王孝彬+尹波+朱姣

摘 要：变电站的运行可靠性与安全性对整个电网的运行情况有着较为重要的影响。微机故障录波装置在电力系统中发挥着较为重要的作用。本文主要对变电站录波数据的处理问题和基于录波数据的变电站故障诊断机制进行了分析。

关键词：变电站；录波数据；故障诊断系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.172

0 前言

变电站故障的准确诊断与分析，对电网的安全运行有着较为重要的影响。随着电力技术的不断发展，电力网络的扩大化和复杂化，也让电力系统的行为表现出了复杂性的特征。高性能微机型录波装置的有效运用，可以为电力系统运行效率的提升提供保障。

1 录波数据的处理

1.1 录波装置的数据传送方式

多CPU并行处理方式是变电站微机故障录波装置中采用的主要处理方式。这一设备的数据采集单元中包含有32位数字信号处理器。事件记录单元所使用的16位单片机可以发挥出收集、打包及上传采集数据，接受上位机下达的命令和将命令下放给各个采集单元的作用。在录波器启动以后，开关量采集系统和模拟量采集系统可以将采样数据传递到中层管理单元。在网络负载较重的情况下，采集系统所获取的采集数据会暂时存留于中层管理单元之中。在网络负载相对较轻的情况下，中层管理单元可以借助以太网技术，将数据信息传送至上位机[1]。

1.2 录波数据的波形处理

在接受到实时录波数据以后，上位机会在对数据信息进行整理的基础上，以文件形式对信息进行保存。对于用户而言，他们可以根据录波文件的名称，对相关信息进行选择，并在某一个位置选定某一个录波通道的数据。在数据分析波形界面之中，界面中间部分的红色短实线可以随着鼠标点击处改变位置，也可以随按住鼠标拖动时改变位置。界面低段状态栏反映出来的信息为当前屏波形的起始时刻、故障发生的时间等内容。

从主站与子站之间的关系来看，子站系统管理模块在读取故障信息以后，会借助数据转换方式，为故障诊断系统提供COMTRADE格式的数据信息，并会及时将开关保护动作信息写入子站数据库。在获取到子站发来故障信息以后，主站系统管理模块会将相关信息编入主站数据库之中，并会从子站读取完整的故障信息。

1.3 故障录波数据分析中的常用算法

谐波分析算法、故障相别识别算法和输电线路故障测距算法是故障录波数据分析中所采用的主要算法。一般情况下，电力系统的故障暂态信号中不仅包含有基波分量，也含有一些不确定幅值和衰减率的衰减直流分量。在谐波分量求取过程中，人们可以利用近似法和精確法消除衰减直流分量的影响。在衰减直流分量滤除以后，相关人员可以借助离散傅里叶变换求取谐波。

2 基于录波数据的变电站故障诊断机制

专家系统和保护开关动作评价系统在变电站故障诊断机制中发挥着较为重要的作用。推理引擎、实例库和知识库是专家系统的主要组成部分。在分布式熊之中，主站服务器可以本地数据库的相关信息为依据，借助专家系统所提供的格式填写事例库。并借助故障情况、知识库和多侧子站故障简报信息的内容，对故障设备进行诊断。系统也可以根据推理结果和用户的要求，提供诊断报告，并对诊断报告进行存档处理。保护开关动作评价体系涉及到了保护开关的正确、误动和拒动三种情况。从电网系统的实际情况来看，系统可以根据故障情况和设备关系等因素，对保护动作知识库所确定的保护动作情况进行运用。以下内容为基于录波数据的变电站故障诊断机制。

2.1 电网结构的知识表示

电网拓扑结构知识是电网故障诊断工作的基础要素。知识表示方法的实效性对专家系统的工作效率和故障保护系统的通用性有着较为重要的影响。科学化的电网结构知识表示方法的应用，可以为专家系统的实效性提供一定的保障[2]。

如果对电力系统设备的自身特点忽略不计，我们可以认为，设备与设备之间的连接是一种动态化的连接方式。在这种网络结构表示方式的影响下，人们需要构建一种区别于以母线为中心的表示方式的连接方式。以变电站类电网结构知识为例，在将所有站内设备融入变电站这一知识集合以后，人们可以借助单链表管理体系构建站内设备清单。由于系统的保护情况仍然建立在按照设备进行配置的配置模式之下，此时人们可以采用录波器中对保护信号的管理方式进行保护类的管理。

2.2 保护信息的知识表示

保护装置在电网系统中发挥着二次设备的作用。相比于设备库和开关库，保护知识库所具有的对立性特征对电网结构没有较为明显的影响。此时录波器的开关事件通道的输入量设定与希望值之间可能存在一定差异，因而在保护信息知识表示中，人们可以将构造函数、获取保护名称、设置保护状态和获取保护状态等内容纳入到成员函数之中。

2.3 故障元件诊断主体设计

断路器的闭合断开和正常倒闸变电站的电网结构是影响变电站电网结构的主要因素。录波器的开关事件是人们获取断路器动作情况的主要依据。为了让录波器的功能得到完善，相关人员已经让刀闸状态引入到了录波器中。在刀闸变位不进行故障诊断的情况下，开关信息可以分为正常操作、故障跳闸和自动重合闸等多种形式。集中信号成为了区分故障跳闸和正常操作的有效方式：如在电力系统处于正常操作的情况下，开关时间会在较长的时间内单独出现。如果电力系统出现故障，故障时的开关时间会在较短的时间内集中出现，判别模块的应用，是完成上述判别过程的重要措施。在对故障元件进行确定以后，人们可以借助故障模拟，对保护和开关动作情况进行分析，以便对动作的正确性进行确定。

3 结论

多CPU并行处理方式是变电站微机故障录波装置中采用的主要处理方式。断路器的闭合断开和正常倒闸变电站的电网结构是影响变电站电网结构的主要因素。录波器的开关事件是人们获取断路器动作情况的主要依据。判别模块的应用，是完成上述判别过程的重要措施。

参考文献：

[1]周友武，何韬，周求宽，吴细秀，林福海，康琛，张科杰.嵌入式中性点接地电阻监测系统的设计与实现[J].江西电力，2016，40（02）：15-19.

[2]梁伟，王楠，李振斌.变电站智能监控系统研究[J].天津电力技术，2012（02）：1-3+17.endprint