智能变电站智能终端异常故障研究

智能变电站智能终端异常故障研究

张瑜

重庆鼎兴电力工程有限公司,重庆 400700

摘要：随着国家电网企业向“互联网+”战略的实施，智能变电站作为电网实现数字化、智能化、自动化的重要基础设施之一，成为了解决电力行业发展面临的突出问题和重大挑战的重要手段。智能变电站是新一代数字化、智能化变电站的典型代表，在电网传输与控制领域发挥着重要作用。本文基于国家电网公司“互联网+”发展战略，以智能终端异常故障为研究对象，提出了一种基于物理分析技术对智能变电站运行状态的识别和判断方法，并结合试验结果分析了智能终端故障对设备运行影响因素及对策建议。

关键词：智能变电站；智能终端；故障维修

引言

近年来，随着智能电网的快速发展，对变电站自动化和智能电网运行提出了更高的要求。智能变电站作为现代变电站的重要组成部分，在运行中起着重要作用。但是由于变电站运行环境和条件的特殊性，智能变电站自动化系统中的设备出现故障后，无法及时定位故障设备并向用户发送故障信息，用户也不能及时发现问题和采取措施。而这一问题的存在势必会影响到电网的安全稳定运行[1]。因此，通过对异常情况的描述及故障现象的描述方法进行分析，可以有效减少智能变电站中存在的异常事件。

一、智能变电站智能终端的异常故障特点

智能变电站，就是由各种电气设备组成的一个整体，其各部分之间通过各种通信来实现互联互通。如主变电站中，智能终端直接连接到变电站内部的各个智能设备，这样能够确保信息传输的安全性和可靠性。智能变电站中有大量自动检测故障的设备、装置作为电气设备运行和维护的重要组成部分，在建设过程中需要重视对它们的运行状态监测以及预警，确保它们在发生故障后能够及时发现并准确作出相应地判断。由于智能变电站是采用集中式电气设备构成整体，各个组件之间相互联系、相互制约，因此一旦发生故障后，需要及时发现异常并采取措施将其恢复[2]。因此，在智能变电站建设过程中对于这些设备要实现实时在线监测、状态报警及综合分析功能并进行运行维护管理，确保其能够得到有效运行数据。

二、智能变电站智能终端的异常故障分类

智能变电站，是继电力、石油、化工之后诞生的第四代变电站，是智能电网建设的核心部分。它可以实现对电网中所有设备的自动化、数字化和智能化管理。其智能变电站故障分为设备损坏类故障，绝缘损坏类故障、电气部分异常类故障等三个主要方面。

（一）设备损坏类故障

设备损坏类故障指设备的机械、物理、化学等方面引起的运行故障。主要包括以下几个方面：机械故障，包括螺栓松动、螺母松动、电缆沟堵塞等；物理故障，主要指设备绝缘及材料本身的缺陷及腐蚀损坏；化学故障，主要指受酸碱、盐雾、尘埃、霉菌、杂散电流等腐蚀引起的故障，如腐蚀开裂、电缆绝缘老化等；物理故障，主要指设备的机械和物理性能恶化引起的故障；化学故障，主要指由于化学污染引起的故障，如绝缘材料老化、设备腐蚀、泄漏物积累引起的故障，以及设备材料本身的缺陷引起的故障；其它故障，包括设备故障或安全装置故障；操作错误，主要包括人为操作和误动所致，人为操作错误所致及误动；非正常运行，主要包括停电检修所致、检修原因所致及其他非正常状态引起的非正常状态所致等。

（二）绝缘损坏类故障

电气绝缘损坏类故障是指电气设备绝缘损坏所导致的故障。其原因是由于设备的故障。主要有绝缘介质的绝缘强度不足，接触件磨损或腐蚀造成绝缘击穿；接触件间的短路、电弧放电、接触应力等引起绝缘老化造成；接触件内部缺陷；接线端子局部绝缘破损以及接线端子内部的异物造成绝缘击穿等。根据事故的严重性及特点，也可将其分为一般绝缘击穿故障和严重绝缘破损故障。

（三）电气部分异常类故障

电气部分异常类故障指的是在运行过程中产生和暴露出来的，可能导致短路事故或其他损坏事故的各种问题。由于电气线路本身的特性，包括温度、振动和震动等，而引发的电气部分故障称之为电气部分异常类故障。其中故障类型有很多，常见的有过载故障、断路故障、绝缘击穿及绝缘损伤、短路故障等现象，其中过负荷故障和跳闸是最常见的一种类型[3]。过负荷事故和跳闸通常是由于负荷急剧增加引起的，如过负荷电流和接地故障通常是由于频繁地短接检修不彻底造成的。

