（电力系统及其自动化专业论文）集控站故障处理培训指导系统的研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 集控站是电网运行的重要部分 面对复杂的监控对象和故障 集控站值班员处理故 障的技能培训尤为重要 本文设计并开发了集控站故障处理仿真培训系统 提出集控站的故障处理培训指导系统的用户需求和总体框架 将事故发生时用 于判断事故的信息及向调度汇报的内容 表示为专家系统 并给出推理机的实现过 程 根据故障时所获得的信息 设计分层的推理机制 即通过开关变位初步识别故 障区域 通过动作保护信息确认故障元件 基于电气量的故障区域校验 根据保护 范围 总结各元件发生故障时值班员需要检查的一次设备 并通过 wi z c o n强大的 图形功能 实现培训过程的可视化 关键词 变电运行 集控站 故障处理 专家系统 abs tract c e n t r a l i z e d c o n t r o l s t a t i o n b e c o m e m o r e a n d m o r e i m p o r t a n t i n s y s t e m o p e r a t i o n t h e c a p a b i l i t y t o d e a l w i t h f a u l t s i s e s p e c i a l l y e s s e n t i a l p a r t o f t r a i n i n g p r o g r a m b e c a u s e o f t h e c o m p l i c a t e d o b j e c t i v e s s u p e r v i s e d b y s t u f f s t h e p a p e r d e s i g n s a n d d e v e l o p s a c e n t r a l i z e d c o n t r o l s t a t i o n f a u l t s i mu l a t i o n a n d t r a i n i n g s y s t e m t h e p a p e r s p r e s e n t s c u s t o m e r r e q u i r e m e n t a n d s y s t e m f r a m e i n d e t a i l a c c o r d i n g t o t h e a l a r m i n f o r m a t i o n a n d t h e k e y c o n t e n t r e p o r t e d t o d i s p a t c h e r s w h e n f a u l t s o c c u r t h e p a p e r d e s i g n s t h e e x p e r t k n o w l e d g e d a t e b a s e a n d i n f e r e n c e p r o c e d u r e h i e r a r c h y f a u l t d i a g n o s i s i s b r o u g h t u p w i t h t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f f a u l t i n f o r m a t i o n t h a t i s t o s e a r c h t h e s u s p e c t e d f a u l t a r e a s i n t e r m s o f b r e a k s p o s i t i o n i d e n t i f y t h e f a u l t c o m p o n e n t s o n t h e g r o u n d o f t r i p p e d r e l a y a n d v e r i f y t h e d i a g n o s i s r e s u l t s i n r e g a r d t o t h e e l e c t r i c a l v a r i a b l e s m e a s u r e m e n t b a s e d o n t h e p r o t e c t i o n d o m a i n o f r e l a y s t h e p a p e r i n f e r s t h e d e v i c e s w h i c h s h o u l d b e c h e c k e d t o c o n f i r m t h e f a u l t r e a s o n f u r t h e r m o r e t h e v i s u a l iz a t i o n i s r e a l i z e d o n t h e p l a t f o r m o f wi z c o n w i t h p o w e r fu l g r a p h i c f u n c t i o n j i a y e p o w e r s y s t e m a