智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术

薛乔溦

摘 要：隨着科技的发展，智能变电站数字化模块已经在电力行业得到了应用与推广，其中继电保护装置由于故障发生率较高且故障种类较为繁杂，致使二次回路的检修作业难度增大。为了提高继电保护装置的运行安全性，必须对二次回路实施在线监测工作，从而及时对其运行故障加以诊断和分析，确保线路的稳定运行。

关键词：智能变电站；二次回路；在线监测；继电保护；故障诊断

前言

2013至2016年间，智能变电站项目建设和投资在我国电力领域获得了空间发展，年均投入金额超出1000亿元的建设资金为电力行业变电站的智能化改造工程提供了技术支撑。智能变电站具备二次回路构造简单、数据共享性高、占点面积少、资金投入少等优势特点，是未来变电站建设运行的必然发展趋势。

1 二次回路在线监测及故障诊断概述

在智能变电站的日常运行中，常规二次回路由通信网络替代，物理电气信号由数字信号取代，从而实现继电保护二次设备的信息化管理。其中，网络报文装置作为记录分析智能网络运行状态的实时监测设备，能够实现对报文信息的存储和分析以与网络流量的实时监测等功能，在当前的二次回路试试运行状态监测工作中主要由专门的技术人员依照网络报文信息对二次装置发生异常的原因进行分析，然而报文记录信息涵盖内容广泛且复杂，因此，利用网络报文装置和继电保护装置彼此间存在的链路相接关系，有针对性地提取和二次回路运行密切相关的核心报文信息进行综合分析就成为了当前实施二次回路在线监测与故障诊断的主要思路。在线监测及故障诊断的系统结构具体如图1所示。

图1 系统结构示意图

2 在线监测包含信息内容

①设备运行状态实时信息。此项监测主要包含了设备软件和硬件运行的开关量信息、采样值信息等内容；并以此为依据帮助检修人员获取检修基础数据；②告警信息。此种监测主要是对开关量异常、装置异常、采样值异常等情况的报警预告。具体包括PT线路断线、SV链路失效、SV运行异常等项目；③保护动作。此项监测内容主要包含了保护动作的各项信号信息，如元件运行、动作出口等信号内容；④SV运行信息。此项监测主要针对的是报文各式或运行状态异常等相关信息数据的实时监测，具体情况如同步信号失联、报文呈现间隔性状态、数据有效性异常、报文出现乱码或残缺等格式错误。

3 信息收集方案

在二次设备运行状态的信息采集和监测过程中，通常需要依靠网络报文装置实现信息数据的记录和分析工作，考虑到网络报文信息数据量较大，这就对信息筛选和数据调度产生了巨大压力。为了提高在线监测的实际工作效率，这就需要在站端装置对系统收集到的数据信息加以关联、筛选和过滤。在实际操作中，需要按照系统和实际分析需要，将二次回路在线监测数据信息划分成暂态、稳态和状态文件这三种不同类型。暂态文件是指在链路运行时发生严重告警，比如回路锻炼时，则装置需要此刻相对应的全部链路数据信息加以系统性整理，从而生成相关文件。而稳态文件指的是系统长期运行中所监测获取的数据信息，包括光强、温度以及电压电流等文件内容。状态文件指的是监测链路运行中实时通断信息文件。

4 二次回路在线监测及故障诊断的原理

4.1 SV链路在线监测及故障诊断原理

若接收端装置在限定时间内未收到有效的SV或是GOOSE信息室，则会发出告警。比如，在继电保护设备的SV链路出现异常情况时，此时保护装置则难以获取相应的数据信息，需要经由站控层上报链路断线警报信息，此时网络报文装置则能够及时获取此类告警报文。然后根据报文信息，对网采以及网跳回路等内容进行统一的观测和接收，并借助发送方和接受方之间的数据对比，实现对链路实际运行状态的准确检测。而对于直采回路，由于其网采端口的独特性，无法与其它链路进行实时对比监视，致使技术人员难以对故障点予以准确定位，却能够在预先配置的基础上，对所有存在故障问题的线路点予以排查，同时结合其它二次装置的回路网采情况得出各处故障点发生概率。与此同时，由于直跳回路难以获取其它与之相关联的数据对比信息，因此只能依靠继电保护设备上传的告警信息确认故障点发生位置。

4.2 交流回路在线监测及故障诊断原理

针对交流回路的在线监测，可借助网络报文装置以及继电保护设备对采集到的具体交流量信息数据予以综合判断。在智能变电站的运行中通常实行双AD采样工作，同时配备有双重化保护，经过对采样数值以及两套保护的实际采样值对比，得出它们的相对误差，同时还需保证误差值在阈值允许范围内，并且继电保护并未发出相斥告警，则判定双AD采样可同或是二次回路运行状态正常。若二者误差在阈值范围之外，并且继电保护设备发出的采样告警发出不一致告警，则认为交流回路发生异常。在实际运行中，主要是借助网络报文装置采集到的SV及继电保护设备MMS采样值实现回路诊断作业。

4.3 保护动作在线监测及故障诊断原理

①双重化保护装置。此种配置保护主要是对AB套两路保护装置实际动作性为的发生一致性对继电保护设备的作业准确性予以判断的。主要检查内容包括动作与案件和出口时间，在这一过程中需要结合GOOSE开关量的实际时间得出出口时间差值，以此完成整项校验程序。②单重化保护装置。单重化保护装置主要是借助网络报文装置分析回路运行涉及到的各个模块，并对其进行模拟及对比，并实现交流回路运行状态的实时监测，借助测控装置所发出的位置信信息数据对比完成对开关量回路运行状态的实时监测作业。并将模拟量变化情况和当重化保护的实际动作逻辑进行有机结合，对动作行为准确性予以系统性分析。

5 总结

综上所述，本文主要以二次回路在线监测及故障诊断概述为切入点，对系统运行进行了初步了解，然后对在线监测包含信息内容进行了分析，在基础上重点探讨了二次回路在线监测及故障诊断的原理，从而提高智能变电站二次回路在线监测及故障诊断的工作效率和准确性，提升检修效率，以此确保线路的安全稳定运行。

参考文献：

[1]文继锋， 盛海华， 周强，等. 智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J]. 电力工程技术， 2015， 34（1）：21-24.endprint