三、基于智能电网信息技术的故障诊断方法

智能电网是以电力网络为核心，运用信息技术手段建立的新型的综合基础设施，它能够实现生产自动化、信息化，极大地提高了运行管理水平。因此将智能电网概念引入到电力系统中，对并采用基于计算机原理的故障诊断技术建立新型综合基础设施；可以对智能变电站中部分设备故障进行准确的诊断和定位。

（一）状态监测与诊断技术

智能变电站中的智能终端和智能采集设备是状态监测和诊断设备的重要组成部分。其通过智能终端记录各类监测数据处理相关的信息，通过这些信息处理的结果为判断设备是否存在故障提供依据。采用基于状态测量模块的状态监测方法进行数据采集和分析判断时需要根据设备的运行状态和故障情况合理确定需要监测的部位、类型等。

（二）特征提取与分析技术

智能变电站中的各类信息通过多传感器网络的数据采集实现，通过信号处理后获得相应信息。由于信号具有波形一致性和不同波形间的差异，从而产生大量的特征值，通过数据的收集分析可为故障的定位和检测提供重要数据支撑。而在智能变电站中存在多种设备数据，这些数据各不相同，它们所包含的信息也存在着一定的差异，通过特征提取可以更好地了解设备的状态情况。为了更好地反映出设备所处区域的整体状态，从智能运维管理上可以通过提取特征对部分设备的参数进行对比确认设备状态情况和实时变化趋势是否正确，从而为智能运维管理提供数据支撑。

（三）参数计算与分析技术

智能变电站中的各种设备，包括电缆，开关，继电器，调压器等，其各个参数的数据会以指数增长的形式不断积累。对这些参数的变化规律，应该采用最小二乘回归法进行模拟计算[4]。这种方法是通过函数计算出设备发生故障后所产生的电压和电流等参数，再将这些参数与数据特征进行对应后计算出故障的具体位置。目前这种方法还没有出现在国内外先进的智能电网系统当中，其不足之处在于这种方法中的很多数据会出现冗余计算的现象，对此我们应当进一步加强该方法的研究和应用，使其能够充分地发挥作用。

（四）智能化综合管理服务技术

通过系统的智能化综合管理和服务，可以为用户提供个性化的、全方位的服务。通过建立用户对运维管理人员工作任务的多维度评价体系，结合运行管理人员日常工作的流程、重点以及管理效率，对其进行全面的评价和考核，以充分发挥其工作能力并提高其工作效率[5]。通过对数据进行综合分析处理，评价事件发生时的时间信息和事件性质，进而通过优化算法、指标分解等优化方法对事件进行改进与优化操作，最终实现智能化管理。

四、结论

综上所述，通过对设备的异常运行状况进行描述，可以帮助用户快速的判断故障设备是否出现了问题和不安全因素，并在出现问题后采取相应措施避免对事故的进一步恶化。但是该方法扔存在着一些不足，首先，在实际的运行过程中，由于某些原因无法将设备和电网保持信息交换。如果这些信息出现了冲突，很可能会导致相关人员产生误解；其次，由于不同地区和设备不同，对于异常运行状况的描述存在着一定偏差。最后，基于大量案例分析发现设备异常运行造成的故障种类很多，如电磁开关故障、高压断路器和继电器故障、智能电抗器发生故障、微机继电保护装置动作不正确等。因此针对这些故障问题，需要将传统人工状态下信息交换得到的信息与相关设备异常运行的现场信息进行结合，从而减少设备异常问题带来的影响，提升设备运行状况的可靠性以及降低设备在变电站内出现故障后带来破坏程度的增加。

参考文献

[1] 蒋瑜, 孙舟正. 智能变电站断路器智能终端异常及处理措施研究[J]. 电力系统装备, 2020.

[2] 汪镇宇, 邵振洲. 智能变电站断路器智能终端异常及处理[J]. 学生电脑, 2021(000-007).

[3] 田伟宏. 智能变电站网络异常检测方法的研究与实现[D]. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2020.

[4] 张鲁, 朱志宏, 黄云龙,等. 智能变电站智能终端异常故障分析[J]. 安徽电气工程职业技术学院学报, 2018, 23(1):3.

[5] 曾鸿, 左倩. 浅析智能变电站运行维护及异常分析处理[J]. 数码设计（下）, 2018, 000(005):103-104.