n d i t s a u t o m a t i z a t i o n d i r e c t e d b y p r o f z h a n g d o n g y i n g k e y wo r d s o p e r a t i o n c e n t r a l i z e d c o n t r o l s t a t i o n f a u l t p r o c e s s i n g e x p e r t s y s t e m 二丝 口口 f n n 月 本人郑重声明 此处所提交的硕士学位论文 集控站故障处理培训指导系统的研 究 是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间 在导师指导下进行的研究工作和取得 的研究成果 据本人所知 除了文中特别加以 标注和致谢之处外 论文中不包含其他人 己经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了 明确的说明并表示了谢意 学位论文作者签名 i日期 2 0 0 5 6 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保管 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件 学校可以采用影印 缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文 学校可允许学位论文被查阅或借阅 学校可以学术交流为 目 的 复制赠送和交换学位论文 同意学校可以 用不同方式在不同媒体上发表 传播学 位论文的全部或部分内容 涉密的学位论文在解密后遵守此规定 作者签名 日期 7 v f t 导 师 签 名 厌夺 篡 日期 知 岁荞 华北电力大学硕士学位论文 第一章引言 1 1课题的背景和意义 电力系统运行人员的岗位操作技能是影响电力系统运行安全可靠性的重要因素 之一 电力系统的操作不允许随意进行 系统中的事故又很少发生 不能拿运行的 系统当试验品 不能在真实设备上进行实际操作试验 更不允许人为设置一些事故 让学员观察并进行处理 这些都使运行人员难以在电力系统的正常操作和事故处理 中得到充分的训练 一旦事故来临 运行少 员往往手忙脚乱 不知所措 常常因处 理不当 造成事故扩大 据统计 在电力系统的各种事故中 由于人员慌乱处理不 当而使事故扩大的约占4 0 a 随着我国经济的快速发展 电力系统的变化也日新月异 电网中无人值班变电 站急剧增多 使调度的负担加重 为使电网能够更全面地得到有效的监视和控制 使电网更安全可靠地运行 电力部于 1 9 9 6年颁布了关于建立集控站的文件 建议 在调度和无人值班站间设立集中控制中心变电站 即集控站 从变电 站 r t u采 集的数据经过处理传输到集控站 使集控站值班员同时对几个变电站进行监视控 制 集控站在调度与变电站之间具有承上启下的作用 集控站是一种基于计算机网络技术的数据采集和控制系统 是变电运行和管理 的区域中心 面向的是变电运行的设备和运行工况 包括对变电站设备的操作和控 制等 集控站自 动化系统在电网调度自 动化系统的中间层次 具有承上启下的作用 是变压运行和管理的区域中心 实现对变电站运行参数和设备状态的信息采集 监 视及对设备的操作和控制等 作为若干二次变电站信息汇集点 需要将调度关心的 部分信息送到电网调度中心 同时它接受并执行调度中心的控制和操作命令 从目 前的趋势看 无人值班变电站的迅猛发展将会使集控站成为电网运行管理 系统中一个非常重要的组成部分 集控站管理模式减轻了调度员的工作负担 使电 网能够更全面地得到有效的监视和控制 使电网更安全可靠运行 实行电网分级管 理 利于电网操作和快速事故处理 以及检修工作效率的提高 集控站需要监视多个子站的运行情况 负责各子站的设备巡检 倒闸操作 事 故处理及维护工作 且各子站的电气接线和电气设备形式不尽相同 相对于传统变 电站而言 值班员较不熟悉现场设备 而且劳动强度和工作复杂性大大增加 老值 班员对新的自动化技术接受比较慢 而新值班员又缺乏经验 据调查目 前以至将来 有经验 技术成熟的变电站值班员还是比较缺乏 因此 提高集控站值班员的技术 水平对保证电网安全运行有重要意义 华北电力大学硕士学位论文 第一章引言 1 1课题的背景和意义 电力系统运行人员的岗位操作技能是影响电力系统运行安全可靠性的重要因素 之一 电力系统的操作不允许随意进行 系统中的事故又很少发生 不能拿运行的 系统当试验品 不能在真实设备上进行实际操作试验 更不允许人为设置一些事故 让学员观察并进行处理 这些都使运行人员难以在电力系统的正常操作和事故处理 中得到充分的训练 一旦事故来临 运行少 员往往手忙脚乱 不知所措 常常因处 理不当 造成事故扩大 据统计 在电力系统的各种事故中 由于人员慌乱处理不 当而使事故扩大的约占4 0 a 随着我国经济的快速发展 电力系统的变化也日新月异 电网中无人值班变电 站急剧增多 使调度的负担加重 为使电网能够更全面地得到有效的监视和控制 使电网更安全可靠地运行 电力部于 1 9 9 6年颁布了关于建立集控站的文件 建议 在调度和无人值班站间设立集中控制中心变电站 即集控站 从变电 站 r t u采 集的数据经过处理传输到集控站 