李七鑫，續(xù)建國

（國網(wǎng)山西省電力公司電力調(diào)度控制中心，山西 太原 030001）

0 引言

電網(wǎng)發(fā)生故障時，及時準(zhǔn)確判斷出電網(wǎng)故障元件和保護(hù)動作情況對于電網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行及可靠供電至關(guān)重要。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和接口的日益復(fù)雜，尤其是“調(diào)控一體化”新型運(yùn)行體系的建設(shè)，電網(wǎng)故障時大量的故障信息在短時間內(nèi)涌入調(diào)度中心，易使調(diào)度人員誤判、漏判，需要電力故障信息系統(tǒng)主站進(jìn)行智能分析。準(zhǔn)確、快速的故障智能分析是實(shí)現(xiàn)事故情況下科學(xué)調(diào)度、盡快排除故障、恢復(fù)供電的重要手段，因此，電網(wǎng)故障智能分析的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 智能分析可行性

開展電網(wǎng)故障智能分析研究的基本技術(shù)條件主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

a)220 kV及以上電壓等級保護(hù)微機(jī)化率達(dá)到100%，電網(wǎng)一次系統(tǒng)發(fā)生故障時，站端保護(hù)設(shè)備的動作信息可以通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)和故障信息系統(tǒng)設(shè)備上傳到調(diào)度端主站，為故障智能分析奠定了基礎(chǔ)。

b)變電站均配置時鐘同步裝置，便于主站系統(tǒng)通過報文時標(biāo)整合故障元件相關(guān)保護(hù)設(shè)備的信息形成綜合報告，為故障智能分析提供必要條件。

c)隨著電力系統(tǒng)調(diào)度自動化水平的提高和通信技術(shù)的發(fā)展，調(diào)度自動化系統(tǒng)開展數(shù)據(jù)一體化、數(shù)據(jù)平臺一體化改造后，保護(hù)故障信息系統(tǒng)可以獲得多源的信息，尤其是近年來IEC61850、IEC61970通訊規(guī)約在電網(wǎng)中的應(yīng)用，使得數(shù)據(jù)在易用性、兼容性、互操作性和可視化方面取得了突破，為電網(wǎng)故障智能分析提供了充分的技術(shù)支持。

2 智能分析實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

在電網(wǎng)發(fā)生線路故障時，故障信息系統(tǒng)主站收集線路兩端保護(hù)裝置信息，形成一個包含變電站名稱、故障線路、故障時間、斷路器編號、故障類型、故障相別、故障切除時間、重合閘動作時間、重合閘是否成功以及保護(hù)動作行為是否正確的故障分析綜合報告，以及說明故障線路下的所有二次元件的動作情況，為調(diào)度員快速判斷電網(wǎng)故障情況，做出正確的調(diào)度決策提供技術(shù)支持。

3 智能分析實(shí)現(xiàn)流程

3.1 故障記錄創(chuàng)建

故障記錄創(chuàng)建由線路保護(hù)動作事件啟動，完成將線路兩側(cè)的相關(guān)保護(hù)的報文和波形文件整合至同一故障記錄的工作，根據(jù)系統(tǒng)中關(guān)聯(lián)到該線路的所有設(shè)備信息收集相關(guān)保護(hù)裝置動作報文和波形文件，為下一步的故障分析做好預(yù)處理工作。本模塊的基礎(chǔ)工作是要確保線路兩側(cè)所有相關(guān)保護(hù)裝置正確關(guān)聯(lián)到該線路，保證信息收集的全面性和有效性；工作難點(diǎn)在于系統(tǒng)中要根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)單一故障記錄波形文件時標(biāo)差的范圍，還要考慮如果存在某一相關(guān)保護(hù)裝置時鐘偏離的異常情況，給出科學(xué)合理的解決措施。目前采取加入主站的接收時間為整合的另一時間條件的措施，防止由于裝置時鐘偏離造成信息收集不全的現(xiàn)象。

3.2 故障記錄相關(guān)信息的甄別處理

依據(jù)之前的預(yù)處理時所收集的故障時間完成對一次故障中的兩側(cè)保護(hù)中的所有涉及事件和波形文件的收集整合。對所收集的波形文件進(jìn)行初步對比分析，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)邏輯，排除非本次的故障事件和波形文件，確保智能分析程序調(diào)用的事件和波形文件符合分析要求，防止在下一步的智能分析過程中造成邏輯錯誤或不能識別。本工作的難點(diǎn)在于如何設(shè)置科學(xué)合理的判別邏輯，確保提供給智能分析程序的時間和波形信息的全面性和正確性。.

