郭浩 刘大伟 周健
（江苏省送变电公司，江苏南京210028）
摘要：随着电力系统自动化技术的发展，大多数智能化变电站均分别配置了网络报文及故障录波装置，使其各自实现各自的功能。基于此，本文提出了一种应用于智能化变电站的故障录波及网络报文分析系统UK5505，该系统将故障录波及网络报文分析进行了一体化整合，并利用该系统在某110KV的智能化变电站中的运行进行了工程实例分析。
关键词：智能化变电站；故障录波；网络报文；110KV变电站
前言
当今社会，人们的日常生活以及生产活动与电力系统均有着密不可分的关系，电力系统发生故障将会对人们的生活、生产活动带来极为不利的影响，并可能造成巨大的经济损失。然而，引起电力系统故障的因素有很多种，对于运行维护人员来说，处理电力系统故障是一项极为复杂且重要的工作。随着计算机、通讯、电子技术的发展，电力系统自动化也得到了高速发展。自2008年全国开始数字化变电站试点，而如今智能化变电站获得大面积推广，在这个过程中，大多数智能化变电站均分别配置了网络报文及故障录波装置。
网络报文装置用于实时监控全站网络状态，进行报文接收、记录、存储（包括MMS通信网络、GOOSE通信网络和SV采样值网络的报文记录），并能自动或手动进行报文详细分析，直观地给出分析结果，同时提供高效的查询手段和统计功能及变电站网络冗余的历史报文记录数据、方便快捷的记录数据索引。而故障录波装置则通过接收、过滤GOOSE通信网络和SV采样值网络的报文来完成对站内电流、电压、开关状态、异常、故障等信号的记录、存储，并能自动或手动进行故障录波分析，直观的给出分析结果，一般可分为稳态实时记录和故障记录。然而，需要指出的是，自数字化变电站试点开始至今，大多数变电站的网络报文及故障录波装置都作为独立的2个装置进行设计、组屏。但是，由于很多网络和报文异常带来的波形变化在波形中无法解释，且当网络故障或报文异常引起继电保护装置动作时，很难将网络报文数据和故障录波数据进行关联、综合分析。因此，将网络记录分析装置和故障录波装置分别配置，各自实现各自的功能的作法已经无法全面适用于智能化变电站事后故障分析。故障录波装置与网络记录分析装置一体化可以方便地将暂态录波数据和原始报文数据建立索引关系，能快速准确的进行故障异常分析，更加适应智能变电站的发展。随着智能变电站的日益增多，将故障录波装置与网络分析装置进行整合设计，也成为了未来智能变电站的发展需求。
基于以上问题，本文提出了一种应用于智能化变电站的故障录波及网络报文分析系统UK5505，并利用该系统在某110KV的智能化变电站中的应用进行了工程实例分析。
1智能化变电站故障录波及网络报文分析系统UK5505简介
UK5505系统通过在线分析二次设备间的网络通信报文，实时地分析自动化系统的运行状况并及时对异常进行报警，并可根据所记录的系统通信报文进行离线分析，从而查找系统存在的隐患和异常、分析系统异常和错误原因，指导有关人员定位排除系统隐患和故障。
1.1系统总体架构
该分析系统共划分为三个单元：录波网分单元、在线监视单元、扩展单元三个部分，其系统总体架构如图1所示。录波网分单元主要用于完成报文分析、报文存储、录波启动、稳态存储、暂态存储、数据检索、MMS服务等；在线监视单元则完成实时显示录波网分信息、系统配置、波形分析等等功能；扩展单元则用于提供更多的网络接口。
图1系统总体架构
1.2系统技术特点
