智能變電站繼電保護隱藏故障診斷與系統重構方法

朱婧瑤

國網江蘇省電力有限公司睢寧縣供電分公司 江蘇 徐州 221200

引言

為了滿足社會經濟的發展需求，智能化變電站被廣泛應用于電網結構中。在智能變電站快速發展的同時，繼電保護的隱藏故障嚴重影響了電網的穩定性和安全性，鑒于此，還需積極采取科學高效的診斷方式準確判斷繼電保護的隱藏故障，并采用針對性措施加以處理，確保繼電系統的安全性。同時，也要重視系統重構方法的有效應用，結合智能變電站的實際情況，選擇合適的系統重構方式，確保整體電網系統能夠正常運行。

1 智能變電站繼電保護的具體分析

智能變電站的繼電保護系統主要由邏輯判斷、測量比較和執行輸出3個環節組合構成的。就邏輯判斷環節而言，在明確系統邏輯關系以及先后順序的基礎上，通過詳細的測量比較后獲取系統輸出的邏輯信號，然后依照標準流程來判斷繼電保護的隱藏故障，同時對其跳閘指令或動作發布信號等進行確定，以此將預測的結果指令傳輸至執行輸出系統中。在測量比較環節中，主要是對保護元件的電氣量參數進行測量，并以測量周波和電流等參數為主，然后同預先設置的基礎數值進行對比，進而推斷出實際的測量參數是否超過整定值，通過分析準確參數決定是否在繼電保護裝置存在故障的情況將其開啟。針對執行輸出環節而言，當邏輯判斷環節發出指令后由其傳輸行動指令，實現對故障跳閘或繼電保護裝置的指令控制，并以此監督后臺發布的報警信號，由此保證整套輸出指令的準確性。

2 智能變電站繼電保護隱藏故障的監測研究

繼電保護系統不僅維持著智能變電站的穩定性，其還關乎著整體電網的正常運行。但繼電保護系統中的隱藏故障具有一定的風險性，時刻威脅著電力系統的安全運行。由于繼電保護系統的軟硬件較為復雜，所以必須保證隱藏故障診斷的全面性，提高隱藏故障的診斷能力。下述做出了具體分析：

2.1 針對繼電保護系統的靜態隱藏故障的監測

2.1.1 靜態隱藏故障監測。在電網運行過程中，繼電保護裝置的輸入數據具有一定的關聯性，在開展靜態隱藏故障的監測工作時，可通過數據采樣值對繼電保護系統進行分析，以此判斷其是否存在隱藏故障。就發電機、變壓器等保護裝置而言，在對其電氣輸入量數據進行收集采樣后，對其進行全面分析，對于可能存在隱藏故障的電氣單位和電氣設備開展監測工作。在此期間，測量、采集的數據需要同監測數據保持一致，確保數據的時效性，保證輸入數據和保護定值的精確性，進一步提高隱藏故障判斷的準確性。

2.1.2 測量回路的隱藏故障分析。對測量回路的隱藏故障分析是排查繼電保護系統故障的重要環節，由于測量回路的系統構成較為復雜，其包含了多路模擬開關、變送器、PT、CT及模數轉換電路和采樣保持電路等多項設備、系統，在其運行期間任何一個元件發生故障都會降低繼電保護系統的穩定性，影響電網運行信息采集的準確性。因此，在對測量回路隱藏故障進行分析時，要加強排查意識，全面考量各類元件、設備等運行狀態，保證測量回路隱藏故障分析的全面性和完整性，避免遺漏排查項目。

2.2 針對繼電保護系統的動態隱藏故障的監測

2.2.1 動態隱藏故障監測。在智能變電站繼電保護系統中電氣接線相鄰元件的保護裝置具備補充功能，基于不同保護裝置的差異性特點，其獲取的測量信息值也各不相同。在隱藏故障監測期間，可利用差異性的測量信息值開展邏輯分析，針對各保護裝置的故障信息進行邏輯判斷，結合各項故障信息的差異性數值診斷出隱藏故障。同時，可對不同設備發出行動指令，根據執行時間及動作明確隱藏故障的準確位置。

