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摘要：当复杂的电力系统故障或交换机保护误动、拒动、信道干扰信息丢失等诸多不确定因素的影响发生时，目前基于开关和保护信息的诊断方法存在许多问题，不能使我们获得满意的结果，所以我们必须找到一个新的信息源。继电保护及故障录波信息网络的建设与发展，为我们获得丰富的信息记录提供了进一步的诊断依据。在本文中，笔者将根据当前电力系统运行情况和电力系统未来的发展趋势，提出了一种合理的收集电力系统故障信息的诊断方法。在复杂的故障中，便于对故障记录信息作进一步的诊断，该方法利用了虚拟保护的诊断思维，有效地克服了使用开关、保护信息诊断的局限性。同时，利用专家系统、变电站继电保护及故障信息系统的方法。使用VB和SQL服务器技术，构建了初步的故障信息处理系统。另外，本文故障信息处理系统中的应用前景进行了展望。
关键词：变电站；机电保护；故障信息；分层诊断；继电保护；故障录波
引言
随着我国国民经济的发展，电力供应的可靠性的要求越来越高，电力系统的安全运行变得越来越重要。特别是在我国现阶段，虽然国家在不同的城市有很多的新的发电厂、变电站，但由于经济的快速发展和环境、气候的变化，无论是在火电为主要的北方或水电占主要的南方，电力供应形势都十分紧张，即使短期停电，也将对国民经济的发展造成不利影响。
当众多复杂的电力系统故障发生或交换机保护误动、拒动、信道干扰信息丢失等诸多不确定因素的影响发生时，目前基于开关和保护信息的诊断方法存在许多问题，不能使我们获得满意的结果，所以我们必须找到一个新的信息源。继电保护及故障录波信息网络的建设与发展，为我们获得丰富的信息记录提供了进一步的诊断依据。在本文中，笔者将根据当前电力系统运行情况和电力系统未来的发展趋势，提出了一种合理的收集电力系统故障信息的诊断方法。在复杂的故障中，便于对故障记录信息作进一步的诊断，该方法利用了虚拟保护的诊断思维，有效地克服了使用开关、保护信息诊断的局限性。同时，利用专家系统、变电站继电保护及故障信息系统的方法。使用VB和SOL服务器技术，构建了初步的故障信息处理系统。另外，本文故障信息处理系统中的应用前景进行了展望。
1、变电站继电保护的意义
变电站是电力系统中的主要成分，它是发电厂和用户的中间联系者，起着电能的大量转化和分配工作，变电站的工作和分布在很大程度上决定了该系统的稳定运行。变电站是电力系统的重要组成部分，其安全问题变得越来越重要。我们知道，变电站的主要任务是判断和处理事故，保证其正常运行，直到今天，这一任务都依靠着完成任务的操作者是否具有丰富的经验，一旦发生意外时，操作员能否操作合理，快速、准确地判断事故和事故的原因，找出可能的问题，排除故障，恢复正常运行，确保电力供应的安全性和可靠性。为了快速检测并排除故障，保证系统的安全稳定运行对于提高供电可靠性和连续性、快速实现变电站继电保护及故障信息处理、准确地判断故障的类型、缩短停电时间、降低功率损失、提高工作效率是非常有意义的。
2、传统继电保护的问题
过去，得到的信息完全基于SCADA系统的故障诊断系统，但因为SCADA系统在电网故障时只能提供交流信息和少量(或全部)保护动作信息，对于简单的故障，利用交换机保护信息可以找到故障元件。然而，当该系统发生了复杂的故障或开关、保护误操作、信道干扰信息损失并有许多不确定的因素和问题时，目前基于开关和保护信息的诊断方法就不能提供满意的结果，因此，为实现准确的诊断，必须寻找一种新的信息来源。
3、220kV变电站继电保护故障信息处理系统的设计
3.1 专家系统
专家系统还没有一个确切的定义，因为每个应用程序域特性不同，人们在研究时有不同的观点，问题、目标也是不同的。尽管这样，专家系统还有一个比较粗糙的和一致的定义：专家系统是在一个领域的专家，在一个特定的区域，存储的知识和经验，并利用专家的知识和经验，对在该地区用户范围内出现的问题，特别是难以解决的问题，用精确的数学模型，推理、判断，然后做出结论的计算机程序。专家系统具有和人类专家相同的决策功能，它可以模拟人类专家的思维决策过程，解决问题，并给出相应的专家解答。专家系统与传统的程序在程序设计中有所不同，如表1所示的主要区别，它的结构，如图1所示。
专家系统在我国已经取得广泛的应用，主要包括监视、教育、设计、分析。控制等方面，见表2所示。
3.2 分层诊断