该系统具有以下技术特点：（1）分布式的同步采集方式具有极高的可扩展性：该系统采用分布式的采集设计理念，1台主分析单元可以扩展多台的采集单元。（2）采用FPGA采集，采样一致性高：系统采集单元使用了大容量高档FPGA来实现对模拟量和开关量的采集，采样节拍严格一致，保证各通道之间的相位零偏差。（3）跨单元传输采用光通信方式可靠性高：系统扩展单元和主录波单元之间通讯均采用光口传输方式，可靠性高。通讯上采用SV和GOOSE的标准协议传输，使模拟采集和数字采集融为一体，兼容性好。（4）采用FPGA硬解码，实现精准的对时：本系统支持多种校时方式，光B码、电B码以及IEEE1588对时，系统对时使用FPGA解码，精准可靠，误差1us，24小时守时误差更是在200us以内。（5）先进的抗干扰设计：系统模拟量、开关量、开出硬接点、电源均做专业隔离处理，能有效对抗快速瞬变、脉冲群及浪涌对信号回路及电源回路的干扰，做到稳定工作。采用8层PCB设计、主要芯片选用BGA安全封装，在软件上使用容错算法，抗干扰能力达到GB/T14598规定的严酷等级为Ⅳ级标准。（6）暂态录波完全基于继电保护产品设计理念的录波CPU独立记录与存储采集和处理分开，处理主机可接各种采集器，轻松实现数字和模拟混合录波器。高速CPU双核1.86GHz，可处理多大128个模拟量通道，512个数字通道。2个1T硬盘，满足2500条暂态录波，15天稳态录波。（7）友好的人机界面，完善的分析功能—方便、直观、使用：系统使用Linux操作系统，方便实用的实时运行监视辅助功能，可在装置液晶显示屏上按设备实时显示电流、电压、负序量、有功功率、无功功率、视在功率、频率、向量图等相关参数，实现运行监视，可按照各种条件检索暂态、稳态数据。录波系统的分析除可查阅、显示、打印输出录波波形，应用缩放、比较、标定等定量分段分析电压、电流的幅值和相位、开关量的状态和动作顺序，还可进一步进行序量、谐波分析、阻抗分析、功率P、Q分析、故障测距以及各电气量波形任一点的有效值分析计算。
2工程实例分析
依靠某110KV智能化变电站挂网运行的UK5505系统设备和软件，变电站维护人员发现该站于2012年2月6日3：54左右发生1#主变保护出口动作，下面利用该系统对此变电站进行出口动作情况进行分析。
2.1保护动作报文查询
从UK5505系统获得当时记录文件，用NSA500离线分析工具进行分析。该记录文件内保存了8个MU及多个保护测控装置的GOOSE报文，记录时间从2012-2-6，3：54：08到3：54：15之间，如图2所示。进一步将该记录内的所有GOOSE变位进行统计，如图3所示。统计结果发现1#主变保护装置1有GOOSE出口报文。其详细报文分析结果显示（见图4），1#主变保护装置1在2012-2-6 03：54：10.471613有保护出口goose报文。
3结语
智能化变电站故障录波及网络报文分析系统UK5505，不仅可实时地分析自动化系统的运行状况并及时对异常进行报警，而且可根据所记录的系统通信报文进行离线分析，为发现和查找系统存在的隐患和异常，发现和解决变电站系统中的缺陷提供了帮助，指导有关人员定位排除系统隐患和故障。
参考文献：
[1]史磊，李晓兵．一起330KV主变差动保护动作原因分析[J]．电网与清洁能源，2013（04）
[2]许伟国，蒋晔，张亮，朱松林，金乃正，胡永春，张结．数字化变电站中网络通信黑匣子的设计与应用[J]．电力系统自动化，2008（17）
[3]肖小兵，王宇恩．基于网络报文数据的电网故障诊断分析[J]．华东电力，2014（12）
[4]窦中山，魏勇，王兴安，金华蓉．智能变电站网络报文分析关键技术研究[J]．电气技术，2014（06）
作者简介：
郭浩（1970-），男，高级工程师，长期从事变电现场管理工作。
刘大伟（1980-），男，工程师，长期从事变电站现场调试工作。
周健（1976-），男，高级工程师，长期从事变电站现场调试工作。
论文作者:郭浩,刘大伟,周健
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年9月上
论文发表时间:2016/9/1
标签：报文论文; 变电站论文; 系统论文; 故障论文; 网络论文; 装置论文; 单元论文; 《建筑建材装饰》2015年9月上论文;