基于智能變電站環境下繼電保護二次回路監測及故障診斷研究

湛江中匯電力咨詢有限公司 徐煜韜

隨著智能技術發展，變電站繼電保護二次回路質量不斷提升，變電站逐漸朝著智能化管理的方向發展。科學化的檢測和高效率的診斷能保障變電站工作順利開展。須對相關工作給予足夠重視，不斷總結應用經驗，推動監測及故障技術不斷發展。

1 繼電保護相關概述

1.1 繼電保護與二次回路發展現狀

我國的電力行業起步較晚，但隨著近十幾年的發展，繼電保護可靠性的提升和智能化電力系統已經成為電力安全與穩定的重要保障，整體水平也在逐步提升。目前國內已形成了一套完整的繼電保護技術，無論是在繼電器保護系統的設計、開發、安裝、調試、維修等方面，均已臻至高水準，并在微機保護領域取得重要進展。利用計算機技術可對繼電器進行全面的保護。目前包括神經網絡、自適應繼電器、暫態保護等先進的智能安全技術，都在不斷地發展。未來，繼電保護將會越來越一體化、越來越智能化。另外，計算機技術在各種輔助設施的功能整合與優化中得到了較好地運用，使得自動化控制功能得到了明顯地改善。在智能電網建設與發展過程中，必須從基礎技術層面進行研究，以便在未來的競爭中取得有利地位。

國內外電源技術。在智能變電站的日常工作中，采用通信網絡取代傳統的二次回路，以數字信號取代物理信號，完成繼電裝置的信息管理。其中，網絡消息裝置是一種實時監控裝置，用以對智能網絡的工作狀況進行記錄與分析，能夠對消息信息進行存儲與分析，并對網絡業務進行實時監控，從而對工作狀況進行檢測；目前二次回路的監測工作。本文從網絡消息的角度對二次回路的故障成因進行了分析。但消息的數據量很大、而且很復雜，所以網絡消息裝置要做轉播。為了進行全面的分析，核心消息信息的目標提取與二次回路的工作有很大關系。目前，對次級電路進行在線監控和故障檢測是目前實現的主要思路。

1.2 技術總體架構

通過對該技術體系結構的理解，可以為智能變電站繼電保護二次回路的在線監控和故障診斷提供有針對性的指導。在使用過程中，系統會將數據收集指令發送給智能終端。通過智能終端對繼電器二次回路的工作狀況進行數據和信息的采集，在采集了大量的數據、信息之后，通過交換器將其傳送給網絡報文記錄和分析設備，對二次回路的運行情況進行分析，從而對二次回路進行故障診斷。一旦診斷完畢，就會立刻將信息傳送給監控和診斷設備，監控和診斷設備根據收到的信息來判定有無異常。

若出現異常，應立即啟動變電站的保護方式，并對其故障進行詳細地分析。一旦定位了故障點，就能根據以前數據庫中的數據進行故障排除，提高操作效率。在故障排除過程中，若無法在數據庫中發現同類或相似的故障信息，則應在界面上標注“未發現此類故障，請現場勘查并處理”，以保證故障排除的有效性[1]。

1.3 技術優勢

該技術可以確保電力系統的安全穩定運行，提高電力設備的運行可靠性。

確保電力系統的穩定和安全運行。隨著電力行業的不斷向智能化、自動化方向發展，電力系統的安全穩定運行也逐步向智能化的方向發展。在電力系統運行過程中，由于各種原因導致的故障，比如直接回路接地故障，交流回路短路等。在發生故障時，繼電保護二次回路會發出警報，但它易受到實際操作環境的限制，造成了故障處理的延時，從而在一定程度上影響了電力系統的安全與穩定。采用實時監控和故障診斷技術，可以有效地解決這個問題。通過對繼電器二次回路的工作狀況的分析，可以對其進行實時的、動態的監控。通過對二次回路的分析，找出故障的原因、部位，并及時排除故障，防止給電網帶來重大的損失。