使集控站值班员同时对几个变电站进行监视控 制 集控站在调度与变电站之间具有承上启下的作用 集控站是一种基于计算机网络技术的数据采集和控制系统 是变电运行和管理 的区域中心 面向的是变电运行的设备和运行工况 包括对变电站设备的操作和控 制等 集控站自 动化系统在电网调度自 动化系统的中间层次 具有承上启下的作用 是变压运行和管理的区域中心 实现对变电站运行参数和设备状态的信息采集 监 视及对设备的操作和控制等 作为若干二次变电站信息汇集点 需要将调度关心的 部分信息送到电网调度中心 同时它接受并执行调度中心的控制和操作命令 从目 前的趋势看 无人值班变电站的迅猛发展将会使集控站成为电网运行管理 系统中一个非常重要的组成部分 集控站管理模式减轻了调度员的工作负担 使电 网能够更全面地得到有效的监视和控制 使电网更安全可靠运行 实行电网分级管 理 利于电网操作和快速事故处理 以及检修工作效率的提高 集控站需要监视多个子站的运行情况 负责各子站的设备巡检 倒闸操作 事 故处理及维护工作 且各子站的电气接线和电气设备形式不尽相同 相对于传统变 电站而言 值班员较不熟悉现场设备 而且劳动强度和工作复杂性大大增加 老值 班员对新的自动化技术接受比较慢 而新值班员又缺乏经验 据调查目 前以至将来 有经验 技术成熟的变电站值班员还是比较缺乏 因此 提高集控站值班员的技术 水平对保证电网安全运行有重要意义 华北电力大学硕士学位论文 所以 有必要开发一个离线的集控站故障处理仿真培训系统 通过离线模拟 各种类型的故障 训练提高值班员据报警信息快速判断故障和处理故障的能力 使 值班员尽快拥有丰富的事故处理经验 因此 这是一个有实用价值的课题 1 2 1 2 国内外研究现状综述 集控站 变电站仿真培训 集控站需要监视多个子站的运行情况 负责各子站的设备巡检 倒闸操作 事 故处理及维护工作 虽然其监视控制的范围扩大了许多 但就变电站运行角度而言 集控站值班人员的职责与常规变电站值班人员职责并无多大的区别 因此集控站是 一个监控范围扩大的变电站 因此集控站的仿真培训和变电站的仿真培训在很多方 面有相同的功能和作用 下面就集控站 变电站的仿真培训系统做简单的介绍 1 仿真培训系统模式 从仿真系统组成模式上 主要分为盘台模式和纯软件模式 盘台模式是指与实际变电站 1 1 的开关控制屏 模拟盘和二次保护屏硬件组成 变电站仿真培训系统的主控室和保护室 主要有后台计算机支持这些硬件的操作和 显示 还需配置多台工作站或微机来完成仿真模型的修改和维护 教员设置培训任 务 一次设备的多媒体界面 进行仿真模型计算等 这种模式具有仿真效果好 视 觉直观及操作逼真的优点 对培训变电站运行人员起到了一定的作用 这种模式投 资很大 纯软件模式是指变电站内的所有开关控制屏 保护屏 模拟屏 室外和室内的 主设备及主接线等全都用软件仿真 除计算机外没有任何硬件 纯软件模式组成灵 活 根据网络上每台计算机上配置的软件资源不同 可构成分布式或网络教室模式 的仿真培训系统 总得说来 硬件仿真的大部分内容将逐渐被软件仿真所替代 虽然常规站的开 关控制屏还可使盘台模式有用武之地 但数量多 更新快的微机保护屏 庞大的电 气设备和综合自 动化站必需用软件来仿真 才能使仿真系统跟上实际发展 降低投 资 2 仿真培训系统的主要仿真内容 2 a 监视记录及调整变电站运行情况模拟培训 仿真变电站的正常 异常及故 障的运行工况和现象 具体来说 在操作设备开合 调整变压器分接头 负荷曲线 变化和开关跳闸等情况 都要使系统潮流重新计算 系统中仪表要随之变化 操作 或动作的开关要变色或闪烁 相关的光字牌和保护装置的信号灯发生正确的指示 一次设备的运行状况也要保持一致等 华北电力大学硕士学位论文 所以 有必要开发一个离线的集控站故障处理仿真培训系统 通过离线模拟 各种类型的故障 训练提高值班员据报警信息快速判断故障和处理故障的能力 使 值班员尽快拥有丰富的事故处理经验 因此 这是一个有实用价值的课题 1 2 1 2 国内外研究现状综述 集控站 变电站仿真培训 集控站需要监视多个子站的运行情况 负责各子站的设备巡检 倒闸操作 事 故处理及维护工作 虽然其监视控制的范围扩大了许多 但就变电站运行角度而言 集控站值班人员的职责与常规变电站值班人员职责并无多大的区别 因此集控站是 一个监控范围扩大的变电站 因此集控站的仿真培训和变电站的仿真培训在很多方 面有相同的功能和作用 下面就集控站 变电站的仿真培训系统做简单的介绍 1 仿真培训系统模式 从仿真系统组成模式上 主要分为盘台模式和纯软件模式 盘台模式是指与实际变电站 1 1 的开关控制屏 模拟盘和二次保护屏硬件组成 变电站仿真培训系统的主控室和保护室 主要有后台计算机支持这些硬件的操作和 显示 还需配置多台工作站或微机来完成仿真模型的修改和维护 教员设置培训任 务 一次设备的多媒体界面 进行仿真模型计算等 这种模式具有仿真效果好 视 觉直观及操作逼真的优点 对培训变电站运行人员起到了一定的作用 这种模式投 资很大 纯软件模式是指变电站内的所有开关控制屏 保护屏 模拟屏 室外和室内的 主设备及主接线等全都用软件仿真 除计算机外没有任何硬件 纯软件模式组成灵 活 根据网络上每台计算机上配置的软件资源不同 可构成分布式或网络教室模式 的仿真培训系统 总得说来 硬件仿真的大部分内容将逐渐被软件仿真所替代 虽然常规站的开 