置表、錄波文件記錄表、硬件保護動作表等；
　　3、關系對應類：元件與軟保護對應表、元件與故障錄波數據接口對應表等；
　　4、保護配置類：軟保護配置表、硬件保護配置表等
　　該數據模塊具有永久保存之功能，方便日后隨時查詢歷史記錄；同時設有用戶權限；數據庫模塊可以滿足各種查詢和瀏覽及打印之需要，為現場運行和管理人員服務。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　下面給出了數據表之一線路參數表：

　　（2）系統管理模塊：
　　系統管理模塊是本系統之重要模塊，括故障信息管理等子模塊，并且協調故障診斷等功能模塊完成相應之任務，負責系統建立和維護工作。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（3）故障診斷模塊：
　　該模塊是本系統之重點。陽光電子學校維修專家分析認為：當系統發生簡單故障時，僅利用開關和保護信息就可以定位故障元件，而且得到之診斷結果可信度高。陽光電子學校維修專家分析認為：但是當系統發生復雜故障，或者開關、保護存在較多誤動、拒動以及因信道干擾發生信息丟失或錯誤等諸多不確定因素時，僅依靠開關和保護信息已經不湖南陽光電子學校維修專家認為：也許定位到故障元件，過去開發之智能診斷系統給出之結果往往可信度不高，可疑元件較多，甚至是錯誤之解，要達到準確診斷必須加入新之信息源。陽光電子學校維修專家分析認為：隨著繼電保護及故障錄波信息網之建立，豐富之錄波信息為進一步診斷提供了基礎。陽光電子學校維修專家分析認為：本文對在復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，并建立了相應之面診斷模型，有效地彌補了利用開關、保護信息診斷之局限性。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　（4）故障信息分析模塊：
　　該模塊首先根據(3)故障診斷模塊之診斷結果調用相應元件之錄波器數據分析以確定故障類型、故障相別等。陽光電子學校維修專家分析認為：如果是線路故障，則利用以上數據結果，采用較為精確之雙端故障測距方法[3]，定位故障點。陽光電子學校維修專家分析認為：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。陽光電子學校維修專家分析認為： 后是阻抗特性，功率方向分析等。陽光電子學校維修專家分析認為：本文利用VC++中封裝之GUI(圖形設備界面)類來實現各種圖形之繪制．
　　（5）保護和開關之動作行為評判模塊：
　　利用相關之關系數據庫以及以上之分析結果，對故障元件相關保護及開關之動作行為之正確與否作出判斷。陽光電子學校維修專家分析認為：本文利用專家系統之知識表示法框架法表示各種關系，用推理之思想，對其進行評價。陽光電子學校維修專家分析認為：

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校維修專家認為：也許不正確動作之缺陷，因此減弱了現場提供之保護信息之可靠性，所以，在離線分析之基礎上，軟模型之保護能充分克服以上缺陷，發揮錄波信息（主要是電氣量信息）之優勢，完成對電網復雜故障之精確定位，并對硬件保護（考慮后備配合關系）有一定之評價能力。陽光電子學校維修專家分析認為：這樣，利用故障錄波器之信息，就可以來彌補故障發生時僅用保護、開關動作信息之不足。陽光電子學校維修專家分析認為：由于利用波形信息診斷之復雜性，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中母線、變壓器以及線路等元件。陽光電子學校維修專家分析認為：軟保護就是用純軟件之方式實現實際硬件保護功能之模擬，它有著硬件保護無法比擬之優點：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。陽光電子學校維修專家分析認為：
2.2軟保護模型之特點
　　由軟件實現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，實現方式比實際保護簡單，診斷之可靠性更高。陽光電子學校維修專家分析認為：這是由軟

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