智能變電站繼電保護二次回路在線監測及診斷

李文娟 張 棋

（國網湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430050）

0 引言

隨著網絡信息技術的飛速發展，智能變電站繼電保護中的地位和作用得到顯著的提升。與以往傳統的工作形式相對比可知，信息化的測控技術使繼電保護得到了有效的調整和優化，不但使工作效率得到顯著的提升，而且還能夠極大地提升其運行的穩定性，節約了大量的人工成本和維修費用，提升了運行的經濟性。

1 二次回路在線監測信息系統

二次設備的運行狀態信息主要包括以下幾個方面，即裝置自檢信息、GOOSE/MMS鏈路異常信號。根據二次回路在線監測和故障診斷方面的需求，與智能變電站中不同類型設備特征相結合，能夠將在線監測裝置劃分為以下幾方面內容，即告警信號信息、運行狀態信息、保護動作信息等。

1.1 告警信息

告警信息中主要包括開關量異常告警、采樣值、裝置異常告警等，其中采樣值異常又包括SV鏈路中斷、SV品質異常、CT/PT斷線、SV檢修狀態異常等；裝置異常包括閉鎖、失電告警等；開入量異常包括GOOSE鏈路中斷、GOOSE檢修不一致等等。在二次回路當中，一旦出現上述告警標識，應針對故障診斷以及狀態進行評估，通過異常狀態發生之前狀態評估、異常發生之后的快速定位等方式，為運檢人員提供更多有效的參考，以此為智能變電站的維護提供便利。

1.2 運行狀態信息

裝置運行狀態信息主要包括開關量信息、采樣值、軟硬件的自檢信息等，其中自檢信息又包括電源電壓信息、通道光強、運行溫度等。開關量信息、采樣信息中包括差動電流、支路電流、主要開入量等。對于此類信息來說，對其進行監視和統計有利于為狀態維修提供更多檢修數據作為參考依據。而SV/GOOSE運行狀態信息主要包括格式異常、報文狀態信息兩種。其中格式異常是指由于設備發生故障問題，致使SV/GOOSE出現報文殘缺、亂碼、過長等格式上的錯誤；而報文狀態主要是指雙AD一致性、幅值精度、相位精度等。

1.3 保護動作

保護動作主要包括保護動作信號與動作出口信號兩種，其中保護動作信號包括保護動作元件、保護啟動；而動作出口信號中包括整組動作時間以及出口相別兩種。

2 二次回路信息采集方案

在線監測信息中的信息主要來源于網絡報文記錄，由于過程層與站控層當中報文的數量眾多，其中包括眾多冗余信息，占用了較大的內存，為數據網的調度帶來較大的壓力。為了提升在線監測與故障診斷的效率，通常在站端裝置獲取到信息之后，需要對數據進行過濾、關聯和篩選處理。根據系統的具體需求，可以將在線監測信息分為3種，即穩態信息、暫態新信息、狀態文件，由字面意思便能夠看出，穩態信息主要是記錄一些長時間的監測信息，包括溫度、濕度、光照、電壓電流等；暫態信息主要是記錄一些鏈路中隨時出現的重要警告，包括回路斷鏈等，通過裝置將該時刻的APPID所對應的鏈路信息進行整合以后，所形成的文件信息。狀態文件主要為鏈路監測過程中能夠實時通斷的文件。

在具體應用的過程中，根據一定的時間間隔定時將穩態文件、狀態文件傳達到網絡報文記錄分析裝置中，如若站控層中存在重要告警數據，并且變化量大于5%時，需要主動將暫態文件傳輸進去。二次回路故障診斷系統將針對傳輸上來的信息，對信息進行分析和診斷，挖掘出統計分析狀態信息的長期變化規律，并且針對裝置的異常評估其健康狀態，做出相應的診斷決策。

3 在線監測與故障診斷系統的實現

3.1 GOOSE鏈路診斷

對于過程層GOOSE信號來說，在一定時間內設備沒有接收到有效的GOOSE信息時，將發出告警。例如，當繼電保護裝置鏈路發生異常反應時，導致繼電裝置難以正常運行，將通過站控層MMS將鏈路斷線的告警信息傳輸其中，網絡報文記錄裝置將對告警報文進行記錄和獲取。

對于網采、網跳來說，由于各個裝置中的系統觀測源一致，可以對發送方與接收方的鏈路進行對比，按照各裝置中輸送的鏈路報警報文便能夠對異常鏈路進行定位。對于直采回路來說，與網采的端口存在區別，難以對鏈路進行對比監視，因此很難對故障點進行具體的定位，但是可以采用預先配置的方式，將全部可能產生故障的點羅列出來，同時對其他二次設備的網采情況進行對比分析，進而明確各個故障點出現故障的概率，直跳回路中由于不能與其他相關信息進行對比，則只能夠通過繼電保護裝置中的告警對鏈路的故障進行定位。

3.2 保護動作診斷

3.2.1 雙重化配置保護裝置

通過對AB套保護裝置動作行為的診斷，明確繼電保護裝置動作的一致性與正確性。在對內容進行檢查的過程中，還用根據GOOSE中的開關量時間，對出口時間差進行計算，與保護動作元件進行對比分析，確保保護動作的正確性。

3.2.2 單重化配置保護裝置

在此種類型的保護裝置中，對交流回路狀態的監測是通過網絡報文記錄分析裝置模擬量來實現的，通過對測控裝置位置信號的對比，并且將模擬量的變化情況與保護動作邏輯相結合，對保護動作的正確性進行充分的驗證。

3.3 交流回路狀態診斷

在對二次回路狀態的在線監測過程中，可以采用網絡報文記錄的方式，對裝置和繼電保護裝置采集的交流量進行診斷。在智能變電站當中，通常采用雙AD的方式進行采樣，并且以雙重化保護的方式，通過與繼電保護中MMS中傳送的雙AD采樣值進行對比來實現，如若二者之間的相對誤差處于閾值的范圍以內，則繼電保護裝置中將不會出現告警，雙AD采樣以及二次回路都處于正常的工作狀態當中。如若相對誤差超出了閾值范圍，這時的繼電保護裝置將發出告警，并且有超過一套繼電保護的交流回路將存在異常，并且將該裝置所對應的二次回路也視為異常處理。

通過與網絡報文記錄中的繼電保護裝置MMS與分析裝置SV采樣值進行對比能夠看出，如若二者之間存在較小的差距，能夠處于合理的范圍以內，則兩個系統將不會產生斷鏈告警問題，二次采樣回路也處于正常狀態。而當保護裝置與報文裝置的采樣值大于閾值范圍時，但是繼電采樣回路處于正常狀態，這時也會診斷為網絡報文記錄裝置出現異常，并且將該裝置所對應的二次回路也視為異常處理。

結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，變電站與信息技術之間的融合逐漸加深，傳統的二次回路終將被通信網絡所取代，繼電保護的二次設備也將朝著網絡化、信息化的方向發展，使繼電保護得到了有效的調整和優化，不但使工作效率得到顯著的提升，而且還能夠極大地提升其運行的穩定性，節約了大量的人工成本和維修費用，提升了運行的經濟性。因此，相關部門應加強對在線檢測與故障診斷系統的研究，使系統技術得到顯著的提升，能夠在報文監視告警信息傳輸的基礎上，對其他相關告警信息進行準確的診斷，保障結果的有效性。