電力系統繼電保護二次回路相關問題研究

海南煉油化工有限公司 李 杰

伴隨著我國社會經濟的不斷發展，電力消費總體需求也發生了較大改變。為了加快電力二次線路的優化和更新，電力二次線路在長時間應用過程中，要保證電力二次線路的正常運轉，為電力系統的工作奠定基礎。電力系統中的次級回路一般可劃分成保護回路、控制回路、通信回路以及探測回路。如果電力二次線路發生了故障，那么必然會導致整個電力供應的問題。因此，為了能夠更好地維持供電的安全性，必須注重對電力二次回路問題的分析，并針對問題的存在，采取適當的防范措施。筆者結合自身實際工作經驗，基于本公司的實際工作內容對電力系統繼電保護二次回路相關問題進行研究。

1 智能變電站繼電保護二次回路在線監測系統概述

智能變電站繼電保護的功能是對智能變電站展開實時穩定地監測和分析，其可以在有效地反映電力參數內容的同時，還可確保感應環節、測控環節以及技術指標管理環節都能夠落實到位。

1.1 應用特點

第一，繼電器本身的測試和控制方法比較獨特，在正常的工作條件下，繼電器的組件數目多，但是相應的控制線數目卻較少。所以，為了確保系統操作的靈活性，要以智能技術體系為依據，進行合理的劃分，確保設備和繼電保護環節之間的匹配[1]。

第二，在繼電器操作體系中，對緊急情況下的糾錯處置方式更加科學。當變電站發生異常狀況時，可通過相應的技術方案來對調整效果進行優化，進而在不需要人為介入的情況下，通過預先設置的程序來解決有關問題，最大限度地保證智能變電站繼電保護二次回路的穩定[2]。

第三，對繼電器的監控。利用自動化技術，對性能進行實時性的管控和監控，并根據監控的數據來引導接下來的工作，使監控的次數和管理的水平得到最大限度地提升，同時還可以對細微的改變進行快速的校正，從而保證保護控制工作有效實施。

1.2 收集信息類型

1.2.1 供電設備信息

在智能變電站繼電保護二次回路的應用中，要實時地監測和分析設備的狀態信息，并且充分了解，然后更利用專門的檢測和分析手段進行信息的管理，并與之建立相應的反饋機制，以保證其監測的效果。在該實時監測平臺上，對其本身的軟件和硬件進行監測，并對其電流參數，工作環境參數，溫度參數等進行數據的收集和處理，以提高對采樣信號和階躍信號的監測[3]。

1.2.2 工作自檢信息

在實際應用中，智能變電站繼電保護二次回路要實現自我檢測和自我告警，對各組件則要進行異常信號和信息的反饋管理，其中線路告警、保護告警、設備告警等是最重要的組成部分，也是最重要的組成部分。

鏈路報警。體現為設置值數據和面向通用對象的變電站事件數據，在傳輸上，主要是借助GOOSE 報文進行狀態信息的獲得和處理，如圖1所示。同時，SV 消息發送的抽樣數據也可以對以后的有關工作進行更直接地分析。并且，能夠實時判斷由TRX 引起的無線鏈路告警，并對其進行誤碼率、載波頻率等方面的分析和評價，進而提高系統的性能。

防護報警。是指在電路中發生的各種保護的情況下，利用信號反饋的過程，實現報警控制，并以此來進行后續的故障診斷與監控。比如，在電力企業中，差動保護的連接模式選擇64kB/s 復用信道，可以實現綜合業務接入設備的同時接入多路保護設備，并與保護告警的需求相結合，可以成功地進行告警控制，以方便提升處理效率。

設備報警。導致裝置告警的原因有很多，因此加大了對其進行信息和數據采集的困難，在真實的報警分析中，包含了裝置掉電、電氣閉鎖等信息。

1.2.3 保護動作反饋信號

要確保智能變電站繼電保護二次回路的運行穩定，要注意外部因素，在構建快速保護動作反應機制的時候，要對限時過電流保護、電流速斷保護、變壓器差動保護等展開管理，確保保護信號和出口信號處理規范能夠達到應用預期，為工作人員準確地記錄信息數據，并對回路狀況進行排查。

1.2.4 工作狀態信息

筆者結合自身實際工作經驗，根據本公司通信系統工作狀態，擬以SV 與GOOSE 兩類通信系統為研究對象，采用無網絡或無網絡環境下的通信方式，通過對系統運行狀態的分析，實現對系統運行狀態的實時優化。為了確保系統運行管理的穩定效果，需要對穩定控制裝置的工作信息展開采集和管理，并對報文數據內容、數據記錄時間、數據同步信號傳送過程、維修狀態等詳細內容進行詳細說明。

1.3 新系統結構布局

該系統由主站系統、站端設備等組成。

1.3.1 主站系統

通常情況下，是在省調調度端設置一個主站系統，與之相匹配的站端，就會與數據采集內容相結合，設置一個網絡報文記錄分析裝置，這樣可構建出一種便利化的管控模式，并且不需要在變電站結構上增加其他的設備。此外，對于新建的變電站，要對站端的數據采集與控制進行集成，保證主站系統能夠滿足在線監測與診斷的要求。

