吴飞

摘要：本文简要分析了智能变电站体系结构，强调了智能变电站二次设备的故障诊断方法，并从智能变电站二次设备的故障诊断作为切入点，从自检信息、对时信息、报文通信、以及综合诊断等方面进行分析，希望能为相关领域的工作人员提供参考。

关键词：智能变电站;二次设备;故障诊断

引言

随着智能变电站大规模投入使用，极大地缓解了用电紧张的问题，让电力系统趋于稳定状态。现今，智能变电站已经成为智能电网的重要支柱。但目前为止智能变电站依然存在诸多问题，而二次系统故障诊断方法，能有效解决这些问题。

1.智能变电站体系结构

在实际应用中，智能变电站的核心是由内部网络构成，主要为智能变电站提供信息共享的功能，因此内部网络对于智能变电站来说是特殊的，无法被取代的，其重要性不言而喻。在变电过程层中，可以通过GOOSE和SV技术做到通信，因此内部网络的合理性变得尤为重要，甚至时刻影响着继电保护的时效性和可靠性。根据研究发现，在IEC 61850标准中，智能变电站的内部网络是由站控层、间隔层、过程层共同组成。而在间隔层与站控层之间的网络为站控层网络，在过程层和间隔层之间的网络为过程层网络[1]。三者之间相互联系，相互协同，一起构成了智能变电站的内部网络体系，这种体系被俗称为三层两网，也正是通过这个体系，智能变电站才得以实现，并且迅速普及。

首先，过程层位于整个体系的最底层，由智能设备作为辅助搭配上一次设备组成，主要的功能有配电、变电、输电、控制和保护等，保证电网的合理运行。其次间隔层和过程层一样，都处于辅助层，但与过程层所在的最底层不同，间隔层位于整个体系的核心地带，主要由测控设备、保护设备、故障录波设备、电能测量设备等组成。最后，站控层位于整个体系的最顶层，由自动化系统搭配通信系统组成，在二者的搭配下，负责整个变电站设备的测量、控制、采集监控数据、同步相位采集等。

2.智能变电站二次设备的故障诊断

2.1自检信息诊断

在实际工作中，使用的较为普通的方法便是自检信息诊断法，根据诊断目标的不同，可以大致将诊断分成两部分，一部分是功能异常诊断，主要是针对智能变电站设备，通过对自身设备的检测，寻找问题的源头，完成故障诊断。第二部分为通信中断诊断，主要是针对通信过程的检测，通过自检功能监视收发功率和报文故障时发出的告警信息来查询故障[2]。在实际工作中，智能变电站设备出现故障的因素有很多，出现的问题也是多种多样的，如保护装置失效，变压器出现损坏等出现问题，通常来说，会让整个智能变电站的系统功能下降，很难找到故障的源头，但是如果采用自检信息诊断，则可以有效防止此类问题的发生，能够精准地判断出设备故障的源头，找出功能出现异常的原因，在源头上采取补救措施，解决故障问题。而且使用自检信息诊断有其显著的优势，一方面可以对自身设备起到监控效果，保证各项设备可以正常运转。另一方面一旦出现故障问题，可以立刻反应过来，接收故障信息，寻找故障源头。例如：如果某智能变电站在设备运行当中，突然出现信号中断的情况，导致智能变电站无法传输以及接收信息。要想恢复到理想状态，便可以通过自检信息诊断的方法，排除出信号中断的原因，从根源上入手解决问题，以防止长时间信号中断导致设备故障。