2.2.2 保護裝置運行測量值的監測。繼電保護系統的線路測量值具有相連性，在繼電保護裝置運行期間，如若存在同一故障因素，那么運行時的測量值會產生相應變化，而測量值的關聯性同繼電保護裝置的運行原理密切相關。另外，保護系統的運行測量值會因不同保護裝置的電路結構產生不同變化，所以，對保護裝置運行測量值進行分析、研究可實現對隱藏故障的診斷，同時可根據不同的保護裝置采取相應的故障處理措施，加強故障修復技術的適應性[1]。

2.2.3 計算測量環節的隱藏故障監測。對繼電保護系統采集到的相關故障數據進行計算測量，通過綜合分析和處理最終明確隱藏故障。一般這些故障數據來源于測量計算元件和測量回路中，對其進行詳細測量后，能有效降低計算測量環節的隱藏故障、減少其發生率，以此提升繼電保護系統的穩定性。

2.2.4 差異性地點的隱藏故障監測。在整個電力系統運行過程中，如若電網某一處受到沖擊、干擾，便會對智能變電站繼電保護系統帶來負面影響，繼電保護系統的隱藏故障分析主要是對電氣設備的電壓、電流和相位等進行計算、考量，其中并不包括電氣量。鑒于隱藏故障的隱藏特性，其在電網正常運行期間并不會影響繼電保護裝置的穩定性，但是當電網發生異常干擾時，便會觸動隱藏故障，進而導致繼電保護系統發出誤動、拒動等錯誤指令。然而，在對不同地點的繼電保護測量值進行采集、分析、計算后便可監測到相應的隱藏故障，由此開展針對性的故障排查、檢修工作。

3 智能變電站繼電保護隱藏故障的診斷方法

3.1 交流回路的狀態診斷

在對繼電保護裝置的二次回路狀態進行監測時，利用信息化技術對保護系統采集到的數據信息進行全面分析，由此診斷交流回路的運行狀態，判斷隱藏故障的位置。在具體診斷過程中，智能變電站依托雙AD對相關數據信息進行采集，借助合并單位的作用完成A/D線的有效轉換，實現繼電保護設備二次運行的雙重保護，在此模式下對其隱藏故障的部位實施監控。但在監測期間，要確保兩者誤差在允許范圍內，如若繼電保護設備的采樣數據出現差異，則需要對二次回路的正常狀態進行準確判定；如若數據誤差較大且已經超出了允許范圍，那么應判定繼電保護裝置的回路存在故障問題，相關人員要及時通知檢修人員開展具體的檢修作業，加強故障清除意識，提高隱藏故障的檢修效率，以便及時恢復繼電保護系統的正常運行[2]。

3.2 保護動作的故障方法

當繼電保護設備接收到行動指令并落實具體指令后，對其保護動作進行詳細監測，在監測過程中，要注意觀察保護動作是否同保護設備的功能指標相一致，以此推斷繼電保護系統中的隱藏故障。在對開關驗證支架進行模擬對比后，確定保護裝置發出的保護指令，如若反映出的保護作用一致，則可對保護器的執行時間進行相應核查；如若保護裝置的執行動作超出了既定數值，則可判定繼電保護裝置內部存在隱藏故障，結合實際情況制定相應的故障處理措施，恢復繼電保護系統的安全性。

4 智能變電站繼電保護系統的重構原則

由于繼電保護隱藏故障的潛在風險高、爆發無規律，一旦隱藏故障被引發極易造成大規模停電現象，嚴重影響了整體電網的穩定性。當前，雖然智能變電站能對繼電保護裝置的部分元件進行實時監測和自行診斷，但自我修復能力差、不能做到自動轉移，為了切實提高電網的安全性，繼電保護體系需要具備更強的靈活性和可靠性[3]?；诖耍枰行д侠^電保護系統的相關資源，根據智能變電站的運行需求重新構建繼電保護系統，提高繼電保護系統的運行指標。在重構繼電保護系統時還需遵守下述原則：

