智能變電站繼電保護隱藏故障診斷與系統(tǒng)重構(gòu)方法

劉景久

(國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司淮安運維站，江蘇淮安,223001)

0 引言

隨著我國通信技術的飛速發(fā)展，變電站通信網(wǎng)絡已初步取代了二次電路，變電站的集成自動化系統(tǒng)也在發(fā)展過程中體現(xiàn)了二次電路網(wǎng)絡的智能性和特點。智能變電站已經(jīng)出現(xiàn)，可以更好地滿足用戶的電力需求。在本文中，我們將詳細研究如何診斷智能變電站繼電保護二次回路中的隱藏故障，重點是SV鏈路故障診斷和檢測二次回路中兩個常用故障。將簡要介紹方法和診斷。方法，交流電路故障診斷方法和保護措施通過故障診斷方法和設計實驗，本篇為何在那個主要是對交流電路故障診斷以及保護問題進行論述分析，同時在其中通過設計實驗對本文所介紹的故障問題進行解決，從中學習診斷方法，使其具備一定的準確性。穩(wěn)定降低變電站系統(tǒng)的運維成本，從而有效降低安全事故發(fā)生的可能性，降低維護成本。

1 智能變電站繼電保護系統(tǒng)潛在問題的診斷

1.1 隱藏故障檢測與診斷

靜態(tài)狀態(tài)下的隱藏問題檢測。通過對電網(wǎng)系統(tǒng)的分析，可以看到與繼電保護系統(tǒng)有關的數(shù)據(jù)具有參考價值。這些數(shù)據(jù)的存在對于機電設備的安全可靠性有著重要保障，比方說通過變壓器以及其他電力線系統(tǒng)手機信息，能準確的診斷電力設備存在的隱患問題，同時也能進一步的保障數(shù)據(jù)信息的實時性，從而提高數(shù)據(jù)準確性。

1.2 繼電保護測量數(shù)據(jù)的檢測與診斷

1.2.1 操作故障檢測與診斷技術

智能變電站的繼電保護逐漸彼此形成了相鄰電路組件的保護效應，之后通過基點保護系統(tǒng)的查分數(shù)據(jù)測量信息，能逐漸實現(xiàn)對應的邏輯，從而準確評估每一個設備，之后發(fā)現(xiàn)問題，并且進行解決。

1.2.2 當保護繼電器工作時，測量值發(fā)生變化

如果在每個電力線的保護系統(tǒng)當中都會產(chǎn)生相同數(shù)據(jù)故障，那么其中一定具備極強的關聯(lián)性。除此之外電力系統(tǒng)中繼電保護也是可以互相作用，這有助于及時發(fā)現(xiàn)繼電保護系統(tǒng)中的隱患。

1.2.3 問題計算與評估部分

計算以及測量部分對于基點保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行綜合處理，并且該部分的信息以及繼電保護裝置的組件有著緊密聯(lián)系，還能不斷提高測量以及計算部分的可靠性，防止線路出現(xiàn)問題，報賬系統(tǒng)的正常運行。

1.3 在不同地點或同一地點使用不同設備測得的繼電保護系統(tǒng)的數(shù)值關系

電網(wǎng)系統(tǒng)當中智能變電站的保護系統(tǒng)如出現(xiàn)問題會威脅其正常運行。繼電保護并不是對電量進行檢測，而是計算其電流以及電壓。當電網(wǎng)系統(tǒng)正常運行時，很難直接發(fā)現(xiàn)隱患，但是電網(wǎng)的變化很可能引起潛在的問題，危及繼電保護系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 新型智能變電站繼電保護二次回路隱藏故障診斷方法

對于智能變電站當中的繼電保護，其二次回路的隱性故障診斷主要有交流會路、SV鏈路以及保護動作三種故障診斷方式。SV鏈路診斷主要針對于鏈路的隱性故障問題。交流回路鼓掌主要針對于電路以及各個節(jié)點之間的隱患，保護動作鼓掌診斷主要是保護裝置的自身故障診斷。當開始運行之后，繼電保護刺激電路需要實現(xiàn)實時監(jiān)控，當參數(shù)發(fā)生變化之后，系統(tǒng)會判斷故障烈性，之后選擇核實的診斷方式，以便合理、快速清除故障。

智能變電站繼電保護二次回路隱性故障診斷方法主要分為SV鏈路故障診斷方法，AC回路故障診斷方法，保護性操作故障診斷方法和SV鏈路故障診斷方法。交流回路故障診斷方法主要針對普通電路和節(jié)點的隱患，而保護性操作故障診斷方法則適用于診斷保護裝置自身所產(chǎn)生的故障。當智能變電站運行之后，繼電保護裝置會對設備進行實時監(jiān)控，如果參數(shù)產(chǎn)生異常，那么系統(tǒng)會將其的隱患確定并對其進行診斷。