2.2对时信息诊断

当智能变电站在检测到设备对时发生异常的时候，便可以采用对时信息诊断的方法来对整个设备进行诊断，将智能变电站上的时钟设备和被测设备之间进行比较，找出设备时钟的误差，判断智能变电站上的设备时钟是否正常。通常造成这些原因有可能是来自被授时设备对时信号异常，亦或者是对时服务异常、甚至是时间跳变侦测异常，这些因素的发生都会导致智能变电站对时发生异常。除此之外，也可能因为智能变电站上的时钟设备并没有处于同一时间，导致智能变电站之间的信息无法同步。亦或者因为变电站在运行高级应用时，各项信息数据位于不同时间断面，进而也会产生对时异常发生。针对不同的对时异常所采用的诊断方式也就不同，一般来说对时信息诊断分为两种，一种为对时状态自检，利用智能变电站中以及存在的对时信息，时刻监视设备的时钟。另一种为时钟偏差测量，通过各设备时钟的比较，从设备的外部进行监测。例如：某智能变电站发生故障，如果在发生故障时，变电站上的故障录波时钟与变电站设备的时钟并没有同步，进而会导致录波时所记录的数据会与真实数据产生误差，无法作为故障分析的数据，这个时候便可以通过对时信息诊断，找出变电站问题的根源，将二者的实际调整为同步状态。

2.3通信报文诊断

通信报文诊断和自检信息诊断一样，都是在实际应用中经常用到的一种诊断方法，不过与自检信息诊断不同，通信报文诊断一般用在监测系统、检查报文的具体内容、查找故障的通信单元、以及流量显示不正常等特殊情况。这是因为上述几种情况的发生，通常都是因为智能电子设备以及网络设备出现故障的前兆。所以才会用通信报文一直监测智能变电站的系统与通信上，一旦检测到变电站的报文误码率有了明显的增加、亦或者丢包数量增加，流量传输发生异常，报文通信便会立刻发出警告，相关人员便可以根据警告进行探查，找到问题的原因，将问题解决。如果相关人员不能及时处理这些警告，便会导致通信网络出现故障，甚至影响智能变电站的正常运行。例如：某智能变电站的通信链路突然开始频繁断线，使得变电站信息无法及时传达，通信报文便会检测出这些异常状况，然后根据以往的信息进行对比处理，随后将监测出的这些异常，通过IED的特征信息进行比对，并分析IED的行为，诊断出是智能变电站的智能电子设备出现了故障，最后提醒相关人员，防止出现通信网络故障等问题。

2.4综合诊断

与上述三种诊断不同，综合诊断属于全过程的诊断方法，是对上述三种诊断结果进行综合，对比分析出故障的设备。与其余诊断方法相比，综合诊断方法更加系统和全面，涉及的种类更多，主要负责对各种二次设备进行故障检测。而促使其这样的原因为它的核心模块是在线监测，借助在线监测系统，综合诊断便可以如自检信息诊断、对时信息诊断一样，将收集到的信息进行自动归类划分，在发现异常时检测故障的源头。而且相比较自检信息诊断和对时信息诊断，综合诊断有其独有的优势，除了上述所说的，还具有保护二次设备，防止故障继续扩大。甚至还可以进行控制装置保护以及智能终端检测等[3]。例如：某智能变电站的保护装置出现了故障，保护装置作为保护变电站线路以及一次设备的重要二次设备，它的情况则直接影响着智能变电站保护功能的好坏，但作为重要的二次设备，如果依靠自检信息诊断或者通信报文诊断，都可能在诊断过程中加重设备的损坏。所以这时便需要用到综合诊断的方法，因为其自身的优势，综合诊断可以在设备发生故障时，将监测到的信息进行整合归纳，找出出现故障的设备。然后把变电站内部的单元进行合并，将采集到的故障电压以SV报文形式传递给保护装置，并发出GOOSE跳闸报文，对保护装置形成保护，等待相关人员维修。

结论：综上所述，为实现电力系统稳定，智能变电站合理运行。电力企业应该大力加强智能变电站建设，同时加强对设备故障诊断的监测，从而做到当设备出现故障时，可以快速作出诊断，找到故障的设备，及时修复。

参考文献：

[1]尹相国，张文，路致远，等.面向智能变电站二次设备的故障诊断方法研究[J].电测与仪表，2020，57（03）：39-45.DOI：10.19753

[2]胡定林，陈飞建，周仕新，等.智能变电站二次设备在线监测与故障诊断[J].电子技术与软件工程，2017（23）：208-209.

[3]邹翔.智能变电站二次設备故障诊断方法分析[J].中国设备工程，2021（20）：41-42.