1.3.2 站端裝置

站端設備的主要用途是對數據進行收集、總結、梳理對多余的數據進行篩選，當通訊網絡發生異常故障時，站端能夠根據具體情況快速作出應對，并以報文的方式將數據直接傳送給主站，從而更好地進行綜合診斷。

1.3.3 信息采集系統

根據站端信息管理的需要，構建以數據摘要為基礎的信息收集應用系統，以提高在線監控與故障診斷的使用效能。比如，網絡消息記錄分析裝置可以構建出一個以一定的時間間隔為狀態文件的穩態文件傳送模式，通過對其進行統計和分析，就可以獲得數據的長期運行變化規律，從而為二次設備狀態科學化管理提供了保證。

此外，要對數據的變化情況和變化趨勢進行分析，歸納出二次回路工作的變化，以便能夠形成相應的文件信息，在適當時上傳，并將其匯總到控制中心，保證其后續工作的順利進行。

2 智能變電站繼電保護二次回路在線監測故障診斷內容

與智能變電站應用管理的基本要求相結合，筆者結合自身實際工作經驗，對本公司在線監控過程進行了優化，并構建了一個更為可控和科學的診斷管控機制，以保持一個較好的應用效率，保證了運行狀態評估的最佳效果。

2.1 鏈路診斷策略

根據本公司在線監控系統的工作狀況，在過程級構建SV/GOOSE 信號分析平臺，保證在一個周期內，接收端能夠獲得全部的信息，從而方便地實現標準化預警。當發生故障時，若設備使用了一個統一的源網采，網跳回路，就可通過比較傳輸方式更好地構建了一個數據對接方式。通過比較分析多個收發端的多源信息，進一步確定鏈路異常的發生地點，進而提升系統的綜合集成與控制管理效率。若在現實條件下無法進行鏈路對照監控，就要提前設置對應的配置方式，并對其進行全方位的收集，再與二次設備網絡采集回路的現實條件相結合，對其故障點的異常信息的概率進行全面的分析。

2.2 交流回路狀態診斷

在二次環路交流量的在線監控與評價中，要利用繼電保護與網絡消息分析設備來對交流流量進行管理，并結合全面評價流程來實現對其的診斷與分析，從而更好地提高了狀態診斷的管理水平。與當前國內的智能變電站發展狀況相聯系，可以看出通常是利用雙模擬數字采樣處理模式，并對雙層防護體系進行配置，根據繼電保護裝置就能在多媒體消息業務處理控制的基礎上，將樣本數值進行歸納，從而更好地對二次回路故障狀況進行判斷。

2.3 智能變電站不停電檢修技術

在公司智能變電系統日常維護工作中，使用在線監測和帶電檢測的不停電檢修技術，可以保證電力系統的穩定運行，并且不需要停電，可以隨時進行檢修，從而可有效地提升供電回路的運行效率。首先，對一次設備停電繼電保護檢修，已經不能滿足現代社會發展的現實要求，因此必須積極采取，繼電保護不停電檢修的方式，使運行保護完全停止使用，減少了整個繼電保護的停電時間，保證了供電的可靠性和穩定性。

其次，在低電保護應用的過程中，通過設置二次回路、邏輯模擬量測試、絕緣測試等，可對電子式互感器GOOSE 傳輸機制進行全面地運用，并可以對整個電路回路進行自動化監控。LED 裝置大修時，也可采用安全隔離的方式替代全部數字信號網絡，從而提高繼電保護不停電大修技術的應用水平，在電力繼電保護二次回路不停電大修時，也要暫停智能終端，必要時要取下GOOSE 光纖，防止光纖頭部被污染。

3 網絡信息異常狀態監測及告警測試

3.1 測試內容及方法

為檢驗本文提出的檢測二次電路故障的方法，進行模擬試驗，重點對三個功能進行了測試，即信息收集、故障監控和報警。假設二次回路的三相電壓為260kV，系統原負載為53kW，交流電壓迭代周期為25，電機空載電壓為26V，在模擬模型中，故障樣本數據為1200個。

詳細步驟如下：利用網絡消息記錄分析設備，收集線路1、線路2的電壓值，并觀察比較接收端的數據與實際數據的吻合程度，從而判定信息收集功能模塊能否正確地收集和篩選數據；采用一種故障監視和報警試驗法，通過監視兩個SV/GOOSE 鏈路和兩個AC 環路的狀況，看其在出現問題時能否正確地發送報警信號，從而判定其診斷和報警功能是否正確。

3.2 測試結果分析

經測試，信息采集功能模塊所測得的電壓值和線路2的電壓值與實測值相符，表明所設計的測量方法可精確、高效地完成二次電路的測量。對兩個SV/GOOSE 電路及兩個AC 電路進行了故障監視與報警函數試驗，試驗結果見表1。

表1 故障監測及故障告警功能測試結果

從表1可知，本監控系統能對二次電路的失效狀態進行精確而高效的監控，并能在線路運轉中發生失效時，及時給出報警信息。

智能變電站繼電保護二次回路的管理工作有著較大作用，技術部門要根據具體的操作條件，以及使用的需求來進行相應的工作，保證在線監測和故障診斷技術的處理結果達到最佳狀態，通過一種科學的評估方式，以及一種檢查監督機制來保持其工作的高品質，從而減少其存在的安全隱患，為變電站的可持續、健康發展打下一個良好的基礎。