关控制屏还可使盘台模式有用武之地 但数量多 更新快的微机保护屏 庞大的电 气设备和综合自 动化站必需用软件来仿真 才能使仿真系统跟上实际发展 降低投 资 2 仿真培训系统的主要仿真内容 2 a 监视记录及调整变电站运行情况模拟培训 仿真变电站的正常 异常及故 障的运行工况和现象 具体来说 在操作设备开合 调整变压器分接头 负荷曲线 变化和开关跳闸等情况 都要使系统潮流重新计算 系统中仪表要随之变化 操作 或动作的开关要变色或闪烁 相关的光字牌和保护装置的信号灯发生正确的指示 一次设备的运行状况也要保持一致等 华北电力大学硕士学位论文 所以 有必要开发一个离线的集控站故障处理仿真培训系统 通过离线模拟 各种类型的故障 训练提高值班员据报警信息快速判断故障和处理故障的能力 使 值班员尽快拥有丰富的事故处理经验 因此 这是一个有实用价值的课题 1 2 1 2 国内外研究现状综述 集控站 变电站仿真培训 集控站需要监视多个子站的运行情况 负责各子站的设备巡检 倒闸操作 事 故处理及维护工作 虽然其监视控制的范围扩大了许多 但就变电站运行角度而言 集控站值班人员的职责与常规变电站值班人员职责并无多大的区别 因此集控站是 一个监控范围扩大的变电站 因此集控站的仿真培训和变电站的仿真培训在很多方 面有相同的功能和作用 下面就集控站 变电站的仿真培训系统做简单的介绍 1 仿真培训系统模式 从仿真系统组成模式上 主要分为盘台模式和纯软件模式 盘台模式是指与实际变电站 1 1 的开关控制屏 模拟盘和二次保护屏硬件组成 变电站仿真培训系统的主控室和保护室 主要有后台计算机支持这些硬件的操作和 显示 还需配置多台工作站或微机来完成仿真模型的修改和维护 教员设置培训任 务 一次设备的多媒体界面 进行仿真模型计算等 这种模式具有仿真效果好 视 觉直观及操作逼真的优点 对培训变电站运行人员起到了一定的作用 这种模式投 资很大 纯软件模式是指变电站内的所有开关控制屏 保护屏 模拟屏 室外和室内的 主设备及主接线等全都用软件仿真 除计算机外没有任何硬件 纯软件模式组成灵 活 根据网络上每台计算机上配置的软件资源不同 可构成分布式或网络教室模式 的仿真培训系统 总得说来 硬件仿真的大部分内容将逐渐被软件仿真所替代 虽然常规站的开 关控制屏还可使盘台模式有用武之地 但数量多 更新快的微机保护屏 庞大的电 气设备和综合自 动化站必需用软件来仿真 才能使仿真系统跟上实际发展 降低投 资 2 仿真培训系统的主要仿真内容 2 a 监视记录及调整变电站运行情况模拟培训 仿真变电站的正常 异常及故 障的运行工况和现象 具体来说 在操作设备开合 调整变压器分接头 负荷曲线 变化和开关跳闸等情况 都要使系统潮流重新计算 系统中仪表要随之变化 操作 或动作的开关要变色或闪烁 相关的光字牌和保护装置的信号灯发生正确的指示 一次设备的运行状况也要保持一致等 华北电力大学硕士学位论文 b 正常倒闸操作模拟培训 系统可以根据学员水平的不同设置 培训级别 教练员给出操作任务 学员根据给定的任务书面开写出或根据 操作票专家系统 生成正确的操作票 并以次为依据 在仿真机上进行正式模拟操作 c 事故过程的处理及恢复供电模拟培训 教练员可以根据需要设置各种常见 事故 启动事故 通过故障程序就开始计算 并把计算结果送给显示仪表和有关保 护及自动装置 保护动作导致开关跳闸 切除故障部分 学员根据仪表显示 声光 报警和继电保护及自动装置动作情况 或计算机监控系统的报著信息 对事故作 出分析和判断 并以此为基础进行事故处理 使运行恢复正常 d 正常及事故巡视模拟培训 采用多媒体技术 用声音 三维图象 二维图 片及动画相结合的办法对变电站运行的设备进行仿真 可事先对某些设备设置故障 和障碍 让学员在仿真巡视环境中发现哪些设备工作不正常 并进而判断不正常的 严重程度 从而达到培养学员发现设备异常的能力和处理工作异常设备的能力 e 知识学习及枯术回答 1 2 2 电网 变电站的故障处理 集控站子站间的相互电气联系使得集控站及其子站形成了一个小电网 因此集 控站也承担了一部分调度的任务 对于集控站的运行人员来说 当事故发生时 根 据监控系统的报警信息判断故障元件和故障性质及故障处理也是集控站运行人员 的重要任务 这也是集控站仿真培训系统的重要内容 电网和变电站的故障处理一 直是国际热门研究课题 当系统发生异常和故障时 监控系统的人机界面会产生大 量的报警信息 其中还可能混有错误 运行少 员需要花费较长时间进行阅读和分析 判断故障元件及故障性质 然后做进一步故障处理 使系统恢复正常 因此电网和 变电站的故障处理是围绕着如何提高调度中心信号的准确性 提炼报警信息 判断 故障元件 及如何处理故障而提出来的 主要包括报警信息处理 故障诊断和事故 后的处理等 1 报警信息处理 故障诊断的准确性主要取决于所使用的信息是否完全 准确和所使用的故障诊 断方法 事故诊断采用的信息一般为s c a d a系统通过各厂 站内的r t u将当地信 息通过电力系统通讯网送到调度中心的电网信息 如保护动作信号 开关动作信号 开关动作时间等 由于硬件投资很大 我国一些地区只能采集开关信息 不能采集 保护信息 因此送入调度中心的信息也是不全的 同时由于远动通道和设备受到较 大的干扰 信号的缺陷和现场设备安装 运行等问题 造成误报警和重复报警 现 场称为遥信乱打 因此 s c a