智能变电站继电保护隐藏故障诊断与系统重构方法

朱婧瑶

国网江苏省电力有限公司睢宁县供电分公司 江苏 徐州 221200

引言

为了满足社会经济的发展需求，智能化变电站被广泛应用于电网结构中。在智能变电站快速发展的同时，继电保护的隐藏故障严重影响了电网的稳定性和安全性，鉴于此，还需积极采取科学高效的诊断方式准确判断继电保护的隐藏故障，并采用针对性措施加以处理，确保继电系统的安全性。同时，也要重视系统重构方法的有效应用，结合智能变电站的实际情况，选择合适的系统重构方式，确保整体电网系统能够正常运行。

1 智能变电站继电保护的具体分析

智能变电站的继电保护系统主要由逻辑判断、测量比较和执行输出3个环节组合构成的。就逻辑判断环节而言，在明确系统逻辑关系以及先后顺序的基础上，通过详细的测量比较后获取系统输出的逻辑信号，然后依照标准流程来判断继电保护的隐藏故障，同时对其跳闸指令或动作发布信号等进行确定，以此将预测的结果指令传输至执行输出系统中。在测量比较环节中，主要是对保护元件的电气量参数进行测量，并以测量周波和电流等参数为主，然后同预先设置的基础数值进行对比，进而推断出实际的测量参数是否超过整定值，通过分析准确参数决定是否在继电保护装置存在故障的情况将其开启。针对执行输出环节而言，当逻辑判断环节发出指令后由其传输行动指令，实现对故障跳闸或继电保护装置的指令控制，并以此监督后台发布的报警信号，由此保证整套输出指令的准确性。

2 智能变电站继电保护隐藏故障的监测研究

继电保护系统不仅维持着智能变电站的稳定性，其还关乎着整体电网的正常运行。但继电保护系统中的隐藏故障具有一定的风险性，时刻威胁着电力系统的安全运行。由于继电保护系统的软硬件较为复杂，所以必须保证隐藏故障诊断的全面性，提高隐藏故障的诊断能力。下述做出了具体分析：

2.1 针对继电保护系统的静态隐藏故障的监测

2.1.1 静态隐藏故障监测。在电网运行过程中，继电保护装置的输入数据具有一定的关联性，在开展静态隐藏故障的监测工作时，可通过数据采样值对继电保护系统进行分析，以此判断其是否存在隐藏故障。就发电机、变压器等保护装置而言，在对其电气输入量数据进行收集采样后，对其进行全面分析，对于可能存在隐藏故障的电气单位和电气设备开展监测工作。在此期间，测量、采集的数据需要同监测数据保持一致，确保数据的时效性，保证输入数据和保护定值的精确性，进一步提高隐藏故障判断的准确性。

2.1.2 测量回路的隐藏故障分析。对测量回路的隐藏故障分析是排查继电保护系统故障的重要环节，由于测量回路的系统构成较为复杂，其包含了多路模拟开关、变送器、PT、CT及模数转换电路和采样保持电路等多项设备、系统，在其运行期间任何一个元件发生故障都会降低继电保护系统的稳定性，影响电网运行信息采集的准确性。因此，在对测量回路隐藏故障进行分析时，要加强排查意识，全面考量各类元件、设备等运行状态，保证测量回路隐藏故障分析的全面性和完整性，避免遗漏排查项目。

2.2 针对继电保护系统的动态隐藏故障的监测

2.2.1 动态隐藏故障监测。在智能变电站继电保护系统中电气接线相邻元件的保护装置具备补充功能，基于不同保护装置的差异性特点，其获取的测量信息值也各不相同。在隐藏故障监测期间，可利用差异性的测量信息值开展逻辑分析，针对各保护装置的故障信息进行逻辑判断，结合各项故障信息的差异性数值诊断出隐藏故障。同时，可对不同设备发出行动指令，根据执行时间及动作明确隐藏故障的准确位置。

2.2.2 保护装置运行测量值的监测。继电保护系统的线路测量值具有相连性，在继电保护装置运行期间，如若存在同一故障因素，那么运行时的测量值会产生相应变化，而测量值的关联性同继电保护装置的运行原理密切相关。另外，保护系统的运行测量值会因不同保护装置的电路结构产生不同变化，所以，对保护装置运行测量值进行分析、研究可实现对隐藏故障的诊断，同时可根据不同的保护装置采取相应的故障处理措施，加强故障修复技术的适应性[1]。

2.2.3 计算测量环节的隐藏故障监测。对继电保护系统采集到的相关故障数据进行计算测量，通过综合分析和处理最终明确隐藏故障。一般这些故障数据来源于测量计算元件和测量回路中，对其进行详细测量后，能有效降低计算测量环节的隐藏故障、减少其发生率，以此提升继电保护系统的稳定性。

2.2.4 差异性地点的隐藏故障监测。在整个电力系统运行过程中，如若电网某一处受到冲击、干扰，便会对智能变电站继电保护系统带来负面影响，继电保护系统的隐藏故障分析主要是对电气设备的电压、电流和相位等进行计算、考量，其中并不包括电气量。鉴于隐藏故障的隐藏特性，其在电网正常运行期间并不会影响继电保护装置的稳定性，但是当电网发生异常干扰时，便会触动隐藏故障，进而导致继电保护系统发出误动、拒动等错误指令。然而，在对不同地点的继电保护测量值进行采集、分析、计算后便可监测到相应的隐藏故障，由此开展针对性的故障排查、检修工作。

