關于智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷的研究

包晴川 張志兵

摘 要：隨著我國通訊技術的飛快發展，變電站內的通信網絡初步代替了二次回路，變電站綜合自動化系統也在發展過程中體現出智能化與二次回路網絡化的特點。但目前還有很多電力企業仍然采取傳統的檢測方法來檢修、維護設備，單純以網絡報文的手段來分析變電站站內設備互聯問題已不能滿足智能變電站的要求。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護;二次回路;在線監測;故障診斷

引言

較于常規變電站，智能變電站的顯著特征是二次設備網絡化，即以數字信號取代物理電氣信號、以通信網絡取代傳統二次回路。顯然，對網絡報文的有效監測和分析是開展智能變電站繼電保護故障診斷處理的主要途徑。當前，一般的網絡報文記錄裝置能達成報文存儲、網絡流量監視等功能，但由于智能變電站的類實時信息過于龐雜，使得依靠該類裝置進行二次回路故障特征辨識的專業運維人員未能作出直觀的定量和定性分析。因此，構建二次回路在線監測與故障診斷系統，對核心報文數據進行深度挖掘，形成完整的二次回路預警和分析策略很有必要。

1繼電保護與二次回路現狀分析

盡管我國電力事業在起步階段便大大落后于先進國家，然而經多年發展，電力系統整體水平迅速提升，其中便包括繼電保護與二次回路部分，這是電力安全與穩定的基礎。如今，我國具備了完整的繼電保護技術體系，不論是繼電保護系統的設計研發，還是保護裝置的安裝調試維護，均達到較高甚至領先的水平，而且在微機保護方面也有很大發展。通過將計算機技術應用于繼電保護，使得電力設備得到全方位的保護，該方面的研究可追溯到二十世紀七十年代。當前，神經網絡繼電保護、自適應繼電保護、暫態保護等先進智能保護理論不斷發展，未來繼電保護將會更加集成和智能。而且，計算機技術也較好的應用于二次設備功能的組合與優化，自動控制及監測功能得以很大提升。在智能電網建設與發展中，需要從基礎技術入手，筑牢網架結構的技術根基，才能掌握電網發展的技術主動性，以便在激烈的國內外電力技術領域競爭中獲得優勢。

2在線監測信息種類

（1）裝置的運行信息。具體包括軟硬件自檢信息、采樣數值、開關量信息。其中裝置的運行溫度、通道光強與電源電壓等是軟硬件自檢信息。而每條支路的電流、差動電流與開入量等代表了采樣值與開關量信息。長時間監測、整理上述信息，有利于提高狀態檢修的水平。（2）告警信息。具體包括采樣值、開關量異常報警和裝置異常報警。這部分報警信息出現在二次回路時，可快速判斷故障和評估狀態，指導運檢人員的工作，從而便捷的維護智能站。（3）保護動作。具體包括保護動作信號、動作出口信號。（4）SV/GOOSE運行信息。具體指報文狀態與格式異常信息。設備發生故障引起SV/GOOSE報文出現幀格式錯誤，如報文缺失、延時等。

3繼電保護二次回路在線監測與故障診斷原理

3.1SV/GOOSE鏈路診斷原理

在規定的時間內，有效的GOOSE、SV信息未及時傳遞至接收端設備，則發生預警。比如，繼電保護裝置SV鏈路異常，直接干擾繼電保護裝置獲得系統數據，此時通過站控層MMS對鏈路斷線告警報文實施傳送，與此同時網絡報文記錄分析裝置同步獲得這部分報文信息。在網采、網跳回路之間存在一致的系統觀測源，監測對比發送方與若干個接受方之間的鏈路狀態，按各裝置傳輸的鏈路報警報文對鏈路異常準確分析。直采回路與網采的SV端口存在顯著差異，無法對比監測鏈路，這是難以確定故障發生位置的原因，只有借助其它二次設備的網采回路，統計各類故障點，通過繼電保護裝置的告警對不能獲得對比信息的直跳回路故障實現定位。

3.2交流回路狀態診斷

由網絡報文記錄分析裝置與繼電保護裝置收集交流量，對二次回路的交流量實時監測。智能站為達到雙重化保護的目標，一般采取雙AD采樣的方法，對比由MMS傳輸的雙AD采樣值和兩套保護的采樣值，當它們之間形成相對較大的誤差，則說明繼電保護完成了統一采樣告警，則明確至少有一套繼電保護的交流回路發生異常，這為繼電保護裝置提供相應的異常二次回路。系統對比網絡報文記錄分析裝置SV和繼電保護裝置MMS傳遞的采樣值，當二者形成比較合理的誤差，則不會發生SV斷鏈告警，初步明確SV二次采樣回路正常運行;當繼電保護裝置對應的采樣回路正常，但網分裝置與保護裝置獲得的采樣值超過了正常水平，代表網絡報文記錄分析裝置的交流采樣回路非正常，根據網絡報文記錄分析該裝置獲得對應的二次非正常回路。

3.3保護動作診斷原理

（1）雙重化配置保護裝置。嚴格檢查AB套保護裝置操作，進一步獲得正確的繼電保護裝置動作，突出其時間性。按GOOSE的開關量時間準確計算時間差，對比動作元件在保護過程中的特點，系統了解保護動作是否正確。（2）單重化配置保護裝置。模擬單重化配置的保護裝置與網絡報文記錄分析裝置，綜合進行對比，從而對交流回路科學監測，系統比較由以上裝置獲得的信號，全方位掌握開關量回路的運行狀態。同時，對變化的模擬量以及單重化保護操作邏輯有效融合，判斷保護動作是否正確。二次回路故障診斷中迅速定位二次回路故障是主要內容。當前的智能變電站二次回路中，存在很多的光纖通道與光交換設備，故障診斷系統對通道異常情況快速定位，明確是否在保護裝置、交換設備、某段光纖等出現了故障，如此節省了查找二次系統故障的時間，從而穩定供電。基于全站網絡報文、二次設備狀態監測信息、交換設備的網絡數據，綜合全站的網絡構架、SCD配置、物理端口等，準確定位通道發生故障的部位。

結束語

鑒于當下智能站普遍存在的二次回路在線監診缺失的情況，以實際二次設備配置為考量點，經由對網分裝置功能的優化提升，提出具有高度適用性、容錯性的面向智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷的方法體系框架，可僅基于相關通信報文的篩選比較、綜合分析而實現全網繼保層面故障研判的輔助決策，理論上能大大提升智能站二次運維的效率和成效。可提高系統運行水平，促進電力企業發展也具有重要意義。

參考文獻：

[1]李遠，李虹，羅建平.智能變電站二次回路在線監測與故障定位方法的研究與實現[J].電氣技術，2019（9）.

[2]宗志亞.基于擾動激勵的智能變電站繼電保護故障診斷關鍵技術[J].電測與儀表，2019，56（21）.

[3]李多嬌.智能變電站二次繼電保護中存在的問題及解決方法[J].區域治理，2018，000（044）：192.

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