王堃，張立中，馮國(guó)禮，劉家琦

（國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司信息通信公司，寧夏 銀川 750001）

1 背景介紹

智能電網(wǎng)涵蓋的范圍十分廣泛，包括電力監(jiān)管、軟硬件的研發(fā)和應(yīng)用、系統(tǒng)運(yùn)行等內(nèi)容。在電力系統(tǒng)日益完善、電力體制不斷革新的過(guò)程中，為了使電網(wǎng)能夠滿(mǎn)足安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性方面的要求，應(yīng)積極引入最新的技術(shù)，搭建統(tǒng)一的信息平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的監(jiān)控和分析。過(guò)去的調(diào)度系統(tǒng)僅涉及到一次系統(tǒng)信息，難以跟上智能化、集成化的步伐，一體化調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)該將一、二次系統(tǒng)信息都涵蓋在內(nèi)，完成對(duì)二者的建模、信息采集等工作。當(dāng)前最先進(jìn)的智能電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)能夠?qū)Χ卧O(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和分析，但僅能采集繼電保護(hù)設(shè)備、故障錄波器的信息。未來(lái)，二次設(shè)備的檢修會(huì)朝著智能化方向發(fā)展，而相關(guān)信息的采集和監(jiān)測(cè)是狀態(tài)檢修的前提。如果能夠?qū)Χ卧O(shè)備進(jìn)行智能化的檢修，就能夠避免很多傳統(tǒng)的檢驗(yàn)項(xiàng)目和工作，節(jié)省檢修成本、縮短檢修導(dǎo)致的停電時(shí)間，同時(shí)使二次設(shè)備能夠更加可靠的運(yùn)行。鑒于此，本文對(duì)二次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)展開(kāi)了研究和分析。

2 當(dāng)前電網(wǎng)二次設(shè)備運(yùn)行情況

在現(xiàn)實(shí)中，二次設(shè)備導(dǎo)致電網(wǎng)故障的事件層出不窮。對(duì)二次設(shè)備的異常分析可知，根本因素是調(diào)試人員經(jīng)驗(yàn)、設(shè)計(jì)部門(mén)、廠商及電網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)等有待完善。針對(duì)局部區(qū)域設(shè)備缺陷的研究表明，硬件方面的缺陷占比高于50%，剩下的缺陷以軟件和運(yùn)行管理為主。其中，常見(jiàn)的設(shè)備故障包括了死機(jī)、重啟，以及零部件老化、通信不穩(wěn)定等。動(dòng)態(tài)跟蹤二次設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，能夠有效的降低其故障率，減輕傳統(tǒng)檢修工作負(fù)擔(dān)。二次設(shè)備狀態(tài)檢修，需要利用自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)以及自診斷技術(shù)，綜合應(yīng)用各方面的歷史資料，完成二次設(shè)備的評(píng)估，據(jù)此編制檢修方案。狀態(tài)檢修的核心體現(xiàn)為設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷以及檢修決策。其中，狀態(tài)監(jiān)測(cè)是檢修的前提；設(shè)備診斷需要利用監(jiān)測(cè)出的狀態(tài)，兼顧設(shè)備的歷史信息，綜合應(yīng)用各種技術(shù)，反映出設(shè)備的實(shí)際狀況。

