變電站繼電保護二次回路的在線監測及故障分析

賈新華

摘 要：該文對智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷系統框架進行了簡單介紹，分析了在線檢測信息技術，闡述了信息采集方案的內容，針對在線監測與故障診斷原理進行了深入研究，對現有網分裝置進行了優化，希望可以提高二次回路在線監測與故障診斷技術質量，提高智能變電站運行穩定性。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護二次回路;在線檢測;故障診斷

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。

一、智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷系統的框架概述

智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷系統的框架在整體上分為兩個大的部分，分別是站端裝置和主站系統。其中主站系統主要是在地調或省調的調度端發布布置內容，站端是記錄網絡報文裝置的信息采集源，不需要安裝額外的新設備，節省了成本開支，符合經濟適用的原則。智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷系統可以根據網絡報文記錄的數據分析繼電保護設備是否與通過線路保持有效的連接，通過對網絡報文關鍵數據分析和采集，上傳到調度中心，最后在調度端完成數據分析。在一些新建成的智能變電站，數據采集源的端口可以直接選擇在線檢測與故障診斷裝置端口。

站端主要的工作是進行信息采集、整理、過濾和信息配置。如果通信網絡出現故障，站端裝置可以及時的進行故障信息收集，并集成相關診斷數據，上傳到主站系統中，主站對集成的數據進行分析，將結果顯示在主界面上。

二、在線監測的信息內容分析

首先，裝置運行狀態下信息的分析。在裝置運行狀態下，信息分析主要側重以下三個方面：第一方面是在軟件信息自檢中，可以檢測軟件裝置的在運行過程中的溫度、電源電壓、光強等信息。第二方面是采樣值，樣值包括了差動電流、支路電流等信息。第三方面是開關數量控制，主要是對開入量狀態下運行的設備進行監測，并實現長期持續性的監測，保證其能夠為日后的維修工作提供基本技術資料以及維修的依據。

其次，保護動作下的信息分析。保護動作信息分析主要分為以下兩個方面：第一個方面是分析保護動作信息，其是指在保護動作開啟狀態下及保護動作元件信號下產生的信息;第二個方面是在動作出口信號下，是指具體出口以及整組動作完成的時間信息。

最后，告警狀態下的信號信息分析。告警信號主要包括三方面的信息內容：一是，采樣值的異常告警，當SV鏈路發生中斷后，采樣值處于品質異常的狀態下，也會造成檢修異常;另外也會發生CT/PT斷線故障，導致采樣值處于異常狀態，發出告警信號信息。二是，開入量的異常告警信號信息，開入量異常告警信號信息主要包括GOOSE檢修異常、鏈路中斷異常、開入量異常三方面的信息內容。三是，裝置異常發出的告警信號信息，在失電告警或閉鎖情況下，繼電保護的二次回路會發生異常，告警信息能夠及時、準確的傳達故障的診斷信息，并評估設備的運行狀態，為維修人員的工作提供數據參考，提高變電站維修的準確性和維修質量。

三、信息采集方案

由于在線監測信息由網絡報文記錄分析裝置采集，考慮到過程層和站控層間的網絡報文數據量巨大，存在大量的冗余與非重要的信息，對調度數據網造成很大的壓力。為實現快速有效的在線監測與故障診斷，站端裝置采集到數據后需要進行數據的關聯、過濾以及篩選。

根據系統以及研究需求，將在線監測信息分為穩態、暫態以及狀態文件，其中暫態文件指的是當鏈路中出現重要告警（如回路斷鏈等）時，由裝置將該時刻APPID對應的所有鏈路信息進行整理生成的文件。穩態文件則是記錄長時間監測信息（如溫度、光強、電壓電流等）文件，狀態文件為監測鏈路實時通斷狀態的文件。實際應用過程中，網絡報文記錄分析裝置按照一定的時間間隔定時上送狀態文件和穩態文件，當站控層中有重要告警數據、變化量超過5%或分析狀態有改變時主動上送暫態文件。主站端實時查詢上送的數據與各二次設備的對應狀況。二次回路在線監測與故障診斷系統存儲站端上送的信息，并進行實時診斷分析，同時統計分析狀態信息的長期變化規律，并結合裝置異常時的狀態特征，評估健康狀況，做出診斷決策。

四、在線監測與故障診斷原理

4.1SV/GOOSE鏈路診斷原理

接收端設備在固定的頻率下會接收到SV/GOOSE所發來的信息，假如在該段頻率下突然沒有收到SV/GOOSE信息，那么整個系統就會自動告警。在網采、網跳回路方面，因為各個裝置的系統觀測源是一樣的，可以對系統觀測源和各個接收裝置的鏈路監測情況進行對比分析，根據分析的結果快速定位到鏈路異常部位。在直采回路方面，因為與網采SV端口不一致，不能進行鏈路的對比分析，增加了對故障點的定位難度，需要將可能出現的故障點一一列舉出來，再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

4.2交流回路狀態診斷原理

在進行二次回路交流量的監測時，可以選擇將網絡報文記錄分析裝置與繼電保護裝置結合在一起，對所采集的信息進行綜合對比分析，最終進行判斷。智能變電站的采樣方式一般為雙AD采樣，通過將兩種裝置的采樣數據進行對比分析，假如其誤差在額定范圍之內，那么可以判斷二次回路狀態正常;假如誤差超過額定范圍，并且繼電保護裝置并未有發出異常信號，那么很可能有一套繼電保護交流回路有異?，F象出現。

4.3保護動作診斷原理

（1）單重化配置保護裝置。

在進行交流回路狀態監測時，選擇將單重化配置保護裝置與網絡報文模擬量進行對比分析，對比所監測位置信號，判斷開關量的回路狀態。還可以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結合在一起，最終對整個保護動作的準確性進行分析。

（2）雙重化配置保護裝置。

對A、B套保護裝置動作進行檢測，進而分析整個繼電保護裝置行為動作的準確性。先檢查出口時間以及動作元件，再算出相應的時間差，進行對比，最終分析整個保護動作的準確性。

結語

針對目前智能變電站存在的無法進行有效在線監測與故障診斷的問題，結合當前智能站的二次設備情況，通過優化與改善現有的網分裝置的功能，提出了一種用于智能站的二次系統故障診斷分析方法，并根據智能變電站自身所特有的特征，以提高智能變電站故障診斷系統的適用性、容錯性為目標，提出了智能變電站繼電保護在線監測與故障診斷方法。

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