智能故障录波与常规录波及网络报文分析的区别研究

在变电站正常运行的过程中，故障录波器保持停机状态，一旦变电站发生了故障，便可以自己启动，进行故障的相关数据、信息记录，进而方便工作人员进行故障的分析、诊断与处理。

在传统常规录波的基础上，智能化技术的整合与应用进一步强大了其功能，因此对于智能故障录波来讲，其与常规录波及网络报文分析有了很大的不同，客观认识智能故障录波的特点、优势，才更有利于其推广、应用。

1 智能故障录波装置介绍
从结构组成上来讲，智能故障录波装置主要包括五个组成部分，分别是对时与告警模块、背板总线以及数据采集插件、电源和最重要的CPU 系统。

数据采集插件的主要功能是对故障数据信息进行采集，然后再传入到录波器，同时采集插件实现现场可编程门阵列时标记录，故障数据进入录波器之后，CPU 介入工作，对这些数据进行流量统计、解码和分析，如果在解码、分析当中发现了存在异常的数据，就标记并发出警报，如果数据正常，则进行与录波功能相关的主要数据信息提取。

数据满足标准要求，开始正式启动录波，将相关波形、
开关量信息记录下来[1]。

不论在什么类型的故障下，智能故障录波装置都能够可靠的启动，例如振荡、频率越限、频率变化率、电流电压及零序的越限、电流电压突变、开关量起动，正序、负序和零序电压起动判据，同时还包括其他一些变电站特有的起动判据，这些特有的判据，通常根据各个变电站的特点和需求而定。

判据会被录波器进行实时的处理，只要发现了判据符合录波要求，录波器就真实进入录波状态。

就目前的实际情况来看，变电站智能录波通常要求接入的合并单元数量至少应当达到24台，而且经过挑选的采样值通道数量至少应达到128路，至于GOOSE 控制块至少应当达到64个，经过挑选的GOOSE 信号至少应当达到512路。

目前保护装置在理论上所推荐的采样率为4 kHz ，因此触发故障录波的采样率，也就不能低于4 kHz ，在连续记录过程当中，采样率则不能低于1 kHz 。

智能故障录
波的建模，同样以IEC 61850 规约为依据，同时可以实现动态模型与ICD 读取功能。

在应用中，工作人员既可以在本地进行实时查询、监测，同时也可以直接在远程进行相关的操作，如果出现了网络或是报文方面的异常，会实时地发出预警。

2 智能故障录波与常规录波及网络报文分析的区别
2.1 智能故障录波与常规录波的区别
和常规录波相比，智能故障录波除了在启动判据方面增加了特有判据之外，同时在数据信息的采集方式、通信规约以及调试和测试方面也存在明显的不同。

在数据信息的采集方式方面，常规录波需要专门的传感器机箱做支撑，对采集到的数据信息模拟量信号做隔离采样处理，数量和种类都根据变电站的不同而存在差异。

同时，其信号属于模拟信号，因此对信号电缆的敷设具有较大面积的要求，不论是建设还是后期的维护、管理，都相对困难。

采样率的设置通常以10 kHz 为标准，如果是额定输入的话，误差不超过5%[2]。

而智能故障录波器不再需要专门的传感器机箱，只需要进行简单的通信模块配置，容纳性和集成度更高。

而且其信号采用的是数字信号，所以只需要敷设相对更少的光纤，即可以传输大量信号，这不论是在建设中，还是在后期的维护、管理中都更加的方便。

而且其有一个非常大的特点，就是采样精度以及采样率都不可控，以接收的合并单元采样值报文参数为准，通常的误差不超过5%，采样率为4 kHz 。

就通信规约来说，传统录波器采用的规约并不统一，有几种可选，如华北103、浙江103以及国网103等，另外还有一些私有规约，这就对传统录波器的应用造成了很大的限制，其在实际中对于通信的实现需要以信息点准为基础。

不同的主子站，以及不同的系统集成商、不同的变电站，其对 于通信的定义都可能存在差异，而且具体的实现方式也不一致，这就导致了其通用性、互换性以及互操作性的下降，会导致多种复杂的后期操作出现。

相比之下，智能故障录波的
（下转第154页）
［摘 要］作为一种基于故障录波信息的调度端电网故障诊断系统，故障录波在目前得到了较为广泛的推广、应用，其对于保障整个电网的正常、平稳供电发挥重要的作用。