2.1 SV鏈路故障診斷方法

SV鏈路在智能變電站當中運行的系統(tǒng)傳輸連接可以通過識別SV信號在系統(tǒng)之間進行信息傳輸。所以當SV電路產(chǎn)生故障時，也會對系統(tǒng)的傳輸功能產(chǎn)生限制。如果不能正常進行信息傳輸，那么變電站也無法正常運行。，則智能變電站將無法正常運行。可能會發(fā)生故障。因此，開發(fā)一種診斷SV-link故障的方法尤為重要。為了解決SV鏈路無法發(fā)送故障信息的問題，請先配置SV信號的接收方。如果接收器在指定時間內(nèi)未接收到相應的SV信號，那么則表示SV鏈接失敗，并且會出現(xiàn)故障指令，系統(tǒng)也會盡快處理，減少不必要的損失。隨后，對于SV鏈接的操作參數(shù)，如果檢測SV鏈接參與以及預設參與不匹配，那么檢測系統(tǒng)也會出發(fā)故障報警，對SB系統(tǒng)進行干預，改變監(jiān)視頻率，從頻率來找出問題進行分析，這樣一來也能提高二次回路當中的隱藏故障效率，這對于設備檢修以及維護也有十分重要的作用。

2.2 交流電路故障診斷方法

交流電路的故障其中有電路斷開的地相電壓以及節(jié)點斷開以及萬用表功能顯示異常等問題，如此，在對隱藏故障進行診斷的過程中，交流電路的故障診斷與SV鏈路相比之下可能就會小的多，同時在監(jiān)視數(shù)據(jù)以及保護設備數(shù)據(jù)之間的比較，也能確定交流電路是否存在故障，交流電路的診斷方法進行雙重保護，交流電路診斷方法采取雙重保護措施，在進行故障診斷時可以保護診斷系統(tǒng)本身。另外，采用雙AD采樣方式對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行采樣，通過合并單元實現(xiàn)A / D線轉(zhuǎn)換，可以同時采樣兩個AD，從而獲得兩個。監(jiān)視數(shù)據(jù)通道以比較和分析電流，電壓和其他監(jiān)視數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)的同步比較確定數(shù)據(jù)參數(shù)是否在正常參數(shù)浮動范圍內(nèi)之后，如果超出該范圍，則交流電路通常會發(fā)生故障。根據(jù)基本的異常現(xiàn)象，確定交流電路故障的類型并進行改善。檢測數(shù)據(jù)異常區(qū)域。確定并發(fā)送故障電路的位置，并將診斷信息發(fā)送到保護系統(tǒng)，以便維修人員清除故障。

2.3 保護動作故障診斷方法

保護性操作故障診斷主要以設備的監(jiān)視狀態(tài)為根本，同時保證保護視察與被保護設備擁有一致性。通過模擬以及對開關驗證支架你覺得比較，確定保護器所發(fā)出的保護梁，如動作正確，可以直接對保護器執(zhí)行時間進行檢查。 如果保護裝置的保護操作超出正常范圍，則保護裝置內(nèi)部可能存在問題。將模擬開關與正常開關進行比較，以確定診斷和故障保護措施。如果系統(tǒng)本身無法解析，并且手動參與，則說明將發(fā)送到系統(tǒng)。

3 繼電保護二次回路在線監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成與在線監(jiān)測信息

3.1 在線監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

智能變電站所通過對二次線路的診斷以及分析來獲取信息，新的智能變電設備也會通過在線監(jiān)視以及診斷設備對數(shù)據(jù)進行收集，站側(cè)設備的主要功能也是進行配置、收集、過濾，確定通信網(wǎng)絡故障、去手機相關信息，然后以文件格式將其發(fā)送到主站系統(tǒng)。主站系統(tǒng)預先確定并提供站側(cè)設備發(fā)送的異常信息。

3.2 在線監(jiān)控信息的類型

3.2.1 設備運行信息

總的來看，設備的運行信息其中包含開關、自檢以及采樣值等集中，并且設備的工作溫度以及電源電壓以及通道光強度等軟件和硬件的自檢信息。每個分支的電流，差分電流和二進制輸入代表采樣值和開關信息。對以上信息進行長期監(jiān)視和分類可以提高狀態(tài)維護的水平。

3.2.2 報警信息

總的來看，其中包含了開關值報警以及異常設備報警和采樣值，這些當反映在次級電路時，能快速的確定故障，對其進行狀態(tài)評估。

3.2.3 保護措施

具體地，包括保護操作信號和操作結(jié)束信號。

3.2.4 SV/GOOSE操作信息

具體來說，是指異常的消息狀態(tài)和格式信息。設備故障可能導致SV/GOOSE消息幀格式錯誤，例如消息丟失和延遲。

4 繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷原理

4.1 SV/GOOSE鏈路診斷原理

如果GOOSE與V信息傳遞在一定的條件之下，可能會產(chǎn)生預警。如SV鏈路產(chǎn)生異常現(xiàn)象，或者是對保護繼電器的數(shù)據(jù)獲取受到干擾等，此時的斷開鏈接勁爆消息也會通過站控層MMS發(fā)送。與此同時也會記錄與分析設備之間同步獲取，在網(wǎng)絡采集以及網(wǎng)絡跳回環(huán)路之間有一個系統(tǒng)的觀察源，可以監(jiān)視對多個接收方與發(fā)送方之間的鏈路狀態(tài)，并且設備發(fā)送的鏈路勁爆消息準確確定鏈路異常，之后分析。

