智能變電站繼電保護二次回路的在線監測及故障

張瓊鈺

摘要：受到智能化技術的發展，通信網絡鎖的應用不斷取代傳統的二次回路，從而促進了繼電保護二次設備的自動化發展。但目前智能化技術的普及依然不夠全面，導致大量的電力企業依然使用的是傳統的二次回路電氣設備，其中做好設備的在線監測運行以及故障分析將成為一項非常重要的工作。

關鍵詞：變電站繼電保護二次回路;在線監測;故障診斷分析

一、繼電保護二次回路在線監測與故障診斷系統的構成及信息傳輸方式

1.1系統的構成

智能變電站中，繼電保護二次回路在線監測與故障診斷系統，由物理鏈路與邏輯鏈路兩部分構成：（1）物理鏈路：本系統的物理鏈路，由裝置二次回路、光纖接口、接口插件三部分構成。三者中，裝置二次回路的功能，在于確保電力系統繼電保護的功能得以實現。光纖接口以及接口插件的功能，則在于確保數據的傳輸得以實現。（2）邏輯鏈路：本系統的邏輯鏈路，由發送端、接收端、GOOSE、SV等部分構成。其中發送端的功能，主要在于對系統采集到的二次回路運行數據進行發送。接收端的功能，則在于接收系統所發送的信息。在上述各部分功能的共同發揮下，繼電保護二次回路在線監測與故障診斷系統，方可實現對二次回路運行狀態的評估，從而及時發現異常。

1.2信息采集方向

為實現對繼電保護二次回路運行狀態的監測，從而及時發現故障。本系統應著重對“狀態運行信息”、“預警信息”進行了采集。狀態運行信息，包括軟硬件自檢測信息、采樣信息等多種。以前者為例：繼電保護二次回路運行過程中，軟件與硬件連續運行后，必然產生一定的熱量。如運行溫度過高，故障的發生風險，也將明顯提升。采集軟硬件自檢測信息的意義，不僅及時發現上述問題，而且及時對故障進行預防。系統需監測的預警信息，以SV檢修信息、CT/PT斷線信息為主。為有效區分各類信息，本系統將二次回路的運行狀態，分為了穩態、暫態與故障態三種類型。系統獲取信息后，會立即按照上述標準，對二次回路的運行狀態進行評價，從而為工作人員體提供相應的數據。

二、在線監測信息分析

2.1裝置運行狀態信息

裝置運行狀態信息主要包括以下三個方面的內容：①軟硬件自檢信息，這些自檢信息主要是監測裝置在其運行過程中呈現的溫度、光強、電源電壓等運行設備信息，這些信息為開展繼電保護在線監測奠定基礎，提供最真實的設備信息反映。②采樣值，主要是各個支路電流、差動電流等信息，電力傳輸過程中一旦出現故障其電流也會變得異于平常，所以需要監測這些信息。③開關量，主要監測的是重要的開入量狀態。長期進行設備運行狀態的信息監測，一方面能夠監測其故障的出現，另一方面，通過長期的數據記錄能夠積累下大量的設備日常運行數據，為后續的檢修提供基礎技術資料以及對比參考依據。

2.2保護動作信息

保護動作信息主要包含以下內容：①保護動作信號，主要涉及保護啟動、保護動作元件的運行信號;②動作出口信號，具體來說是出口相別以及整組動作時間。

2.3告警信號信息

一旦二次回路出現異常，告警信號信息能夠反映出相應的故障點信息，這樣可以為快速、準確地發現相應故障、診斷其運行狀態奠定基礎，從而為檢修人員進行后續檢修提供基數數據，便于智能變電站的維修。具體來說，告警信號信息主要包含以下三方面內容：①采樣值異常告警，諸如SV鏈路的中斷、品質異常以及檢修狀態異常、CT/PT斷陷等信息都會出現異常告警，通過信息監測能發現運行過程中異于平常的運行數據，一旦數據異常將發生告警;②開入量異常告警，對于設備運行中的開入量的異常、GOOSE的檢修異常以及鏈路中斷等情況都會發出異常告警;③裝置異常告警，在發生閉鎖情況和失電的情況下會發生告警。

三、在線監測與故障診斷原理

3.1 SV/GOOSE鏈路診斷原理

接收端設備通常需要設定固定的頻率，這樣能夠接收到SV/GOOSE所發來的信息，一旦在該段頻率下突然無法接收到SV/GOOSE信息，那么說明運行不正常，這樣整個系統就會發出自動告警。在網采、網跳回路方面，各個裝置的系統觀測源都是通用的，這樣能夠對比分析系統觀測源和各個接收裝置的鏈路監測情況，運行數據的對比能快速找出鏈路異常部位。直采回路與網采SV采用的端口不一致，因此無法通過鏈路的對比分析來找出故障點，這就增加了故障點的定位難度，需要進行一一排查，同時與網采回路情況相結合，分析各個故障點出現的概率，最終找到故障點。

3.2交流回路狀態診斷原理

對二次回路交流量進行監測的過程中，可以將網絡報文記錄分析裝置與繼電保護裝置相結合，對比分析對所采集到的信息，最終找出故障所在。智能變電站一般采取雙AD采樣，對兩種裝置的采樣數據進行對比分析，如果其誤差在額定范圍之內，那么說明二次回路運行狀態正常;若誤差超過額定范圍，且繼電保護裝置未發出異常信號，那么很可能有一套繼電保護交流回路產生了異常。

3.3保護動作診斷原理

3.3.1單重化配置保護裝置

在監測交流回路運行狀態的過程中，通常將單重化配置保護裝置與網絡報文模擬量開展對比分析，將所監測位置信號進行比較分析，判斷開關量的回路狀態。同時，還可將單重化配置保護裝置的保護動作邏輯與模擬量的實際變化情況相結合，最終分析整個保護動作的準確性。

3.3.2雙重化配置保護裝置

對A、B套保護裝置動作進行檢測，進而對整個繼電保護裝置行為動作的準確性進行分析。先檢查出口時間以及動作元件，之后對時間差進行對比，最終分析整個保護動作的準確性。

四、結語

綜上所述，盡管智能化變電站的發展為人們的工作和生活帶來更多的便利條件，但繼電保護二次回路在運行過程中依然會受到各種因素的影響，引發電路故障。因此加強對在線監測技術的研究，通過做好故障分析，對于保證電力企業的安全穩定運行具有非常重要的意義。

參考文獻：

[1]肖健勇，常學武，吳永杰.分析智能變電站繼電保護二次回路故障診斷技術及在線監測[J].低碳世界，2017（34）：24-25.

[2]師元康，高倩，姜振超，趙書濤.智能變電站繼電保護二次回路分析與狀態評估研究[J].華北電力技術，2017（12）：6-13.

（作者單位：國網四平供電公司經濟技術研究所）