智能變電站虛擬二次回路在線監測系統

徐文斌 王斌

【摘 要】本文結合智能變電站二次設備狀態監測技術的現狀，對二次回路進行在線監測技術的研究，監測鏈路是否存在異常。并進行虛端子及虛回路可視化展示，研究了鏈路異常定位技術方案。為驗證二次設備在線監測及二次回路在線監測，構建仿真系統。模擬變電站二次回路運行狀態，計算正常、異常后的二次回路特征數據，為故障分析提供數據支持。

【關鍵詞】智能變電站；二次回路；監測技術

引文

在智能變電站中，傳統的二次回路逐漸被通信網絡所替代，傳統的物理電氣信號也不再進行使用，更多的選擇數字信號，將所有二次設備基于網絡連接在一起，實現在線監測。但是目前在線監測需要技術人員從網絡報文記錄設備中提取的內容數據進行系統的異常分析，因為網絡報文記錄的數據量非常大，嚴重影響了對異常分析的質量，工作人員很難根據記錄的信息定性、定量分析故障特征，將很多重要信息遺漏，進而無法制定出完整的二次回路的預警和保護方案，不利于整個系統的安全穩定運行。

1.智能變電站網絡二次系統應用概述

1.1 智能變電站網絡二次系統概念及其功能

所謂網絡二次系統，就是通過網絡結構構建，替代傳統的電氣二次回路，從而為電力網絡提供需求和服務，例如在線監測的服務。在該系統中，過程層網絡拓撲結構、過程層組網、可靠性和實時性分析、全站通信網絡結構以及在此基礎上建立的網絡在線監測系統共同協調運作，完成了監測工作。在該系統中，智能變電站網絡二次技術得到了充分應用，涵蓋了系統網絡構建、智能二次設備配置、模型報文輸出以及各類電力技術和專業知識。隨著技術水平的不斷提升，智能變電站網絡化二次系統已經不再拘泥于傳統形式，迫切需求建立全景信息平臺，實現網絡的升級優化，并實現實時在線狀態監測目標。

1.2 智能變電站網絡化二次系統及其在線監測研究的重要性

雖然，我國從二十世紀九十年代就開始了變電站智能系統和自動化系統的研究和應用，并不斷進行了技術創新和提升。但是變電站自動化系統及其在線監測工作仍然出現了很多問題。

1.2.1 智能站二次設備互操作性差。在該系統中，二次設備是重要的組成部分，普通互感器是所謂的一次設備，而有源式電子式互感器，如ECT、EVT、ECVT等則是具有消除傳統鐵心線圈磁飽和問題，進一步抗干擾等功能的二次設備。然而，在系統中，這些二次設備的互操作性卻很差，很難充分發揮整體功效。

1.2.2 網絡化二次系統的可擴展性差。一般來說，在系統中的網絡結構和層次是有限度的，不可能進行無限延伸，而且系統在保障原有作業績效基礎上的進一步擴展難度也很大。

1.2.3 信息共享難度大。智能變電站網絡二次化及其在線監測系統雖然與過去相比，已經有了很大的優勢，但是當將其應用在大范圍、大區域時，信息間溝通就會形成障礙，很難進行全面共享。

1.2.4 網絡二次化在線監測系統的可靠性差，安全問題堪憂。相對來說，該系統的可靠性較之過去有了質的飛越，但是面對不斷變化的外部環境，仍然難以抗拒不確定性因素的影響，加之受不同區域自然條件、社會條件、人文條件等的綜合影響，使用過程的安全性和可靠性難以確保。

2、二次回路在線監測結構分析

要想有效實現二次回路的在線監測，首先需要進行線路運行信息的合理獲取，并需要在此基礎上來對獲取到的信息進行分析整體。

該二次回路在線監測系統是由主站系統和站端裝置構成，該主站系統一般會直接在省調度端進行部署，并可以有效避免一些智能變電結構的設備增加等問題，此外其還可以運用網絡報文記錄分析裝置來作為數據的采集源。在進行新建智能變電站的建設過程中，該電力企業還可以直接將檢測系統以及診斷裝置作為數據采集源端進行工作。此外站端還需要完成信息的采集整理以及過濾工作，并能夠在發生了通信網絡異常的情況下，該裝置能夠對相關的異常信息進行迅速收集，并可以以文件的形式來將其送到各個調度端的主站系統之中。并可以在完成各異常信息的綜合診斷工作之后直接在界面上進行診斷結果的顯示。

3、在線監測信息分析系統

一般情況下二次設備其運行狀態信息多是由鏈路異常信息與自檢信息兩部分構成，這難以有效滿足二次設備出現故障后的診斷需求。因此電力企業就應當對不同類型二次設備的運行特點以及常見故障進行分析，并在此基礎上來將其在線監測信息具體細分為裝置運行狀態信息、告警狀態信息以及保護動作信息這3個類型。

