智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術分析

凌飛鴻 孫學斌 章江海 呂洋 蘇慶

摘要：隨著我國電力系統的不斷發展，智能變電站也在電力系統中得到了廣泛的應用，為了進一步提高智能變電站繼電保護裝置其二次回路的可靠性，也就需要相關的研究人員能夠構建一套完善的二次回路在線監測以及故障診斷技術，并借此來提升我國電力系統的運行穩定性以及安全性。本文就智能變電站繼電保護二次回路的在線檢測以及故障診斷技術進行了簡要的分析。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;二次回路;在線監測

為了提高智能變電站繼電保護二次回路的在線監測技術以及故障診斷技術，就需要不斷改進、完善傳統的技術，強化它們的適用性和容錯性，促進工作效率和質量的大力提升。

1. 智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術的構成

1.1主站系統

在利用在線監測與故障診斷技術后，智能變電站的通信網絡會逐漸取代傳統的二次回路，并且在物聯網理念的指導下，使各項電力設備通過數字信號相互連接，從而實現在線監測和故障診斷。就在線監測和故障診斷系統的整體架構來看，主要包括主站、后臺、站端、遠動等部分，其中主站系統是整個監測系統的核心，主要在系統中承擔“大腦”作用，根據其他部分的運行情況下達調度指令。主站系統需要建設在保護設備、網絡記錄、數據分析等功能之上，然后用網絡連接各項功能，使監測數據得到全面的采集和分析。

1.2站端裝置

站端裝置在整個監測和診斷系統中承擔信息的過濾和配置功能，與主站系統之間具有相互協調和相互影響的關系。例如在設備的運行過程中，一旦系統監測到故障信息，相關信息就會通過通信網絡傳輸到站端裝置，然后由該部分對收集到的數據信息進行篩選和確認，最后通過遠動裝置將處理后的信息傳輸到主站系統。在信息的整個傳輸過程中，都要在后臺完成診斷和處理過程，并且在監控畫面上直觀顯示處理結果，從而使設備故障得到有效分析和解決。

1.3監測信息

系統監測信息主要包括以下幾個部分，分別是運行狀態信息、保護動作信息和警告信號信息。就運行狀態信息來看，主要包括軟件檢測信息、硬件檢測信息、電壓信息、溫度信息、電流信息、開關量信息等，從而使設備的運行情況得到直

觀展示，同時對各種數據進行儲存，為以后維護工作提供可靠依據 ;就保護動作信息來看，主要包括出口信號、動作信號等，能夠使被保護元件、保護時間及具體動作給予直觀展示 ;就警告信號信息來看，主要包括故障位置、故障時間、檢修狀態、短線信息、開入量異常、裝置異常等，有利于提高設備檢修及維護質量。

2. 在線監測與故障診斷原理分析

2.1 SV/GOOSE 鏈路診斷原理

在實際運行時，接收端設備處于設定的頻率時，能夠自動接收 SV/GOOSE 信號，若在此頻率下沒有接到信息，則系統會自動告警。GOOSE 網用于間隔層和過程層設備之間的狀態量與控制數據傳輸，保護裝置與本間隔的智能終端之間采 用GOOSE 點對點通信方式。而 SV 網用于間隔層和過程層設備之間的采樣值傳輸，保護裝置與本間隔的合并單元之間也采用點對點的方式接入 SV 數據。也就是我們常說的 “直采直跳”。由于各裝置系統觀測源相同，通過對接收裝置系統觀測源與接受裝置鏈路監測對比分析，依據相應告警機制分析結果，能夠快速定位故障。