事故发生后，信息变化的顺序是：电气量、保护罩、开关，根据电力系统自动化水平，获得信息的难易程度从易到难的顺序为：开关、保护、电波形，因此，故障信息设计级别化访问。从更高的角度来看信息??的实时性和灵活的应用，笔者提出了分层信息故障诊断方法。事实上，调度中心可以用下方式获得，根据该时间信息的优先级，可以分为三层：第一层是在任何系统中，可以保证在SCADA远程信息开关的快速和可靠的访问；而第二层是保护信息；第三层是故障记录的数据。由于层次化的设计，可以分为以下几个步骤的故障诊断，如在图2所示。
(1)根据开关报警信息初步判断断裂带，若是简单的故障，可以立即检测到的故障元件，做最终的诊断，如果事没有被确定为唯一解决方案的故障，就在开关故障诊断领域的第二层诊断；
(2)对于复杂的故障，断裂带是不唯一的，根据确定的故障区域，再由采集的诊断信息做出保护动作，若可以判断故障诊断最后唯一的解决办法，那么诊断，否则进入层3诊断，由于故障记录仪信息的数量比较大，仅在第二层可疑故障的器件中进行第三诊断；
(3)如果是无法确定唯一解决方案的故障，要使用故障记录仪记录，调用者需要对波形信息进一步分析，并确定故障类型，结合故障保护的波形、开关和重合闸进行评估。
3.3 虚拟保护的新思想
由软件实现的虚拟保护和实际硬件保护相比在功能上保证了完整性以外，实现方式比实际保护简单，诊断的可靠性更高。这是由虚拟保护主要用来诊断的目的和其独有的特点所决定的。
(1)虚拟保护是模块化结构，可以根据功能，完整的一组虚拟保护模型可以分割成多个不同的模块，如数据送入模块、虚拟保护操作逻辑模块、滤波模块、保护启动模块、选相模块、PT／CT检查模块、振荡锁定模块、阻抗继电器模块、继电器模块、差动继电器模块等；
(2)不同的虚拟模型可以在同一个模块中通过复用模块来实现共享，如过滤器模块可用于所有不同的虚拟共享保护模式，这里将系统中的众多模块分为两大类，即公共模块和特殊模块，公共模块是指虚拟的保护模型都可以使用的功能模块，特殊模块是指不同的虚拟的保护模型中其独特的部分，以及其他的保护模型不需要使用的功能模块；
(3)每个模块的功能的方法，可以实现多样性，但不同的虚拟保护的方法可能会有所不同，如相位选择模块选相功能的实现是一个过程突变量的选相、顺序组件分区选相及其改进算法，但随着研究的不断深入，方法可以不断更新改进，每个模块的方法也会不断更新；
(4)虚拟保护数据是静态的，在诊断中已经完全获得了整个破坏过程中的电流、电压的录波数据，所以虚拟保护各功能模块是相互独立的，而不需要对硬件中断服务程序，这将极大地简化了虚拟保护的结构。
4、结语
本文中，笔者根据当前电力系统运行情况和电力系统未来的发展趋势，提出了一种合理的收集电力系统故障信息的诊断方法。在复杂的故障中，便于对故障记录信息作进一步的诊断，该方法利用了虚拟保护的诊断思维，有效地克服了使用开关、保护信息诊断的局限性。同时，利用专家系统、变电站继电保护及故障信息系统的方法。使用VB和SOL服务器技术，构建了初步的故障信息处理系统。
关键词：变电站；机电保护；故障信息；分层诊断；继电保护；故障录波
引言
随着我国国民经济的发展，电力供应的可靠性的要求越来越高，电力系统的安全运行变得越来越重要。特别是在我国现阶段，虽然国家在不同的城市有很多的新的发电厂、变电站，但由于经济的快速发展和环境、气候的变化，无论是在火电为主要的北方或水电占主要的南方，电力供应形势都十分紧张，即使短期停电，也将对国民经济的发展造成不利影响。
当众多复杂的电力系统故障发生或交换机保护误动、拒动、信道干扰信息丢失等诸多不确定因素的影响发生时，目前基于开关和保护信息的诊断方法存在许多问题，不能使我们获得满意的结果，所以我们必须找到一个新的信息源。继电保护及故障录波信息网络的建设与发展，为我们获得丰富的信息记录提供了进一步的诊断依据。在本文中，笔者将根据当前电力系统运行情况和电力系统未来的发展趋势，提出了一种合理的收集电力系统故障信息的诊断方法。在复杂的故障中，便于对故障记录信息作进一步的诊断，该方法利用了虚拟保护的诊断思维，有效地克服了使用开关、保护信息诊断的局限性。同时，利用专家系统、变电站继电保护及故障信息系统的方法。使用VB和SOL服务器技术，构建了初步的故障信息处理系统。另外，本文故障信息处理系统中的应用前景进行了展望。
1、变电站继电保护的意义
变电站是电力系统中的主要成分，它是发电厂和用户的中间联系者，起着电能的大量转化和分配工作，变电站的工作和分布在很大程度上决定了该系统的稳定运行。变电站是电力系统的重要组成部分，其安全问题变得越来越重要。我们知道，变电站的主要任务是判断和处理事故，保证其正常运行，直到今天，这一任务都依靠着完成任务的操作者是否具有丰富的经验，一旦发生意外时，操作员能否操作合理，快速、准确地判断事故和事故的原因，找出可能的问题，排除故障，恢复正常运行，确保电力供应的安全性和可靠性。为了快速检测并排除故障，保证系统的安全稳定运行对于提高供电可靠性和连续性、快速实现变电站继电保护及故障信息处理、准确地判断故障的类型、缩短停电时间、降低功率损失、提高工作效率是非常有意义的。