d a系统采集上来的遥测 遥信值有部分不正确数据 信息不完全 使故障诊断的结果可能不能定位到具体故障元件上 只能判断出故障 一 3 华北电力大学硕士学位论文 b 正常倒闸操作模拟培训 系统可以根据学员水平的不同设置 培训级别 教练员给出操作任务 学员根据给定的任务书面开写出或根据 操作票专家系统 生成正确的操作票 并以次为依据 在仿真机上进行正式模拟操作 c 事故过程的处理及恢复供电模拟培训 教练员可以根据需要设置各种常见 事故 启动事故 通过故障程序就开始计算 并把计算结果送给显示仪表和有关保 护及自动装置 保护动作导致开关跳闸 切除故障部分 学员根据仪表显示 声光 报警和继电保护及自动装置动作情况 或计算机监控系统的报著信息 对事故作 出分析和判断 并以此为基础进行事故处理 使运行恢复正常 d 正常及事故巡视模拟培训 采用多媒体技术 用声音 三维图象 二维图 片及动画相结合的办法对变电站运行的设备进行仿真 可事先对某些设备设置故障 和障碍 让学员在仿真巡视环境中发现哪些设备工作不正常 并进而判断不正常的 严重程度 从而达到培养学员发现设备异常的能力和处理工作异常设备的能力 e 知识学习及枯术回答 1 2 2 电网 变电站的故障处理 集控站子站间的相互电气联系使得集控站及其子站形成了一个小电网 因此集 控站也承担了一部分调度的任务 对于集控站的运行人员来说 当事故发生时 根 据监控系统的报警信息判断故障元件和故障性质及故障处理也是集控站运行人员 的重要任务 这也是集控站仿真培训系统的重要内容 电网和变电站的故障处理一 直是国际热门研究课题 当系统发生异常和故障时 监控系统的人机界面会产生大 量的报警信息 其中还可能混有错误 运行少 员需要花费较长时间进行阅读和分析 判断故障元件及故障性质 然后做进一步故障处理 使系统恢复正常 因此电网和 变电站的故障处理是围绕着如何提高调度中心信号的准确性 提炼报警信息 判断 故障元件 及如何处理故障而提出来的 主要包括报警信息处理 故障诊断和事故 后的处理等 1 报警信息处理 故障诊断的准确性主要取决于所使用的信息是否完全 准确和所使用的故障诊 断方法 事故诊断采用的信息一般为s c a d a系统通过各厂 站内的r t u将当地信 息通过电力系统通讯网送到调度中心的电网信息 如保护动作信号 开关动作信号 开关动作时间等 由于硬件投资很大 我国一些地区只能采集开关信息 不能采集 保护信息 因此送入调度中心的信息也是不全的 同时由于远动通道和设备受到较 大的干扰 信号的缺陷和现场设备安装 运行等问题 造成误报警和重复报警 现 场称为遥信乱打 因此 s c a d a系统采集上来的遥测 遥信值有部分不正确数据 信息不完全 使故障诊断的结果可能不能定位到具体故障元件上 只能判断出故障 一 3 华北电力大学硕士学位论文 在某区域内 信息不准确 对故障诊断结果的正确性有很大影响 因此在故障诊断 前 要先进行报警处理 状态估计可补充缺少的信息 纠正错误信息 并发展了多 种计算方法 3 一 川 但状态估计计算量太大 难以满足实时信息处理的要求 文献 1 2 一 回从现场实际工程应用的角度出 发 对如何处理遥信乱打和信号不准的问题提 出了一些较有效的解决办法 尽管如此还会有少量的误报警信息输入到故障诊断系 统中 因此故障诊断系统要有一定的抗干扰能力 2 电网 变电站的故障诊断 变电站 电网的故障诊断和处理主要涉及逻辑推理和符号处理问题 无法建立严 格的数学模型 目 前该类问题通常采用人工智能技术进行处理 其中研究的比较多 的方法是专家系统 e s 人工神经网络 a n n 专家系统与人工神经网络相结合 的方法 专家系统与模糊诊断相结合的方法 研究得最多 应用最成功的是专家系 统 采用专家系统技术开发的电网故障诊断系统己进入实用阶段 专家系统是建立在知识库基础上的计算机系统 它拥有某个特定领域内专家的 知识和经验 能模拟专家的思维 进行推理判断 并在其相应的领域内给出结论 专家系统的主要特征是它存在一个存放专门知识的知识库 并在此基础上进行推 理 专家系统对知识的原始表示形式都是基于形式化的符号 因而全部原始知识都 是显式 描述性地表示的 专家系统具有较强的逻辑推理和字符处理能力 比较适 合电力系统故障诊断 专家系统在电力系统的应用研究开始于七十年代后期 较早将专家系统引入电 力系统领域的是日本研究人员 日本学者于1 9 8 6 年最早提出用专家系统技术进行电 力系统故障诊断 随后 各国研究人员对电力系统故障诊断进行了大量的研究 现 在 专家系统在故障诊断方面的应用已比较深入 取得了巨大成功 从故障诊断的信息来源看 有保护信息 开关动作信息及它们的结合使用 其 中用的最多是主要基于保护信息的故障诊断方法 采用保护范围相交的方法来确定 故障元件 在日本投入运行的故障诊断系统 由于当地的s c a d a 系统较为完善 可 采集保护和开关的全部信息 诊断方法是以 保护信息为主 l5 1 文献 l5 7 考虑到国内现有s c a d a 系统只能采集开关信息的状况 提出了以开关跳闸 信号为主的诊断方法 该方法根据各种不同故障的跳闸情况 总结各种典型故障模 型 建立故障模型知识库 故障诊断时 首先根据跳闸信息 确定所有可能的故障 元件 然后进行故障无件的故障可信度分析 按故障几率大小 让调度员提供必要 的保护信息 最终确定故障 