3 二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容

3.1 電源系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

電源系統(tǒng)發(fā)生異常狀況，有可能造成二次系統(tǒng)的徹底崩潰，通常情況下，電源系統(tǒng)都是獨(dú)立的，然而就二次設(shè)備系統(tǒng)而言，電源系統(tǒng)是非常重要的構(gòu)成部分之一。另外，電源系統(tǒng)的故障率和原因，這兩方面的信息同樣需要統(tǒng)計(jì)，針對(duì)這一系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：在線監(jiān)視直流電源系統(tǒng)母線正對(duì)地絕緣、在線監(jiān)視直流電源系統(tǒng)母線負(fù)對(duì)地絕緣、直流電源系統(tǒng)母線正電壓、直流電源系統(tǒng)母線負(fù)電壓、在線監(jiān)視直流電源系統(tǒng)各支路正對(duì)地絕緣、在線監(jiān)視直流電源系統(tǒng)各支路負(fù)對(duì)地絕緣、直流電源系統(tǒng)備用控制母線電壓、蓄電池電壓、直流電源系統(tǒng)合閘母線電流、蓄電池電流、蓄電池充放電記錄、蓄電池溫度補(bǔ)償。在現(xiàn)實(shí)中，電源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常都會(huì)集成各式各樣的霍爾傳感器，在CPU的控制下運(yùn)行，從而采集各方面的數(shù)據(jù)，然后運(yùn)用科學(xué)的傳輸技術(shù)，把數(shù)據(jù)發(fā)送給告警中心。主站端和廠站端的電源系統(tǒng)并不是完全相同的，一般來(lái)說(shuō)前者采用的是交流供電方式，驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)服務(wù)器及通信設(shè)備的運(yùn)行，而后者通過(guò)直流方式供電，其核心在于保持三相負(fù)載的均衡，避免供電電壓出現(xiàn)大幅的波動(dòng)，保障優(yōu)質(zhì)的供電。

3.2 設(shè)備開(kāi)入開(kāi)出回路監(jiān)視

在二次設(shè)備工作時(shí)，松動(dòng)、接觸不良等缺陷難以察覺(jué)到，尤其是智能變電站技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使很多設(shè)備就地部署，在惡劣的工況下運(yùn)行，發(fā)生二次回路接觸不良缺陷的可能性很高。若這樣的缺陷出現(xiàn)在保護(hù)出口回路上，就會(huì)出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)的問(wèn)題。

當(dāng)前，針對(duì)開(kāi)入開(kāi)出回路，主要利用雙重化的采集配合數(shù)據(jù)辨識(shí)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視。在二次回路監(jiān)視這一事項(xiàng)上，隨著變電站智能化水平的提高，其監(jiān)測(cè)的主要對(duì)象將會(huì)變成智能組件和通信狀況。

3.3 互感器二次回路的監(jiān)視：TA和TV斷線告警監(jiān)視

保護(hù)電流互感器（TA）二次回路容易發(fā)生接觸不良缺陷，即便是常規(guī)檢驗(yàn)也難以察覺(jué)到。在正常狀況下，TA二次回路中的電流不為零，若該回路中產(chǎn)生了接觸不良問(wèn)題，接觸電阻因此而提高，局部部位出現(xiàn)嚴(yán)重的溫升現(xiàn)象。如此一來(lái)，接觸面加速氧化，導(dǎo)致接觸電阻進(jìn)一步提高，由此陷入到惡性循環(huán)中，進(jìn)而引發(fā)開(kāi)路故障，出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)事件，嚴(yán)重時(shí)絕緣擊穿，設(shè)備報(bào)廢，甚至是造成人身安全事故。

對(duì)于上述問(wèn)題，可以采用導(dǎo)體溫度測(cè)量紅外測(cè)溫，判斷有沒(méi)有發(fā)生接觸不良的問(wèn)題，并準(zhǔn)確的定位缺陷。若檢查出同一電流回路中兩個(gè)位置的溫度存在明顯的差異，此時(shí)就需要對(duì)TA二次負(fù)載進(jìn)行檢測(cè)。然而，這一方案只能通過(guò)巡檢方式實(shí)現(xiàn)，不能通過(guò)在線監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)。在線監(jiān)測(cè)的原理，是基于電流回路的不同信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，比較交流信號(hào)數(shù)值，舉例來(lái)說(shuō)，三相電流長(zhǎng)期的失衡，采用負(fù)序電流和零序電流綜合判斷等方法發(fā)現(xiàn)預(yù)告問(wèn)題，馬上予以排查。電壓互感器（TV）斷線故障，利用監(jiān)控設(shè)備獲取三相電流、電壓等數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行邏輯綜合判斷，就能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并給出警告信息。