3.3 故障記錄的智能分析

故障智能分析分為3個步驟：首先，完成線路兩側(cè)單個保護(hù)故障分析，對單個保護(hù)進(jìn)行相關(guān)的故障識別工作，主要內(nèi)容為計(jì)算故障類型、計(jì)算故障切除時間、取回保護(hù)的故障測距，計(jì)算結(jié)果為線路的故障分析提供基本的分析元素；其次，分別完成線路單側(cè)變電站內(nèi)所有保護(hù)裝置的信息整合，例如兩套保護(hù)動作行為是否一致、重合閘動作行為與故障切除時間是否配合等；最后，根據(jù)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)綜合線路兩側(cè)變電站信息整合結(jié)果，結(jié)合系統(tǒng)計(jì)算數(shù)據(jù)，形成保護(hù)動作綜合分析報告，包括保護(hù)動作是否正確、重合閘是否成功、是否轉(zhuǎn)換性故障、最大電流、最低電壓和優(yōu)選故障測距數(shù)據(jù)等。

單個保護(hù)故障分析流程要依據(jù)故障波形判別故障相別，再結(jié)合事件信息中的保護(hù)裝置出口跳閘相別是否符合系統(tǒng)預(yù)設(shè)的保護(hù)邏輯確定該裝置動作是否正確；根據(jù)單相跳閘（三相跳閘）后是否收到重合閘出口時間信息確定重合閘是否動作；根據(jù)重合出口后是否出現(xiàn)故障電流及故障電流出現(xiàn)時間與系統(tǒng)預(yù)設(shè)邏輯的對比確定重合閘是否成功（重合否成功、直接重合于故障或重合成功后再次發(fā)生故障）；然后根據(jù)重合閘動作情況確定是否需要計(jì)算第二次故障切除時間。

線路單側(cè)變電站內(nèi)所有保護(hù)裝置的信息整合，包括同類保護(hù)波形和出口跳閘相別是否一致確定本側(cè)保護(hù)動作是否基本正確；如果線路保護(hù)投產(chǎn)較早則存在兩套重合閘同時動作的情況，還需要比較兩套重合閘裝置動作行為是否一致確定本側(cè)重合閘動作是否基本正確，如果兩套重合閘動作不一致，則需要結(jié)合線路對側(cè)兩套重合閘動作行為進(jìn)行判斷；根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)邏輯判斷重合閘動作行為與故障切除時間是否配合等。

根據(jù)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)綜合線路兩側(cè)變電站信息整合結(jié)果，結(jié)合系統(tǒng)計(jì)算數(shù)據(jù)，形成保護(hù)動作綜合分析報告，在單個保護(hù)動作行為基本正確的基礎(chǔ)上，比較線路兩側(cè)同類主保護(hù)動作行為是否一致確定保護(hù)整體動作行為是否正確；如果線路兩側(cè)距離一段都未動作則要重點(diǎn)核查距離保護(hù)定值或核實(shí)是否存在高阻接地的情況；對比線路兩側(cè)重合閘動作行為是否一致確定重合閘動作是否正確；根據(jù)預(yù)設(shè)邏輯對比線路兩側(cè)故障切除時間、最大電流、和最低電壓，給出綜合分析報告中的唯一數(shù)據(jù)。優(yōu)選故障測距是建立在對系統(tǒng)歷史故障情況下各種故障測距數(shù)據(jù)和人工輸入的故障查線結(jié)果的對比基礎(chǔ)上，以滿足兩側(cè)測距數(shù)據(jù)之和與線路全長之差小于設(shè)定值為基本條件，相關(guān)保護(hù)和雙端測距的歷史測距精度排序第一的測距數(shù)據(jù)為優(yōu)選故障測距值。

4 故障信息系統(tǒng)智能分析實(shí)例

山西省電力公司調(diào)度中心是國內(nèi)最早開展故障信息系統(tǒng)建設(shè)的網(wǎng)省調(diào)之一，山西電網(wǎng)故障信息系統(tǒng)2004年建成投運(yùn)，2009年年初至2010年6月份，歷時一年半完成主站系統(tǒng)和所有子站的嵌入式改造，系統(tǒng)具備了開展智能分析系統(tǒng)投運(yùn)的基本條件，2011年11月完成上線。智能分析程序上線運(yùn)行后曾經(jīng)出現(xiàn)過系統(tǒng)進(jìn)入死循環(huán)和保護(hù)動作綜合分析報告不完善的問題，通過對程序的不斷改進(jìn)，目前系統(tǒng)運(yùn)行基本正常。

5 展望

隨著智能分析程序運(yùn)行時間不斷增長，各種特殊的故障發(fā)生，使得智能分析系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能發(fā)揮作用，不斷提高智能分析程序的完善程度，隨著故障錄波器組網(wǎng)系統(tǒng)的完善和故障錄波器信息命名規(guī)范化工作的逐步深入開展，在具備條件的情況下，可以將故障錄波器上送調(diào)度端的信息和波形文件納入智能分析整合信息范圍，可以進(jìn)一步提高綜合報告中信息的正確性和精度。