虽然用该方法最终确定故障很多时候需要人工介入 但比较适合我国目前的实际情况 此法对于模型库的 库存 故障 可快速给出诊 断结果 但对于接线特殊或运行方式特殊的电网 往往没有匹配模型而无法得出正 确结果 华 i l 电力大学硕士学位论文 文献 1r 引根据电网故障后征兆信息具有分层性 提出了一种电网故障诊断的分 层因果求解模型 此模型不依赖于具体电网结构 具有良 好的通用性 文献 朗 提出了 基于开关变位相关分析的故障诊断方法 但并未搜索出整个停电 区 只是将与开关相连的设备列为可能故障设备 对于促护水平较高的电网 越级 动作较少 比较适合于该方法 当系统存在较多越级动作或开关动作漏报时 该方 法就很难得出正确故障设备集 文献 lb 介绍一种采用基于正反向推理的电 力系统故障诊断专家系统方法 它首 先根据跳闸开关提出故障假设 然后根据开关和保护动作信息逐一检验假设的准确 性 最后给出故障设备和故障范围 但是该方法需要人工干预的地方太多 而且对 运行人员的素质要求很高 文献 2 0 应用专家系统来实现超高 压变电 所故障诊断 文中引 用数字故障录波 开关事件顺序和重合闸过程记忆信息 以及高压设备检测数据 系统运用有效的剪 枝能力 保证搜索速度的快速性 正确地找到问题的解答 因而具有较高的诊断能 力 文献 2 q 2 2 提出了一种用于变电 站故障珍 断 及恢复处理的专家系统 系统中 集成 了规则与过程两种知识表达模式 采用搜索无源连通区域确定停电区的方法 找出 故障区 从而判断故障点 文献 2 3 则采用保护范围 取交集的方法进行变电站的故障诊断 推理过程中记录 能诊断出故障的保护 作为解释故障发生的原因 但这些都是在报警信息完全正确 的前提下进行的故障诊断 而实际现场情况是很难保证这一点的 如触点接触不良 装置故障等原因 造成报警信息的漏报和误报 影响诊断结果的正确性 因此报警 信息处理系统需要具有一定的容错能力 利用冗余信息保证诊断结果正确 3 电网 变电站的故障处理 电网事故诊断和处理一直是国际热门研究课题 具有重要的理论价值和实用价 值 它是围绕在电网发生异常和故障的情况下如何提高调度中心信号的准确性 压 缩报警信息 判断故障元件而提出来的 它对调度员处理事故将是一个强有力的辅 助工具 可起到缩短事故处理时间 防止事故扩大的作用 因此对提高电网调度运 行的自 动化水平有重要意义 电网的事故处理该类问题通常采用人工智能技术进行处理 电网事故处理一般 指电网发生故障后 调度运行人员经过紧急状态的控制和调整 防止事故的蔓延和 扩大 尽快恢复系统的正常运行 当系统出现解列后 应尽快采取措施 恢复系统 的并列运行 对停电区域及停电设备 应在尽量少的时间内 最大限度地恢复正常 供电 电网事故处理辅助决策系统的任务 首先是帮助调度员了解电网事故后的运 行状态 然后给出切实可行的处理方案 尽快稳定电网运行 并恢复至正常运行状 华北电力人学硕士学位论文 态 对于集控站 变电站来说 当电网发生事故时 要尽快制止事故的发展 消除事 故根源并解除对人身和设备的危害 及时准确一地向调度和主管部门汇报 配合调度 部门处理事故及完成相应的操作 由于集控站 变电站的事故处理过程复杂 必须结 合现场情况 因此这方面的研究还没有理论化 运行规程及相关文献只给出了一些 事故处理的一般指导规则及相关管理系统的组成 24 2 8 1 3 集控站与常规变电站的联系与区别 尽集控站与常规站特别是综合自 动化站工作内容区别不大 但也不尽相同 1 监控界面不同 集控站的值班人员的运行工作从现场变为远距离控制 依靠计算机监控系统完 成 四遥 功能 即对各子站站内及其联络线上不断变化着的运行工况进行监视 并进行正常的调整控制 以保持全部子站时刻处于正常运行状态 集控站的监控系 统的人机界面 一般包括电网潮流图 各子站的主接线及站内潮流 各子站各间隔 的详细四遥界面 还有包括所有子站的母线电压棒图 主变温度监视图 电容器操 作图 负荷曲线等一些功能 比起常规变电站监控系统来说 在监视潮流越限及自 动调节无功电压上更为方便 集控站同时监控着几个变电站的运行情况 发生事故时监控机可能一下子涌出 大量报警信息 其中许多是次要的信息和沫 二 知的报文 使运行人员难以抓住这些信 息的实质 从而迅速判断处理 只能通过经验过滤出对判断当前故障有用的信息来 汇报给调度人员 在常规变电站发生故障时 值班人员可以直观地观察光字牌 保护面板的信号 灯 一次设备来判断发生故障的元件 故障性质 及时将故障发生的现象汇报调度 其监控系统在功能上也比起集控站的监控系统简单许多 2 正常操作和故障处理时间和方式不同 常规变电站可以及时进行正常操作及故障时的设备检查 集控站配有操作队按 时间段现场巡视所辖子站的电气设备运行状况 大部分时间变电站无人值守 当有 正常操作任务或故障处理时 首先要开出操作票 依靠遥控方式或操作队到子站的 现场操作 因此对于集控站 故障时准确而快速地检查设备对于及时判断故障和处 理故障有重要的意义 由以上的论述可知 集控站的运行人员面对十几个子站 当由事故发生时 可 能会涉及到不同的子站 这比单个变电站的事故判断及处理更为复杂 因此 在故 障发生时如何指导值班员根据监控机上报文信息和其它站内装置上的显示信息来 有条理 准确地汇报调度所发生的故障情况 以及有针对性的检查设备 是在集控 一 g 一 华北电力人学硕士学位论文 态 对于集控站 