而且随着科学技术的发展，当前智能化技术被应用到了故障录波当中，出现了智能故障录波，其相较于传统常规的故障录波以及网络报文分析来说，具有了更加强大的功能，可以进一步提升电网供电的稳定性、可靠性、安全性。

本文基于实际工作经验与学习认识，首先对智能故障录波装置进行了简单的介绍，然后重点研究了智能故障录波与常规录波及网络报文分析的区别，以期能促进智能故障录波的推广、应用。

［关键词］智能故障录波；结构；原理；区别［中图分类号］TM63 ［文献标志码］A ［文章编号］1001–523X （2019）11–0152–02
Differential Analysis between Intelligent Fault Recording and Conventional
Fault Recording and Network Message Analysis
Li Jian-yong
［Abstract ］As a fault diagnosis system of dispatching terminal power grid based on fault recorder information, fault recorder has been widely promoted and applied at present. It plays an important role in ensuring the normal and stable power supply of the whole power grid. With the development of science and technology, the current intelligent technology has been applied to fault recorder, and intelligent fault recorder appears. Compared with traditional fault recorder and network message analysis, it has more powerful functions and can further improve the stability, reliability and security of power supply. Based on the author ’s own practical work experience and learning knowledge, this paper first introduces the intelligent fault recorder, and then focuses on the analysis of the differences between intelligent fault recorder and conventional fault recorder and network message analysis, in order to promote the popularization and application of intelligent fault recorder.
［Keywords ］intelligent fault recorder; structure; principle; difference 智能故障录波与常规录波及网络报文分析的区别研究
李建勇
（内蒙古包头铝业动力厂，内蒙古包头 014000）
（上接第152页）
通信规约则是统一和固定的，一致采用IEC 61850通信规约，应用层协议映射到制造报文规范。

只要终端应用程序支持IEC 61850，即可正常的使用、运行、通信，不需要指定通信点表，互通、互联性非常良好[3]。

调试和测试方面，常规录波器在调试过程中，需要使用到通信测试软件、模拟继电保护测试仪、万用表以及示波器等工具，需要调测的装置包括传感器、保护装置以及保信子站和/或调度主站。

而智能故障录波器由于所采用的是光纤，因此调测工具也发生了变化，主要包括IEC 61850客户端、数字继电保护测试仪、报文分析仪。

需要调测的装置主要包括合并单元、保护装置、交换机、保信子站和/或调度主站。

2.2 智能故障录波与网络报文分析的区别
从实际的功能设计和应用情况来看，网络报文记录分析装置主要是用来对变电站的网络信息进行记录与分析，同时其还可以对变电站的二次网络系统、一次系统进行监测、预警以及故障分析，从而为运行管理提供可靠、全面的参考依据。

其所记录的数据来自变电站的过程层与站控层，能够对协议编码的正确性进行判断、报警，同时对整个链路状态进行监视、报警，如果有必要的话，其还能够对数据进行统计、检索和线下分析，初步实现大部分二次设备的状态监测与评估。

和智能故障录波相同的是，都需要接入网络报文，不过二者的侧重点却存在明显的差异。

GOOSE报文、过程层采样值可以被智能故障录波器接入，而其他的报文则不会接入，例如站控层网络报文。

如果发生了异常报文告警处理的情况，智能故障录波器便可能丢失原始报文，其不会将原始的报文记录下来，而只是在录波器启动了之后才开始记录相关的信息，这样对于信息的存储空间容量需求就不是很大。

就故障的判断方面来讲，智能故障录波器所作出的记录及诊断主要针对的是一次系统异常。

而网络报文分析仪的功能和职责就更加全面，需要对各种各样的报文作出分析，例如精准时钟同步协议、MMS、GOOSE以及采样值报文，并且其可以记录、分析二次网络系统异常告警及其数据。

在实际的变电站运行过程当中，对于各类故障的记录、分析，不论是网络报文分析仪，还是智能故障录波器，都必须具备，并且二者联用才能发挥出更好的作用。

再者，智能故障录波器在其自身的运行过程当中不进行硬件过滤，不过对于异常报文会将其丢弃；网络报文分析仪则会将所有的数据完整、全面的记录下来，以备分析[4]。

3 结语
与常规录波及网络报文分析相比，智能故障录波具有着其自身的特点和优势，将其应用到变电站中可以进一步提升电网供电的稳定性、可靠性、安全性，值得在变电站的建设、改造中加强推广、应用。