4.2 交流電路狀態(tài)診斷

網(wǎng)絡消息記錄分析儀和繼電保護設備會實時收集流量并監(jiān)視次級電路的流量。智能站通常采用雙重AD采樣的方法來達到雙重保護的目的，并將MMS發(fā)送的雙重AD采樣值與兩個保護采樣值進行比較。其中，如果其中會產(chǎn)生較大誤差，那么繼電保護完成綜合采樣報警之后，也必須要保障繼電保護交流電路的正常，這也能保證繼電保護裝置去提供相應的異常次級電路。系統(tǒng)對網(wǎng)絡消息記錄以及分析設備SV發(fā)送采值樣與繼電保護設備MMS之間的比較，如果雙方產(chǎn)生錯誤，將不會發(fā)生SV斷開連接警報，并且SV二次采樣循環(huán)可勝任第一項工作。電氣保護設備對應的采樣電路正常，但網(wǎng)絡子設備和保護設備獲得的采樣值均在正常水平以上。這意味著網(wǎng)絡的交流采樣電路。信息記錄分析儀異常。根據(jù)網(wǎng)絡消息記錄分析，設備獲得相應的二次異常電路。

4.3 防護性操作診斷原理

4.3.1 雙配置保護裝置

對AB的保護裝置進行嚴格操作檢查，能獲取更多的繼電保護裝置，可保持正確操作并且強調(diào)保證及時性。按照GOOSE的切換時間，也能換算出具體的時間差額，并且在對其進行比較保護的過程中成分特征，系統(tǒng)也將知道其保護動作的準確性。

4.3.2 單一配置保護裝置

通過模擬但配置保護設備以及網(wǎng)絡消息的分析記錄，能有效科學的監(jiān)視交流電路。同時獲取設備的信號來了解開關電路工作狀態(tài)，同時將變化的模擬量以及單個保護操作邏輯之間相互串聯(lián)，確定保護措施的正確性。

5 實驗對比

5.1 實驗目的

為了測試本文研究的智能變壓器繼電保護二次回路隱性故障診斷方法的診斷效果，選擇了常規(guī)的人工故障診斷方法和本文研究的故障診斷方法進行故障檢測。繼電保護次級電路只能在已知的相同故障下運行。比較兩者的診斷效率和診斷準確性。

5.2 實驗方法

模擬智能變電站系統(tǒng)的工作環(huán)境，在繼電保護的二次回路中設置六種常見和典型的隱患。在相同的實驗環(huán)境中，使用本文中學習的診斷方法和傳統(tǒng)診斷方法進行了500次診斷。執(zhí)行并計算兩種方法的診斷效率和診斷準確性，這兩種方法分別針對每種類型的故障處理六種類型的故障。

5.3 實驗結(jié)果與分析

根據(jù)上述實驗方法，在實驗環(huán)境中進行了對比實驗，得到的實驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 診斷效率和診斷精確率對比圖

按照本次實驗模擬流程，對其進行對比實驗的過程，圖1為具體實驗結(jié)果。從本次試驗當中可以看出，在二次回路隱性故障診斷上，智能變電站設備的診斷效率以及準確性與傳統(tǒng)人工診斷相比之下，有著一定的優(yōu)越性，能迅速，準確的找出故障原因及位置，并將其解決，維護智能變電站的穩(wěn)定運行。

根據(jù)以上的分析實驗方式，在實驗上進行對比，最終結(jié)果如下圖1所示。

從上述圖1當中可以看出，本次研究的智能變電站的繼電保護二次回路隱蔽性的故障診斷效率以及準確率與人工診斷方式相比之下，更具備優(yōu)勢，不僅能準確找到故障原因，同時還能解決故障，有效地維護智能變電站的穩(wěn)定運行。

6 結(jié)束語

電力系統(tǒng)中的繼電保護系統(tǒng)十分重要，繼電回路的出現(xiàn)對于運行環(huán)境也會產(chǎn)生負面影響，并且在故障發(fā)生率方面也無法有效保障。但是在出現(xiàn)智能變電站之后，通信網(wǎng)絡逐漸顯示出幼兒月星，不僅減少了故障率， 同時對于數(shù)據(jù)信息的獲取能力也大大加深，減少了不必要的故障，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。