变电站来说 当电网发生事故时 要尽快制止事故的发展 消除事 故根源并解除对人身和设备的危害 及时准确一地向调度和主管部门汇报 配合调度 部门处理事故及完成相应的操作 由于集控站 变电站的事故处理过程复杂 必须结 合现场情况 因此这方面的研究还没有理论化 运行规程及相关文献只给出了一些 事故处理的一般指导规则及相关管理系统的组成 24 2 8 1 3 集控站与常规变电站的联系与区别 尽集控站与常规站特别是综合自 动化站工作内容区别不大 但也不尽相同 1 监控界面不同 集控站的值班人员的运行工作从现场变为远距离控制 依靠计算机监控系统完 成 四遥 功能 即对各子站站内及其联络线上不断变化着的运行工况进行监视 并进行正常的调整控制 以保持全部子站时刻处于正常运行状态 集控站的监控系 统的人机界面 一般包括电网潮流图 各子站的主接线及站内潮流 各子站各间隔 的详细四遥界面 还有包括所有子站的母线电压棒图 主变温度监视图 电容器操 作图 负荷曲线等一些功能 比起常规变电站监控系统来说 在监视潮流越限及自 动调节无功电压上更为方便 集控站同时监控着几个变电站的运行情况 发生事故时监控机可能一下子涌出 大量报警信息 其中许多是次要的信息和沫 二 知的报文 使运行人员难以抓住这些信 息的实质 从而迅速判断处理 只能通过经验过滤出对判断当前故障有用的信息来 汇报给调度人员 在常规变电站发生故障时 值班人员可以直观地观察光字牌 保护面板的信号 灯 一次设备来判断发生故障的元件 故障性质 及时将故障发生的现象汇报调度 其监控系统在功能上也比起集控站的监控系统简单许多 2 正常操作和故障处理时间和方式不同 常规变电站可以及时进行正常操作及故障时的设备检查 集控站配有操作队按 时间段现场巡视所辖子站的电气设备运行状况 大部分时间变电站无人值守 当有 正常操作任务或故障处理时 首先要开出操作票 依靠遥控方式或操作队到子站的 现场操作 因此对于集控站 故障时准确而快速地检查设备对于及时判断故障和处 理故障有重要的意义 由以上的论述可知 集控站的运行人员面对十几个子站 当由事故发生时 可 能会涉及到不同的子站 这比单个变电站的事故判断及处理更为复杂 因此 在故 障发生时如何指导值班员根据监控机上报文信息和其它站内装置上的显示信息来 有条理 准确地汇报调度所发生的故障情况 以及有针对性的检查设备 是在集控 一 g 一 华北电力大学硕士学位论文 站中进行故障处理培训的主要任务 1 4 仿真对象一一兴胜集控站的介绍 集控站大致有三种模式 一是分级管理控制模式 即由一座变电站兼做集控站 二是分布式控制模式 即单独设立集控站 三是集中控制模式 即由调度兼做集控 站 兴胜集控站是第一种模式 以一个 2 2 0 k v兴胜变电站为主站 对其管辖的六个 变电站 包括兴胜变 进行监控 遇到有操作 巡视 维护 故障处理的工作时 才去其它五个子站进行工作 兴胜集控站所管辖的几个变电站主接线形式复杂 运行灵活多样 设备也参差 不齐 例如保护有微机型 晶体管型 电磁型 监控系统有南自 的w x b 1 2 3 型及四 方公司的c s c 2 0 0 0 系统 还有奥地利伊林公司的设备 各个子站的基本情况如下表 所示 变电站名称变电站类型高压电压等级高压主接线形式 兴胜变综 自站 2 2 0 kv 双母带旁路 永和变常规站 1 1 0 k v 双母带旁路 厂前变综自站 1 1 0 k v内桥接线 民主变综 自站1 1 0 k v内桥接线 韩庆坝变常规站 1 1 0 k v 单母分段 乌素图变常规站3 5 k v单母分段 目前 电网处于发展阶段 变电站和集控站有很多新值班员 兴胜集控站也不 例外 因此急需要一个故障仿真及处理培训系统 用来培训新员工 使之尽快适应 和熟悉集控站的工作 为集控站的正常运行及故障处理打下坚实的基础 1 5本文的主要工作 如前所述 本文的主要工作是设计一个集控站的故障仿真及处理培训系统 在 实际工作中 当系统发生故障后 事故处理的内容包括 2 9 3 尽快制止事故的发展 消除事故根源并解除对人身和设备的危害 尽可能地保持设备继续运行 保证站用 电可靠供电 尽快对已停电的用户恢复供电 及时向调度和主管部门汇报 调整电 力系统运行方式 使其恢复正常 具体的处理顺序为 根据表计指示和设备外部特 征 判断事故情况 如危及人身和设备安全时 应立即设法解除这种危险 必要时 停运设备 否则应尽力保持或恢复正常运行 但应注意隔离未受损害的设备 保证 其正常运行 按规程处理现场事故 必要时启动备用设备 迅速进行检查和试验 华北电力大学硕士学位论文 站中进行故障处理培训的主要任务 1 4 仿真对象一一兴胜集控站的介绍 集控站大致有三种模式 一是分级管理控制模式 即由一座变电站兼做集控站 二是分布式控制模式 即单独设立集控站 三是集中控制模式 即由调度兼做集控 站 兴胜集控站是第一种模式 以一个 2 2 0 k v兴胜变电站为主站 对其管辖的六个 变电站 包括兴胜变 进行监控 遇到有操作 巡视 维护 故障处理的工作时 才去其它五个子站进行工作 兴胜集控站所管辖的几个变电站主接线形式复杂 运行灵活多样 设备也参差 不齐 例如保护有微机型 晶体管型 电磁型 监控系统有南自 的w x b 1 2 3 型及四 方公司的c s c 2 0 0 0 系统 还有奥地利伊林公司的设备 各个子站的基本情况如下表 所示 