提高電力設備的故障修復工作效率。隨著社會生產力的提高，電力的需求量也在不斷增加。隨著智能化變電站的不斷發展，它所遇到的故障問題也越來越多。智能變電站二次回路故障主要是由電力設備引起的，對電力系統的安全運行造成很大的影響。電力設備是變電站的重要設備，它在使用過程中會受多種因素的影響而發生故障。采用繼電保護二次回路的在線監控和故障診斷技術，能夠在故障發生的早期就發現故障，并對其進行有效地處理和預防，提高了設備的維修工作效率。

2 繼電保護二次回路在線監測技術的應用

2.1 電力系統繼電保護二次回路的優點

隨著我國電力系統的不斷更新和升級，智能化電網已經成為電力系統的一個主要發展方向。智能電網的建設能夠有效地改善電力系統的運行，保證電力系統的安全和經濟效益。電力系統的穩定性。由于繼電保護二次回路是電力系統的重要組成部分，它具有結構簡單、造價低廉、體積小、質量好等優點。二次回路能夠迅速地進行二次電路的維護與維修。二次保護裝置的內部構造比較復雜，從整體上改善了保護裝置的工作效率，使故障判定更為精確，從而充分驗證了系統的穩定性。

采用二次回路，實現了對繼電器的自動控制。及時處理操作中出現的問題，保證對電網進行全天候、實時的監測，保證電力系統的正常運轉。此外，電力系統還可以增強保護繼電器所用的次級電路的電磁屏蔽性能。總之，在電力系統中采用二次電路，既能節約大量的人力、物力，又能有效地增加供電企業的經濟效益。

2.2 警告信息

警告信息包括：開關值異常警告、采樣值錯誤警告、設備錯誤警告等。在智能變電站運行過程中，開關值異常警告表示GOOSE 鏈路故障，在GOOSE 系統的維護過程中會有很大的偏差，從而使所有的數據和信息都不準確。采樣值錯誤警告表示SV 鏈路在智能變電站的操作過程中發生了不正常的情況。同時，由于系統的維護狀況不統一，導致了線路出現故障，對智能變電站的運行造成了很大的影響。設備錯誤警告表示電源裝置發生故障，并造成停機。為了解決上述問題，采用該技術，實現了對各種故障的實時監測。工作人員能夠通過異常的數據和信息，迅速地進行故障診斷。從而確保了智能變電站繼電保護二次回路的工作穩定。

2.3 設備操作信息

設備操作信息是該技術中的一個重要內容，它包括采樣數據、開關數據和自檢數據。常用的設備操作信息包括運行溫度、供電電壓、支路電流等。采用該技術，能夠對裝置的運行情況進行實時監控。然后通過與數據庫中的數據進行比較，判斷出電源設備有沒有發生故障。在確認電力設備的運行異常后，需要對有關數據進行準確、詳細地記錄，并對其進行及時地維修，以保證設備運行的穩定、安全[2]。

2.4 SV/GOOSE 狀態信息和動作保護

SV/GOOSE 的狀態信息與動作保護是智能變電站常用的一種信息，它包括診斷數字消息和消息格式。SV/GOOSE 的狀態信息主要包含了相位的精確性。在二次回路運行過程中，當次級回路發生故障時，SV/GOOSE 的狀態信息會發生混亂和丟失。采用該技術，對SV/GOOSE 的運行狀況進行實時監控與分析，方便對其進行故障判斷，并對其進行及時地處理，提高了處理的效率。