3.4 二次設(shè)備系統(tǒng)絕緣監(jiān)視

二次電纜處在惡劣環(huán)境下，絕緣性能老化速度加快，這一問(wèn)題的常用監(jiān)測(cè)手段，是采用絕緣檢測(cè)裝置跟蹤評(píng)估支路的絕緣性能，而該方法能夠檢測(cè)出的最大絕緣數(shù)據(jù)偏小，通常是幾十KΩ，而保護(hù)裝置需要回路絕緣超過(guò)1MΩ，所以這種方法在該場(chǎng)景下并不太適用，結(jié)合實(shí)際的需求研究新的監(jiān)測(cè)方法是很有必要的。

3.5 二次設(shè)備通信通道狀態(tài)監(jiān)測(cè)

變電站內(nèi)布置的各種裝置，比如直流屏、智能電能表等，其在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)利用通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送遙測(cè)、遙信、遙控、故障等多方面的信息，尤其是在異常狀況下，需要傳輸?shù)男畔⒏?。具體的通信方式包括：簡(jiǎn)單串行通信（如RS-232，RS-422，RS-485）、現(xiàn)場(chǎng)總線方式(CAN，longwords等)、以太網(wǎng)通信（電纜、光纖）。利用裝置通道異常告警監(jiān)視方法，可以動(dòng)態(tài)的跟蹤設(shè)備通信通道狀況。

這種方法能夠自動(dòng)的監(jiān)視和統(tǒng)計(jì)設(shè)備的通信通道異常狀況，提供異常告警的發(fā)生時(shí)間、狀態(tài)及其持續(xù)時(shí)間等方面的信息；通道異常告警信息可以根據(jù)裝置來(lái)自定義；上述數(shù)據(jù)的歷史信息會(huì)被自動(dòng)保存起來(lái)，方便后續(xù)的查詢(xún)，以及總計(jì)發(fā)生次數(shù)和故障率等數(shù)據(jù)的計(jì)算。最后，監(jiān)測(cè)信息和統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)送給調(diào)度端，在后續(xù)的設(shè)備考核過(guò)程中使用。

3.6 二次設(shè)備工況監(jiān)測(cè)

工況監(jiān)測(cè)的對(duì)象主要為二次設(shè)備軟硬件系統(tǒng)資源，通過(guò)它能夠反映出實(shí)時(shí)的CPU 的使用率、內(nèi)存容量、磁盤(pán)空間等，除此之外，還能夠設(shè)定資源使用率的上限，一旦實(shí)際使用率達(dá)到該上限時(shí)，就會(huì)提供警報(bào)信息。在以往，針對(duì)二次系統(tǒng)研究以其整體可靠性為主，而如今更加強(qiáng)調(diào)的是從系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及元件重要性方面著手，以找到薄弱之處，為設(shè)計(jì)者編制更加合理的設(shè)計(jì)方案指明方向，同時(shí)使系統(tǒng)能夠更加可靠的運(yùn)行；除此之外，兼顧系統(tǒng)設(shè)計(jì)和元件的重要性，有助于促進(jìn)維修資源分配的優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上編制更加科學(xué)、合理的維護(hù)計(jì)劃。

3.7 二次設(shè)備軟件版本和校驗(yàn)碼監(jiān)測(cè)

為使二次設(shè)備能夠更加可靠的工作，保障設(shè)備功能是一致的，應(yīng)該及時(shí)的升級(jí)二次設(shè)備軟件版本，利用記錄管理功能。一旦出現(xiàn)軟件功能問(wèn)題，交由供應(yīng)商將設(shè)備拿回去維修。對(duì)軟件版本進(jìn)行有效的監(jiān)視，能夠促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理成效的改善，對(duì)各個(gè)時(shí)期的各種二次設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)管理，將設(shè)備歷史信息管理工作嚴(yán)格的落實(shí)到位。

4 結(jié)語(yǔ)

調(diào)度一體化模式的應(yīng)用推廣對(duì)調(diào)度系統(tǒng)集成二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)功能有推動(dòng)作用。本文對(duì)二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能進(jìn)行了探討，分析了電網(wǎng)中的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，提出了關(guān)于二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的建議。同時(shí)，就主站的功能需求進(jìn)行了闡述，充分發(fā)揮了二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能的實(shí)用價(jià)值。