参考文献
[1] 刘锦杰，罗赞琛，邓永健，等.基于故障录波器的高压断路器综合
在线监测系统设计[J].电气应用，2018（19）：90-93.
[2] 何君，刘明慧，祁忠.智能变电站网络分析与故障录波一体化系统
设计与实现[J].电气技术，2018（8）：145-148.
[3] 刘启蒙，朱育兰，李奕炜，等.基于故障录波的网络设备状态监控
系统建立与应用[J].湖南电力，2017（6）：51-54.
[4] 龚振龙，赵晓东.新一代智能变电站故障诊断技术研究[J].通讯世
界，2017（23）：214-215.
材料和磁传感器，先在地面上安装好磁性材料，然后在机器人内装置磁传感器，从而使得机器人具有导航定位功能，按照磁性材料的摆放位置运行。

机器人应具有爬坡越障能力，具有良好的运动性能，与环境适应性要求具备防碰撞功能，具有障碍物检测功能，在行走过程中如遇到障碍物应及时停止，障碍物移除后应能恢复行走，并可以利用简单搭板等装置上车转运，最小越障高度为5 cm，最小涉水深度为100 mm，爬坡能力不小于15°。

激光导航技术利用激光的不发散特性来确定机器人的位置和方向，使用连续三角几何运算导航，使用该导航技术的机器人运行路径较为灵活，不容易受干扰，而且定位比较精确。

驱动系统为机器人导航定位提供行驶动力，需满足机器人运行稳定性、紧急停车能力、越障和避障能力要求，转向系统应满足转弯半径不大于车身长度2倍，采用更灵活的转向方式，运行速度更快，理论巡检定位效率提升30%。

2.3 图像识别技术
智能机器人的图像识别技术原理将采集到的红外图像通过二值化计算后，在经过选择的图像参考区域设置一个模板，通过对比图像中心和模板中心来进行调节，从而获得识别中心。

所以机器人集成传感模块开发技术要做到：高精度红外热成像仪热灵敏度不低于50 mK，分辨率达到640*480，红外传感器测温精度不低于2 K或±2%，可见光实现表计读数误差小于±5%。

传感器设计考虑模块化设计，便于扩充，可实现外部传感器的对接。

2.4 自动充电技术
和其他机器一样，智能巡检机器人作为一个电子器具，完成工作后也需要充电才能进行下一个工作，但唯一不同的时，机器人可以实现自动充电，不需要人工参与。

机器人的自动充电装置结构为公母头，使机器人执行倒退动作，对接充电桩就可进行自动充电。

研究标准的机器人充电接口，满足不同厂家机器人充电要求；供电系统应采用可靠的电源设计，为机器人各部件提供稳定的电源，满足待机8h的工作要求。

其关键技术在于机器人的倒退动作而导致的尾部形成的开关输入信号的变化处理，工控机检测到这个信号变化，并执行对接充电桩的动作，进行锁机充电，从而实现机器人的自动充电。

在整个动作中，最重要的就是要实现机器人的倒退和对接，使用的过程参数有Scoket线程、命令处理线程、主程序、任务查询线程以及PID算法等，只要按照参数的顺序执行这些过程，才能完成机器人自动充电。

3 结语
综上所述，智能巡检机器人已经在我国变电站的巡检工作中得到了广泛的应用，使用机器人巡检不但可以避免巡检危险，而且其巡检结果比人工巡检更为精准，还具有记录数据和保存的功能，方便查询数据分析。

就目前的发展趋势来看，智能巡检机器人的应用热潮只会上涨而不会下降，并且随着技术的不断改进，未来的机器人将会使巡检工作变得更加可靠和智能，极大地减轻人的工作负担，保障变电站更为有效的工作和运行。

通过本文对机器人关键技术，如检测技术、导航定位技术、图像识别技术和自动充电技术等的研究和分析，期望能够为未来的机器人改进工作提供一些具有价值的建议。

参考文献
[1] 李宇其.变电站智能巡检机器人系统的研究与应用[D].济南：山东
大学，2016.
[2] 王晓阳.变电站智能巡检机器人远程集控系统的设计与实现[D].北
京：中国科学院大学，2017.
[3] 崔健.变电站智能巡检机器人改进技术研究[D].济南：山东大学，
2018.。