2、传统继电保护的问题
过去，得到的信息完全基于SCADA系统的故障诊断系统，但因为SCADA系统在电网故障时只能提供交流信息和少量(或全部)保护动作信息，对于简单的故障，利用交换机保护信息可以找到故障元件。然而，当该系统发生了复杂的故障或开关、保护误操作、信道干扰信息损失并有许多不确定的因素和问题时，目前基于开关和保护信息的诊断方法就不能提供满意的结果，因此，为实现准确的诊断，必须寻找一种新的信息来源。
3、220kV变电站继电保护故障信息处理系统的设计
3.1 专家系统
专家系统还没有一个确切的定义，因为每个应用程序域特性不同，人们在研究时有不同的观点，问题、目标也是不同的。尽管这样，专家系统还有一个比较粗糙的和一致的定义：专家系统是在一个领域的专家，在一个特定的区域，存储的知识和经验，并利用专家的知识和经验，对在该地区用户范围内出现的问题，特别是难以解决的问题，用精确的数学模型，推理、判断，然后做出结论的计算机程序。专家系统具有和人类专家相同的决策功能，它可以模拟人类专家的思维决策过程，解决问题，并给出相应的专家解答。专家系统与传统的程序在程序设计中有所不同，如表1所示的主要区别，它的结构，如图1所示。
专家系统在我国已经取得广泛的应用，主要包括监视、教育、设计、分析。控制等方面，见表2所示。
3.2 分层诊断
事故发生后，信息变化的顺序是：电气量、保护罩、开关，根据电力系统自动化水平，获得信息的难易程度从易到难的顺序为：开关、保护、电波形，因此，故障信息设计级别化访问。从更高的角度来看信息??的实时性和灵活的应用，笔者提出了分层信息故障诊断方法。事实上，调度中心可以用下方式获得，根据该时间信息的优先级，可以分为三层：第一层是在任何系统中，可以保证在SCADA远程信息开关的快速和可靠的访问；而第二层是保护信息；第三层是故障记录的数据。由于层次化的设计，可以分为以下几个步骤的故障诊断，如在图2所示。
(1)根据开关报警信息初步判断断裂带，若是简单的故障，可以立即检测到的故障元件，做最终的诊断，如果事没有被确定为唯一解决方案的故障，就在开关故障诊断领域的第二层诊断；
(2)对于复杂的故障，断裂带是不唯一的，根据确定的故障区域，再由采集的诊断信息做出保护动作，若可以判断故障诊断最后唯一的解决办法，那么诊断，否则进入层3诊断，由于故障记录仪信息的数量比较大，仅在第二层可疑故障的器件中进行第三诊断；
(3)如果是无法确定唯一解决方案的故障，要使用故障记录仪记录，调用者需要对波形信息进一步分析，并确定故障类型，结合故障保护的波形、开关和重合闸进行评估。
3.3 虚拟保护的新思想
由软件实现的虚拟保护和实际硬件保护相比在功能上保证了完整性以外，实现方式比实际保护简单，诊断的可靠性更高。这是由虚拟保护主要用来诊断的目的和其独有的特点所决定的。
(1)虚拟保护是模块化结构，可以根据功能，完整的一组虚拟保护模型可以分割成多个不同的模块，如数据送入模块、虚拟保护操作逻辑模块、滤波模块、保护启动模块、选相模块、PT／CT检查模块、振荡锁定模块、阻抗继电器模块、继电器模块、差动继电器模块等；
(2)不同的虚拟模型可以在同一个模块中通过复用模块来实现共享，如过滤器模块可用于所有不同的虚拟共享保护模式，这里将系统中的众多模块分为两大类，即公共模块和特殊模块，公共模块是指虚拟的保护模型都可以使用的功能模块，特殊模块是指不同的虚拟的保护模型中其独特的部分，以及其他的保护模型不需要使用的功能模块；
(3)每个模块的功能的方法，可以实现多样性，但不同的虚拟保护的方法可能会有所不同，如相位选择模块选相功能的实现是一个过程突变量的选相、顺序组件分区选相及其改进算法，但随着研究的不断深入，方法可以不断更新改进，每个模块的方法也会不断更新；
(4)虚拟保护数据是静态的，在诊断中已经完全获得了整个破坏过程中的电流、电压的录波数据，所以虚拟保护各功能模块是相互独立的，而不需要对硬件中断服务程序，这将极大地简化了虚拟保护的结构。
4、结语
本文中，笔者根据当前电力系统运行情况和电力系统未来的发展趋势，提出了一种合理的收集电力系统故障信息的诊断方法。在复杂的故障中，便于对故障记录信息作进一步的诊断，该方法利用了虚拟保护的诊断思维，有效地克服了使用开关、保护信息诊断的局限性。同时，利用专家系统、变电站继电保护及故障信息系统的方法。使用VB和SOL服务器技术，构建了初步的故障信息处理系统。