2.2交流回路狀態診斷原理

智能變電站繼電保護二次回路在線監測和故障診斷系統運行，在監測二次回路交流量時，將網絡報文記錄分析裝置，同繼電保護裝置相互結合，通過對采集信息做對比分析，來進行故障診斷。 智能變電站采樣與 A/D 轉換是在合并單元實現的，其關鍵是采樣數據傳輸的同步性問題。通過對比分析采樣數據，判斷是否處于正常范圍內，進而判斷二次回路運行狀態。當誤差大于正常范圍，但繼電保護裝置沒有產生異常信號，則極有可能是繼電保護交流回路存在異常。

2.3保護動作診斷原理

監測交流回路運行狀態，通過對比分析單重化配置保護裝置以及報文模擬量，以監測位置信號為指標，進行回路狀態判斷。將單重化配置保護裝置實際情況，比如保護動作邏輯和模擬量，結合分析保護動作的精準性。對于雙重化配置保護裝置，通過檢測 A、B 保護裝置，進而分析裝置動作的精準性。在進行診斷時，先進行出口時間和動作元件的檢查，接著計算時間差，做好對比分析，以明確保護動的精準性。

3. 繼電保護二次回路故障診斷技術和在線監測的應用

3.1開關量輸入二次回路狀態檢測

智能變電站繼電保護裝置，采取開關量輸入二次回路的方式，采集相關信號，包括保護動作信號與閉鎖信號等，來判斷繼電保護裝置運行的性能。利用在線監測與診斷技術，進行繼電保護裝置的自檢與診斷功能，能夠實現部分開關量輸入二次回路實際狀態的檢測。具體包括以下內容：

（1）保護接點動作型開入量二次回路狀態檢測。為確保繼電保護設備動作的準確性，要引入相應的開關量進行分析，比如變壓器保護動作接入電壓閉鎖。 以斷路器失靈保護案例進行分析，明確檢測邏輯。在正常情況下，失靈保護啟動開入量為 0，當系統故障時，開入量為 1，此時繼電保護動作，能夠實現故障切除。需要注意的是，當保護檢測到開入量是 1，并且時間>10s，則判斷此開入量與開關回路出現異常?；诖?，在單套保護裝置中，引入保護動作型開入量， 按照超時判斷邏輯，能夠實現在線狀態檢測。

（2）雙套保護設備開入量二次回路檢測。對于此類裝置，按照相關規范，其為開關量輸入，二次回路接入要雙重化配置。通常情況下，相同間隔的 2 套保護，其對應開入量狀態要保持相同?；诖?，利用保護信息系統，對此裝置采集的開入量進行狀態采集與分析。若二者狀態未能相互對應，則能夠診斷此開入二次回路異常。利用此檢測方法，能夠準確檢測出各類異常狀況，包括二次回路斷線故障、接點粘連以及絕緣故障等，實現保護裝置在線監測與診斷。

3.2斷路器二次操作回路運行狀態檢測

智能變電站斷路器二次操作回路，其主要是由智能操作終端以及智能操作箱等組成。 保護主要通過網絡監測手段，對二次操作回路，開展實時狀態檢測。 按照繼電保護狀態檢修相關規范與要求，依據狀態評價結果，進行狀態檢修。由于跳合閘出口接點處于密封狀態，難以獲得其工作狀態，采取傳統的檢測手段，難以實現快速精準檢測。對于此問題，采用其它方式來取代原單接點動作方式，比如雙接點串聯方式，實現在線狀態檢測。利用繼電保護二次回路在線監測與診斷技術，對智能變電站繼電保護裝置，進行運行狀態檢測，能夠及時發現二次回路運行故障問題，在實際應用中發揮著積極的作用。值得一提的是，二次回路故障診斷中，故障精準定位是主要內容，利用此技術能夠精準定位故障發生在保護裝置或者交換設備等位置，能夠縮減故障時間，進一步提升供電的可靠性。

4.結束語

隨著變電站智能技術的不斷發展，傳統的二次回路逐漸被通信網絡取代，促進繼電保護二次設備向網絡化和自動化發展。相關部門要加強對在線監測和故障診斷技術的分析，不斷提高效率。

參考文獻：

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