变电站名称变电站类型高压电压等级高压主接线形式 兴胜变综 自站 2 2 0 kv 双母带旁路 永和变常规站 1 1 0 k v 双母带旁路 厂前变综自站 1 1 0 k v内桥接线 民主变综 自站1 1 0 k v内桥接线 韩庆坝变常规站 1 1 0 k v 单母分段 乌素图变常规站3 5 k v单母分段 目前 电网处于发展阶段 变电站和集控站有很多新值班员 兴胜集控站也不 例外 因此急需要一个故障仿真及处理培训系统 用来培训新员工 使之尽快适应 和熟悉集控站的工作 为集控站的正常运行及故障处理打下坚实的基础 1 5本文的主要工作 如前所述 本文的主要工作是设计一个集控站的故障仿真及处理培训系统 在 实际工作中 当系统发生故障后 事故处理的内容包括 2 9 3 尽快制止事故的发展 消除事故根源并解除对人身和设备的危害 尽可能地保持设备继续运行 保证站用 电可靠供电 尽快对已停电的用户恢复供电 及时向调度和主管部门汇报 调整电 力系统运行方式 使其恢复正常 具体的处理顺序为 根据表计指示和设备外部特 征 判断事故情况 如危及人身和设备安全时 应立即设法解除这种危险 必要时 停运设备 否则应尽力保持或恢复正常运行 但应注意隔离未受损害的设备 保证 其正常运行 按规程处理现场事故 必要时启动备用设备 迅速进行检查和试验 华北电力大学硕士学位论文 站中进行故障处理培训的主要任务 1 4 仿真对象一一兴胜集控站的介绍 集控站大致有三种模式 一是分级管理控制模式 即由一座变电站兼做集控站 二是分布式控制模式 即单独设立集控站 三是集中控制模式 即由调度兼做集控 站 兴胜集控站是第一种模式 以一个 2 2 0 k v兴胜变电站为主站 对其管辖的六个 变电站 包括兴胜变 进行监控 遇到有操作 巡视 维护 故障处理的工作时 才去其它五个子站进行工作 兴胜集控站所管辖的几个变电站主接线形式复杂 运行灵活多样 设备也参差 不齐 例如保护有微机型 晶体管型 电磁型 监控系统有南自 的w x b 1 2 3 型及四 方公司的c s c 2 0 0 0 系统 还有奥地利伊林公司的设备 各个子站的基本情况如下表 所示 变电站名称变电站类型高压电压等级高压主接线形式 兴胜变综 自站 2 2 0 kv 双母带旁路 永和变常规站 1 1 0 k v 双母带旁路 厂前变综自站 1 1 0 k v内桥接线 民主变综 自站1 1 0 k v内桥接线 韩庆坝变常规站 1 1 0 k v 单母分段 乌素图变常规站3 5 k v单母分段 目前 电网处于发展阶段 变电站和集控站有很多新值班员 兴胜集控站也不 例外 因此急需要一个故障仿真及处理培训系统 用来培训新员工 使之尽快适应 和熟悉集控站的工作 为集控站的正常运行及故障处理打下坚实的基础 1 5本文的主要工作 如前所述 本文的主要工作是设计一个集控站的故障仿真及处理培训系统 在 实际工作中 当系统发生故障后 事故处理的内容包括 2 9 3 尽快制止事故的发展 消除事故根源并解除对人身和设备的危害 尽可能地保持设备继续运行 保证站用 电可靠供电 尽快对已停电的用户恢复供电 及时向调度和主管部门汇报 调整电 力系统运行方式 使其恢复正常 具体的处理顺序为 根据表计指示和设备外部特 征 判断事故情况 如危及人身和设备安全时 应立即设法解除这种危险 必要时 停运设备 否则应尽力保持或恢复正常运行 但应注意隔离未受损害的设备 保证 其正常运行 按规程处理现场事故 必要时启动备用设备 迅速进行检查和试验 华北电力大学硕十学位论文 判明故障性质 地点及范围 力争减少检查试验时间 迅速恢复供电 总结如上实际工作内容 对于集控站的值班员来说 有以下主要内容需要掌握 和 熟 练 应 用 2 5 1 1 密切观察集控站的变化 及时准确地向调度汇报集控站所发生的情况 2 根据所有报警信息 判断事故范围及事故原因 3 通过设备检查 判明故障性质 地点及范围 以上就是本文的集控站故障处理仿真培训系统所要实现的内容 该系统可以模拟各 种类型的故障 训练值班员如何根据各种报警信息整理汇报调度的内容 进行有针 对性的设备检查 迅速判断故障元件 使值班员尽快拥有丰富的事故处理经验 本文主要解决的关键问题有 1 提出集控站的故障处理培训指导系统的用户需求和总体框架 t 2 汇报调度培训指导功能的详细设计 3 故障诊断培训指导的详细设计 t 4 设备检查培训指导功能的详细设计 华北电力大学硕十学位沦文 第二章 系统总体设计 2 1系统的功能 通过对集控站故障情况下进行仿真来提高值班人员的故障处理水平 是集控站 安全运行中非常关心的问题 尤其是在无人值班变电站的迅猛发展使集控站管理模 式在变电运行中越来越广泛的情况下 此项工作更有意义 本文的目的就是设计并 实现集控站的故障处理仿真培训系统 通过模拟各种类型的故障 训练值班员如何 根据各种报警信息整理汇报调度的内容 进行有针对性的设备检查 迅速判断故障 元件 使值班员尽快拥有丰富的事故处理经验 2 1 1集控站 变电站事故处理的一般程序 1 当异常运行和事故发生时 各种信号装置会迅速动作 发出告警和事故 信号 运行值班员一要严密监视开关指示灯变化 仪表变化 所内照明变化 主变 声音 光字牌显示情况 二要观察保护及自 动装置动作信号 区分事故或异常 确定 事故停电范围 记录故障发生的时间 2 充分利用保护和自动装置动作提供的信息对事故进行判断事故原因 确 定事故类型