3 智能变电站继电保护隐藏故障的诊断方法

3.1 交流回路的状态诊断

在对继电保护装置的二次回路状态进行监测时，利用信息化技术对保护系统采集到的数据信息进行全面分析，由此诊断交流回路的运行状态，判断隐藏故障的位置。在具体诊断过程中，智能变电站依托双AD对相关数据信息进行采集，借助合并单位的作用完成A/D线的有效转换，实现继电保护设备二次运行的双重保护，在此模式下对其隐藏故障的部位实施监控。但在监测期间，要确保两者误差在允许范围内，如若继电保护设备的采样数据出现差异，则需要对二次回路的正常状态进行准确判定；如若数据误差较大且已经超出了允许范围，那么应判定继电保护装置的回路存在故障问题，相关人员要及时通知检修人员开展具体的检修作业，加强故障清除意识，提高隐藏故障的检修效率，以便及时恢复继电保护系统的正常运行[2]。

3.2 保护动作的故障方法

当继电保护设备接收到行动指令并落实具体指令后，对其保护动作进行详细监测，在监测过程中，要注意观察保护动作是否同保护设备的功能指标相一致，以此推断继电保护系统中的隐藏故障。在对开关验证支架进行模拟对比后，确定保护装置发出的保护指令，如若反映出的保护作用一致，则可对保护器的执行时间进行相应核查；如若保护装置的执行动作超出了既定数值，则可判定继电保护装置内部存在隐藏故障，结合实际情况制定相应的故障处理措施，恢复继电保护系统的安全性。

4 智能变电站继电保护系统的重构原则

由于继电保护隐藏故障的潜在风险高、爆发无规律，一旦隐藏故障被引发极易造成大规模停电现象，严重影响了整体电网的稳定性。当前，虽然智能变电站能对继电保护装置的部分元件进行实时监测和自行诊断，但自我修复能力差、不能做到自动转移，为了切实提高电网的安全性，继电保护体系需要具备更强的灵活性和可靠性[3]。基于此，需要有效整合继电保护系统的相关资源，根据智能变电站的运行需求重新构建继电保护系统，提高继电保护系统的运行指标。在重构继电保护系统时还需遵守下述原则：

4.1 完整性原则

通过对相关资源的有效整合、重构实现对智能变电站继电保护系统的升级，在保证系统功能完整性的前提下提高系统各项性能指标，提升整体系统的稳定性和运行效率，进而增强智能变电站系统的可靠性。

4.2 快速性原则

在重构继电保护系统时，智能变电站和电力系统便会缺少保护，为了避免不良因素的干扰，在重构过程中要秉着快速性原则，采取分段、同时进行的重构方式开展具体工作，在保证系统重构质量的基础上缩短重构时间，以免影响电力系统的正常运行。

4.3 经济性原则

智能变电站的建设规模相对较大，继电保护系统的资源整合及系统重构是一项复杂且专业的工作，在重构过程中需要使用大量资源，而电力企业应遵循经济性原则，充分考量各项因素，避免浪费资源，以此降低系统重构成本。

4.4 安全性原则

安全性原则是重构继电保护系统的核心原则，只有保证继电保护系统的安全性才能确保整个电力系统的正常运行。因此，在重构继电保护系统时要根据实际情况选择合适的设备资源，保证各项资源的适应性，确保升级重构后的新系统更加安全可靠，增强智能变电站的安全系数。

5 智能变电站继电保护系统的重构方法

重新整合有效资源，采取科学高效的整合方式实现对继电保护体系的升级和更新是重构智能变电站继电保护系统的根本意义。在重构过程中主要注意下述内容：

5.1 继电保护资源

继电保护资源是系统重构的主要依据，其包含了互感器、操作电源、测量元件等多类功能部件。相较于其他结构而言，智能变电站的系统结构具有一定的开放性和共享性，所以继电保护重构资源也需具备共享性特质，如此才能促进资源整合，确保继电保护系统的重构质量。

5.2 实现资源的有效整合

在重构继电保护资源时，应以电力系统的固定运行原则为重构基础，有效连接系统内部元件、重新分配内部数据信号，以此将各功能元件进行充分整合，实现继电保护资源的有效整合，达到重构目的。需要注意的是，电磁型电流互感器等继电保护元件具有较强的固定连接关系，在整合资源时不可改变其连接关系；对于电子型式电流互感器的整合，可利用信息化技术完成在线分配，从而完成整合工作。

5.3 资源整合方式

在具体操作过程中，将电力系统各项信息数据、测量数据和检测数据等进行综合整理，在全面考量继电保护装置运行状态的基础上制定最佳的资源整合方案，选择科学合理的资源整合方式，为开展继电保护系统的重构工作提供可靠依据[4]。

在重构系统前，可先建立完整的重构模型，做好基础保障工作，避免后期浪费整合资源。而重构模型中应囊括：①功能元件层，主要集合了继电保护系统的功能元件；②状态检测层，依托信息化技术和计算机设备完成信息采集和分析决策工作，主要收集元件运行状态的基本信息，并对其进行状态诊断，由此掌握元件潜在故障，通过分析决策制定出完善的重构方案；③协调决策层，针对系统跨区数据的重构工作可利用计算机技术实现各项信息数据的交换，完成协调重构工作。

6 结束语

智能变电站作为电网系统的重要组成部分，其继电保护系统是维持智能变电站和电网稳定运行的关键。在智能变电站运行期间，电力企业应加强机电保护系统隐藏故障的诊断和处理，根据故障类型采取针对性措施进行消除，规避隐藏故障带来的风险。同时，利用智能化技术和计算机设备对继电保护系统得运行状态进行全面分析，有效整合可用资源，完成系统重构工作，提高继电保护系统的运行效率，全面提升继电保护系统的功能性和安全性，为智能变电站及电网稳定运行奠定良好基础。