3 繼電保護二次回路故障診斷技術的應用

3.1 SV/GOOSE 鏈路診斷

SV/GOOSE 鏈路診斷是一種常用的故障診斷方法。在智能變電站繼電保護二次回路運行過程中，若不能向接收裝置（SV/GOOSE）傳輸網絡消息記錄與分析裝置（SV/GOOSE）的信息及數據，則將發出相應的報警。SV/GOOSE 鏈路狀況對智能變電站繼電保護設備的數據及信息的采集有很大的影響。在SV/GOOSE 鏈路出現異常時，鏈路應該被切斷并發出警報，通過站點控制層（MMS）進行信息和數據傳輸。同時，網絡消息記錄與分析裝置也必須保持在同步采集信息和數據的狀態。在智能變電站繼電保護二次回路運行過程中，由于網絡采集與網絡跳回環路之間有同一觀測源，使多臺接收機能夠相互連通。通過對各裝置的接線報警和數據分析，判斷智能變電站繼電保護二次回路的工作狀態，從而進行后續的故障處理。

3.2 交流電路狀態診斷

交流電路的狀態診斷是通過網絡消息記錄、分析、繼電保護等手段采集數據，對智能變電站繼電保護二次回路的流量進行實時采集與分析。同時，通過使用雙重AD 來達到雙保險的目的。在交流電路的故障診斷中，可以直接獲得MMS 所傳輸的雙AD 的取樣值、并與之進行比較，從而判斷是否有異常，并將由網絡消息及分析裝置所傳輸的取樣資料與變電站所測得的資料進行對比。如果有誤差就說明存在故障，要針對不同的問題進行處理，這樣才能提高處理的效率[3]。

3.3 保護動作故障診斷

雙配置保護技術。重點是對保護設備AB 組的運行情況進行檢測，并對二次回路的故障進行分析。如有問題應立即進行維修。從而確保了智能變電站繼電保護二次回路運行正常、穩定。時差的計算是基于GOOSE 的轉換時間。依據保護程序中各操作部件的特性，判定保護行為有無異常。

單配置保護技術。該技術采用了模擬單配偶的保護裝置、網絡消息記錄等技術，對各種保護設備進行了綜合地分析、對比，并對交流線路進行了實時監測，對保護動作進行了分析。該技術可以將變量模擬與單一的保護邏輯結合起來，從而判斷保護行為是否正常。

3.4 運行狀態故障診斷

在智能變電站繼電保護二次回路故障診斷技術中，運行狀態的故障診斷是其中的一個重要內容，它可以獲得二次回路的硬件系統、軟件系統的采樣值、開關量等數據，從而分析設備的運行溫度、供電溫度等。通過對該技術的分析，可以對各種工況和工作狀況進行長時間的診斷。通過對故障的成因、部位進行分析，并給出了相應的處理方法，從而確保了智能變電站繼電保護二次回路的安全穩定運行[4]。

4 繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術的應用優化

數據和信息的獲取和處理。在運用上述技術時，可以通過傳感器來獲得各種數據和信息。通過網絡分析器進行數據和信息的傳遞，并把各種數據和信息存儲到處理中層對信息進行在線監測。在分析結束后，通過MMS 的格式將數據和信息上傳至共享系統，極大地提高了故障處理效率。

物理鏈路監控與診斷。為了使物鏈路中的光纖達到最優，在采用上述技術的同時，必須確保接收端和光纖連接的充分對接。若光纖線路發生故障，接收機將不能收到回路操作資料。此時，必須將光纖鏈路和發射端口連接起來，才能解決這個問題。若故障主要發生在傳輸機，則必須將光纖與端口相連。從而確保物理鏈路系統的穩定運行，提高上述技術的使用成效。

邏輯鏈路監測和診斷。要強化智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術使用成效，還必須加強邏輯鏈路監測和診斷。為確保采集數據的準確性，須將SCD 文件導入監控系統，并根據實際操作要求建立合理網絡結構、建立相應的數據集合；為實現數據和信息的檢索，須建立FCDA 系統，建立與GSE、SMV 等系統的良好聯系，確保FCDA系統的工作性能；確保接收方與端口的信息一致。在對信息和數據進行檢索的過程中，當發送配置與接收配置間出現例外情況時系統會即時發出警告。同時，顯示出智能變電站繼電保護二次回路故障的成因及位置。此時可依據警告的信息和數據，進行故障排除，確保智能變電站繼電保護二次回路正常運行。