4.1 完整性原則

通過對相關資源的有效整合、重構實現對智能變電站繼電保護系統的升級，在保證系統功能完整性的前提下提高系統各項性能指標，提升整體系統的穩定性和運行效率，進而增強智能變電站系統的可靠性。

4.2 快速性原則

在重構繼電保護系統時，智能變電站和電力系統便會缺少保護，為了避免不良因素的干擾，在重構過程中要秉著快速性原則，采取分段、同時進行的重構方式開展具體工作，在保證系統重構質量的基礎上縮短重構時間，以免影響電力系統的正常運行。

4.3 經濟性原則

智能變電站的建設規模相對較大，繼電保護系統的資源整合及系統重構是一項復雜且專業的工作，在重構過程中需要使用大量資源，而電力企業應遵循經濟性原則，充分考量各項因素，避免浪費資源，以此降低系統重構成本。

4.4 安全性原則

安全性原則是重構繼電保護系統的核心原則，只有保證繼電保護系統的安全性才能確保整個電力系統的正常運行。因此，在重構繼電保護系統時要根據實際情況選擇合適的設備資源，保證各項資源的適應性，確保升級重構后的新系統更加安全可靠，增強智能變電站的安全系數。

5 智能變電站繼電保護系統的重構方法

重新整合有效資源，采取科學高效的整合方式實現對繼電保護體系的升級和更新是重構智能變電站繼電保護系統的根本意義。在重構過程中主要注意下述內容：

5.1 繼電保護資源

繼電保護資源是系統重構的主要依據，其包含了互感器、操作電源、測量元件等多類功能部件。相較于其他結構而言，智能變電站的系統結構具有一定的開放性和共享性，所以繼電保護重構資源也需具備共享性特質，如此才能促進資源整合，確保繼電保護系統的重構質量。

5.2 實現資源的有效整合

在重構繼電保護資源時，應以電力系統的固定運行原則為重構基礎，有效連接系統內部元件、重新分配內部數據信號，以此將各功能元件進行充分整合，實現繼電保護資源的有效整合，達到重構目的。需要注意的是，電磁型電流互感器等繼電保護元件具有較強的固定連接關系，在整合資源時不可改變其連接關系；對于電子型式電流互感器的整合，可利用信息化技術完成在線分配，從而完成整合工作。

5.3 資源整合方式

在具體操作過程中，將電力系統各項信息數據、測量數據和檢測數據等進行綜合整理，在全面考量繼電保護裝置運行狀態的基礎上制定最佳的資源整合方案，選擇科學合理的資源整合方式，為開展繼電保護系統的重構工作提供可靠依據[4]。

在重構系統前，可先建立完整的重構模型，做好基礎保障工作，避免后期浪費整合資源。而重構模型中應囊括：①功能元件層，主要集合了繼電保護系統的功能元件；②狀態檢測層，依托信息化技術和計算機設備完成信息采集和分析決策工作，主要收集元件運行狀態的基本信息，并對其進行狀態診斷，由此掌握元件潛在故障，通過分析決策制定出完善的重構方案；③協調決策層，針對系統跨區數據的重構工作可利用計算機技術實現各項信息數據的交換，完成協調重構工作。

6 結束語

智能變電站作為電網系統的重要組成部分，其繼電保護系統是維持智能變電站和電網穩定運行的關鍵。在智能變電站運行期間，電力企業應加強機電保護系統隱藏故障的診斷和處理，根據故障類型采取針對性措施進行消除，規避隱藏故障帶來的風險。同時，利用智能化技術和計算機設備對繼電保護系統得運行狀態進行全面分析，有效整合可用資源，完成系統重構工作，提高繼電保護系統的運行效率，全面提升繼電保護系統的功能性和安全性，為智能變電站及電網穩定運行奠定良好基礎。