变电站继电保护在线运检研究探析

2022-08-24肖正江

设备管理与维修 2022年14期

肖正江

（国家能源集团东台海上风电有限责任公司，江苏盐城 224200）

0 引言

随科学技术快速发展，基于信息与通信技术的智能变电站逐渐走进大众视野，它不仅有效提高了能源的供给质量与效果，其所具备的信息开放与资源共享功能也为变电站的故障检测工作提供了极大便捷[1]。但在实际工作过程中，受运检管理不当、运维人员操作失误等因素的影响，智能变电站的继电保护经常会出现多种故障，进而对电网的稳定运行造成不利影响[2]。为了消除智能变电站继电保护运检工作当中存在的多种风险，本文将对智能变电站继电保护的在线运检方法相关内容进行研究和分析。

1 变电站传统继电保护运检模式

传统继电保护运检模式通常由巡视和定检两部分组成，其中巡视主要涉及环境外观检查、直流电源状态检查等工作内容，通常采取人工巡视、记录及对比的方式获取状态信息，日常巡视每日一次，专业巡视每季度一次，这种状态获取方式虽然具有较高的准确性，但其工作量巨大，且无法对继电保护状态进行实时分析。定检则涉及保护装置功能检查、各项回路检查等工作内容，状态信息获取方式也是以人工为主，通常在继电保护系统投入使用后3 年进行首次部检，投入使用后6 年进行首次全检，随后每3 年交替进行部检和全检。与巡视一样，定检也存在工作量大的问题，并且在定检时需要停止供电，会影响继电保护系统的正常运行。

继电保护的部检工作通常以单一间隔内的各个保护功能为单位进行，传统运检模式开展部检时，虽然能反映出单一间隔内加量时本间隔保护功能的优劣和单一保护元件的状态，但却不能反映相邻间隔加量时本间隔的保护响应情况和不同保护元件间的响应配合情况，也无法有效检测出保护原理中的异常。

2 变电站继电保护状态信息集

传统运检模式的定检工作量相对繁重，且两次定检之间的间隔时间也相对较长，导致智能变电站继电保护的系统状态无法实现实时监控[3]，因此，想要满足实时评价继电保护系统状态这一需求，则必须将全景信息开放运用其中。所谓全景信息开放，实质上就是指开放所有评价继电保护系统状态所需要的信息。通常情况下，从继电保护功能状态维度出发对继电保护系统的状态进行评价时，往往需要获取由一次系统故障激励继电保护动作而产生的保护装置动作情况等运行状态信息，而从继电保护系统的设备和回路状态维度出发对继电保护系统的状态进行评价时，则需要收集设备状态信息，以将继电保护系统中各个设备和回路的具体情况充分反映出来。除此之外，想要对继电保护系统的状态进行更加全面的评价时，还需要增加继电保护内部、不同间隔间及不同变电站继电保护间的大量信息关联关系等传统运检项目中未涉及的信息，即继电保护状态信息集，它是实现继电保护系统识别错误信息与运行状态评价的关键。

3 变电站继电保护在线运检模式

3.1 在线运检与传统运检的异同

传统运检是在线运检的基础，故两者既有相同点，又有诸多差异之处（表1）。本质上，传统运检和在线运检虽然检测方式各异，但两者均以获得评价继电保护状态的信息集为主要目的，并为接下来的继电保护系统状态评价与故障分析等工作内容的顺利开展打下扎实基础[4]；从原理角度出发，传统运检模式通常会将继电保护系统视为一个黑匣子，借助人工加量对其施加激励，随后再利用收集到的状态信息对继电保护状态进行评价，而在线运检模式无需人工操作，系统评价的整个过程均由全景信息来完成；从信息集组成角度出发，两组除具备相同的设备状态信息集和运行状态信息集之外，传统运检模式还包含外观检查、回路绝缘电阻检查等传统运检特有信息，在线运检则拥有传统运检不具备的保护配置信息集[5]；从状态获取方式角度出发，传统运检需要在停电的状态下对继电保护系统施加激励以获取状态，而在线运检则是在线获取系统状态且整个过程无需停电，从而在一定程度上减少停电的风险。

表1 传统运检与在线运检异同点对比

3.2 在线运检方法

为实现继电保护状态信息集的利用率达到更高水平，本文在开放全景信息的基础上提出一种高效在线运检方法，而该方法的实现则取决于以下3 个内容。（1）以设备状态信息为基础的在线运检。智能设备在全景信息开放状态下，即可实现对设备状态信息的实时连续检测与开放，且仅需单一设备的信息，便能够对设备状态进行在线运检，由于设备状态信息之间相互独立，故设备状态信息的在线运检则是将设备状态信息与自身历史数据或与其阈值进行对比为基本思路，实践过程中，设备状态信息的在线运检方法可包括偏移比较（用于a 类别信息）、阈值比较（用于b 类别信息）、异常警告（用于c 类别信息）、一致性比较（用于d 类别信息）4 种。

（2）以运行状态信息为基础的在线运检。以全景信息开放状态为前提，在智能设备运行状态下即可实现对运行状态信息的实时检测与开放，但与设备状态信息有所不同，运行状态信息的在线运检除需要单一设备的信息外，还需要获取跨间隔的信息。目前，运行状态信息主要包括a、c、e 三种类别，a 和c 类别信息在线运检方法同上，e 类别信息则采用逻辑分析作为在线运检方法。

（3）以保护配置信息为基础的在线运检。为能对各个保护间的配合是否正常进行有效评价，以及对继电保护各个状态是否正常进行更加全面的评估，则必须开放在线运检特有的保护配置信息。受智能变电站全站配置文件的特性影响，本文以全站配置文件为基础，从中提取出保护配置信息并进行在线运检。全站配置文件的信息来源通常包括4 个部分，通过对全站配置文件中各个智能设备的Desc 信息进行解析，即可获取该智能设备的名称、设备类型等信息；通过对保护逻辑节点定制数据属性进行解析，即可间接获得保护元件的保护范围和保护间的配合关系；通过对每个智能设备SV 与GOOSE 报文的订阅关系进行解析识别，即可将智能设备间的虚回路绘制出来，进而获得大量信息冗余与关联关系；在智能设备动作状态下，通过增加保护逻辑节点的数据属性，即可获得保护配置信息。待保护配置信息提取完毕，即可通过一致性比较对以智能设备信息订阅关系和保护逻辑节点新增关系逻辑节点数据为信息来源的保护配置信息进行在线运检，而以智能设备Desc 信息和保护逻辑节点定值数据属性为信息来源的保护配置信息，则采用逻辑分析的方式进行在线运检。

3.3 在线运检系统弊端解决办法

虽然传统运检模式存在弊端较多，但这并不意味着在线运检可以完全取代传统运检项目。在实践过程中，相对传统运检，在线运检同样存在评价盲区，因此为了提高继电保护系统运检效率，本文取传统运检与在线运检两种方法之长，构建了一种新型运检模式（图1）。

图1 在线运检系统结构

该运检模式在一次系统状态无障碍时，信息采集单元根据站控层网络、过程层网络及全站配置文件获得状态信息，其中装置外观检查、端子紧固、回路绝缘电阻检查等设备状态信息进行传统运检，且除装置外观检查为每日检查1 次外，其余均为每3年检查1 次，其他设备状态信息则进行实时在线运检。另外，该运检模式在一次系统状态有故障时，在无故障运检方法的基础上，运行状态信息和保护配置信息均进行实时在线运检。