金亞娟

摘 要：快速識(shí)別電力系統(tǒng)中的故障元件和分析引起故障的原因，有助于盡快恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和減少停電損失。氣象等要素是導(dǎo)致電力系統(tǒng)故障的主要原因之一，但如何在故障診斷中適當(dāng)計(jì)及這些要素的影響是一個(gè)有待深入研究的問(wèn)題。在此背景下，本文首先從電力系統(tǒng)故障診斷的重要性出發(fā)，闡述了電力系統(tǒng)故障診斷模塊，且詳細(xì)論述了故障元件識(shí)別與故障原因分析方法架構(gòu)。本文的研究具有一定現(xiàn)實(shí)意義，為電力系統(tǒng)故障診斷研究工作提供了理論參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；故障診斷；外部環(huán)境要素分析

1引言

安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性是電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要目標(biāo)。然而，自然災(zāi)害、誤操作、污穢、雷電以及其它惡劣氣象因素常常會(huì)引發(fā)電力系統(tǒng)故障；其中，污穢、雷電以及其它惡劣氣象因素引起的故障占絕大多數(shù)。我國(guó)地域遼闊，輸電網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，且東、西部氣候差異很大；每年春夏兩季，沿海地區(qū)臺(tái)風(fēng)、暴雨不斷，電力系統(tǒng)故障頻發(fā)，原因包括自然因素、人為因素以及設(shè)備自身因素等。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，許多地區(qū)的電力系統(tǒng)都有過(guò)因天氣狀況惡劣導(dǎo)致輸電線路、變電設(shè)備乃至變電站全停或部分停運(yùn)的情況。由此可見，惡劣外部環(huán)境會(huì)大大增加電力設(shè)備發(fā)生故障的可能性，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

電力設(shè)備發(fā)生故障后，出于安全考慮，一般在設(shè)備停運(yùn)后才去尋找故障原因，而這個(gè)故障排除過(guò)程往往需要花費(fèi)幾十分鐘以上的時(shí)間。國(guó)內(nèi)外在電力系統(tǒng)故障診斷方面已經(jīng)做了很多研究工作，但問(wèn)題尚未能很好解決?？煽壳腋咝У墓收显蚍治隹梢詭椭\(yùn)行人員有針對(duì)性的尋找導(dǎo)致故障的線索，減少排除故障時(shí)間。

因此，針對(duì)電力系統(tǒng)故障元件識(shí)別與原因的研究，在電力系統(tǒng)高效排故方面具有重要又現(xiàn)實(shí)的意義。

2電力系統(tǒng)故障診斷

如圖1所示，電力系統(tǒng)故障診斷模塊主要包括下述三個(gè)步驟：

1）停電區(qū)域識(shí)別。根據(jù)故障前后的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析不難識(shí)別出故障后的停電區(qū)域。停電區(qū)域中所包括的元件就是可疑故障元件。

2）故障元件診斷。根據(jù)故障區(qū)域內(nèi)每個(gè)可疑故障元件與相應(yīng)保護(hù)、斷路器動(dòng)作之間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建每個(gè)元件的加權(quán)模糊Petri網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)矩陣運(yùn)算診斷出故障元件。

3）保護(hù)設(shè)備動(dòng)作評(píng)價(jià)。根據(jù)診斷出的故障元件進(jìn)行反向推理分析，可以對(duì)保護(hù)和斷路器的動(dòng)作情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，以判斷其誤動(dòng)和拒動(dòng)情況。

3故障元件識(shí)別與故障原因分析方法架構(gòu)

故障元件識(shí)別與故障原因分析屬于能量管理系統(tǒng)（EMS）中的高級(jí)應(yīng)用功能，所需數(shù)據(jù)主要來(lái)源于調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)（SCADA/EMS ）、繼電保護(hù)及故障錄波系統(tǒng)、污穢監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和氣象預(yù)警系統(tǒng)等電力信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先啟動(dòng)故障診斷模塊，通過(guò)通訊接口從SCADA系統(tǒng)、保護(hù)信息系統(tǒng)以及廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）單向獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將其存放在故障診斷系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之中，根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障元件診斷，之后將元件診斷結(jié)果發(fā)送給故障影響要素分析模塊。故障影響要素分析模塊接收并解析故障診斷模塊傳送過(guò)來(lái)的故障元件診斷結(jié)果，并采集實(shí)時(shí)污穢監(jiān)測(cè)、雷電、氣象以及其它外部信息/數(shù)據(jù)等，分析故障原因，并生成故障影響要素分析報(bào)告供系統(tǒng)

運(yùn)行人員查閱和分析。故障元件識(shí)別與故障原因分析框架如圖2所示。

4結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)分析電力系統(tǒng)當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)造了故障診斷與故障影響要素分析的系統(tǒng)架構(gòu)。利用氣象等影響要素的故障元件識(shí)別與故障原因分析系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了下述功能：1）電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用故障診斷模型識(shí)別故障元件，為系統(tǒng)運(yùn)行人員盡快定位故障提供輔助決策；2）通過(guò)接入雷電、污穢、氣象等外部要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)故障影響要素進(jìn)行分析，把最可能引起故障的外部要素提供給運(yùn)行人員，輔助其分析故障原因；3）通過(guò)電網(wǎng)離線數(shù)據(jù)庫(kù)模擬和復(fù)現(xiàn)事故真實(shí)狀態(tài)，為運(yùn)行人員事后分析提供支持。

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