①狀態運行狀態信息：該檢測信息主要包含的是裝置的軟硬件自檢信息、采樣值以及開關量信息等。其中軟硬件的自檢信息又包含了該裝置的運行溫度、電源電壓溫度等信息，而采樣量以及開關量信息則主要包含了各支路電流、差動電流以及開入量狀態等信息等。借助于對裝置的運行狀態信息進行長期的監控統計，其也能夠為后續的狀態檢修工作提供足夠的基礎數據以及檢修依據。

②告警信息：告警信息中一般會包含有采樣值、開關量異常告警以及裝置異常告警等信息，其中采樣值異常告警主要包含了SV鏈路中斷、SV檢修狀態異常以及CT/PT斷線等；開關量異常報警則包含了COOSE檢修不一致、鏈路中斷以及開入量異常等情況；裝置異常告警主要是電告警與閉鎖等。一旦二次回路運行過程中出現了類似告警，就需要對其發生的故障進行狀態的評估以及迅速定位，并在此基礎上給予相關的維護人員一定的指導，來使得智能變電站的維護效率與質量得到有效提升。

③保護動作信息：其一般包含有保護動作信號以及出口信號動作兩方面的內容。

4、信息采集方案

在現有二次設備的運行過程中其多是借助于網絡報文記錄分析裝置來進行在線監測信息的搜集工作。因為過程層中的網絡報文具備有數量龐大、冗余嚴重以及非重要信息比較多的特點，這一情況，也就需要構建一個快速有效的在線監測以及故障診斷及裝置，并要求站端專職能夠在采集完成數據之后完成相應的數據關聯與篩選過濾處理工作。

將在線監測信息分為穩態、暫態以及狀態文件3種類型，而在具體的運用中，也需要借助于與網絡報文記錄分析裝置來在固定時間間隔中進行文件的傳送工作，此外在站控層存在告警數據或者變化量已經超過了5%的情況下，還需要進行暫態文件的及時上傳，而其實時傳輸的額數據也需要與二次設備進行對應。

借助于二次回路的在線監測以及故障診斷系統其在站端傳輸的信息進行診斷分析，并對這些信息存在的長期變化規律進行統計與分析，這樣就可以在對相關二次設備的具體運營情況進行準確合理的評估，并可以在此基礎上給予其針對性的診斷對策。

5、優化在線監測和故障診斷的幾點措施

5.1 SV/GOOSE鏈路診斷策略

對于二次設備過程層中的SV/GOOSE信號，如果接收端設備沒有在一定時間內接收到信息時，就會出現相應的告警，此外因為各裝置之間配備有統一系統觀測員，就可以通過發送方與多個接收方兩者的運營狀態來對二次設備的運行狀態進行有效檢查，并可以根據鏈路告警報文來進行異常發生位置的合理定位。對于在運行過程中直采回路無法進行鏈路對比監視這一情況，也就需要借助于預先配置的方式先對可能出現的故障點進行列舉，然后再結合二次設備網采回路來進行故障點概率位置的計算。

5.2 交流回路狀態診斷策略

在線監測二次回路交流量的過程中，還可以借助于網絡報文記錄分析裝置以及機電保護裝置其采集到的交流量信息進行綜合性判斷?，F階段許多智能變電站中多采用雙AD形式進行信息的采樣，并能夠對二次設備的運行提供雙重防護，通過該防護模式就能夠對二次回路上的相關故障情況進行有效的監控。如果這兩者之間的相對誤差在閾值范圍內而且繼電保護裝置無采樣不一致的報警時，則認為該交流二次回路處于正常的運行狀態。如果該相對誤差超過了閾值范圍后，則判斷該繼電保護的交流回路存在異?，F象，并需要相關檢修人員及時對出現了異常的二次回路進行檢修。

6、結束語

在智能變電站中存在著一些無法診斷的問題，這些已存在的問題會造成未知的故障，并造成變電站資金與資源的損失。對于目前存在的一些隱患問題進行分析與監測或者對于一些已經暴露出的問題通過數據分析得出其故障原因，是我們目前在變電站方面的一項重要研究課題[4]。那么，結合目前智能站的一些二次設備的實際情況，通過對現有的網分裝置部分功能的優化，并結合變電站本身具有的某些特征，我們可以提出一種用于智能站二次系統故障分析的解決方法，用來分析與檢測變電站的故障，分析故障產生原因，并提出相應的解決對策，這種變電站繼電保護在線監測與故障診斷的方法對于我們目前變電站的發展與完善是十分有利的。

參考文獻：

[1]丁修玲，張延旭，蔡澤祥，等.基于報文解析的變電站過程層網絡信息流異常保護方法[J].電力系統保護與控制，2013，41（13）：58-63.

[2]王治民，陳炯聰，任雁銘，等.網絡通信記錄分析系統在數字化變電站中的應用[J].電力系統自動化，2010，34（14）：92-95.

[3]陳文斌，張延奇，吳萍.變電站繼電保護二次回路的分析[J].通訊世界，2016（19）：198-199.

（作者單位：國網銀川供電公司）