智能變電站二次設備狀態監測分析

安珊珊　段欣陽

摘要：變電站的二次設備狀態監測是實時監測繼電保護等二次設備運行狀況的重要手段，是變電站安全、穩定、可靠運行的重要保障。設備狀態監測及評估是狀態檢修的基礎，文章針對智能變電站技術特點，對二次設備狀態監測進行了研究。

關鍵詞：智能變電站；二次設備；狀態監測

1、智能變電站的二次設備狀態監測發展的必然性

智能變電站采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量，控制、保護，計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。

近年來隨著電網規模的快速發展，變電站和輸電線路的數量越來越多，繼電保護設備的校驗工作量急劇增加，而各電力公司由于編制所限人員的增加很少，同時繼電保護工作是一項技術性很強的工作，人才培養周期長，工作壓力大，目前很多供電公司都存在繼電保護人員超負荷工作的情況。如何使繼電保護設備少檢修、免維護，從而降低繼電保護檢驗的工作量和維修成本，這就需要在變電站配置技術先進的狀態監測設備。

2、智能變電站的二次設備狀態監測

智能變電站中基于微電子、計算機技術、網絡技術的繼電保護設備其強大的“自檢”能力為狀態檢修技術的實現提供了良好的基礎。智能變電站的繼電保護裝置二次電流、二次電壓輸入的方式不同于常規變電站，取而代之的是光纖以太網傳輸的數字采樣值報文的輸入：保護動作出口不再是跳閘、重合閘接點，而是光纖以太網傳輸的GOOSE開關量信息。

因此，二次設備的狀態監測不同于一次設備，一次設備狀態監測一般都需要安裝另外的監測設備，對主設備進行監測；而二次設備由于繼電保護及安全自動裝置一般都具有在線自檢功能及通訊功能，再加上考慮到二次回路的負載及安全性等因素，一般不另外附加監測設備，屬于嵌入式狀態監測。利用裝置本身自檢及裝置之間的互相監測來實現在線監測。因此，建立變電站二次設備在線監測系統，必須著手開發具備全面監測狀態信息的全新的保護、自動裝置及其他智能設備。

目前智能變電站繼電保護裝置需要監測的主要對象包括：

（1）裝置的電流、電壓等SV 通道的狀態。

（2）裝置的遙信、遙控等GOOSE通道的狀態。

（3）裝置直流逆變電源的狀態。

（4）裝置本身自檢如：FLASH擦寫次數統計、扇區健康狀況監測、RAM 是否出錯、看門狗是否動作、裝置的重啟次數等。

智能變電站采用的數字化保護測控裝置使二次設備的狀態監測更為全面、可靠。與常規變電站相比，智能變電站的二次設備狀態監測有著明顯的優勢。

2.1 分布式數字化保護裝置的狀態監測

在智能變電站，IEC61850標準為我們提供了數字化變電站的通信框架，由于采用電子式互感器ECT、EVT，一次的模擬信號轉換為數字信號，傳送到保護裝置的是經過合并器加工的符合IEC61850標準的以光纖為媒介的數字信號；保護動作后輸出的不再是跳合閘接點，而是光纖以太網傳輸的GOOSE信息，基于此標準實現繼電保護狀態監測則變得較為容易實現。

分布式保護裝置實現單臺IED 的功能，以間隔為單位，不同的間隔配置獨立的繼電保護裝置和過程層接口，重要間隔按雙重化配置，如主變間隔、220kV級以上線路、母線間隔等。

之所以說數字化保護裝置的狀態監測更為容易實現，是因為電子式互感器的應用，進入保護裝置的是光數字信號，二次電流、電壓輸入、AD采樣不復存在，對數字采樣部分實現狀態監測更加容易。裝置本身可以對接收的SMV采樣值報文進行監視，如有接收中斷、丟數據幀、接收數據幀CRC不正確等現象，立即告警SMV 采樣異常即可。

數字化智能開關的使用，使二次控制系統的操作回路通過軟件編程的方式實現智能化，本身具備在線監測功能，繼電保護狀態監測不存在常規變電站操作回路無法在線監測的瓶頸問題。大量光纖取代銅纜，也不再需要回路絕緣狀況監測（直流回路除外）。強大的以太網通信技術的應用，使數字化變電站繼電保護設備的狀態檢修網絡靈活、強壯、可靠性高。

2.2 集中式數字化保護裝置的狀態監測

集中式數字化保護裝置可實現多臺IED 的功能，如圖1所示的線路集中式保護裝置，包括了若干條線路的保護測控功能，為了增加可靠性和維護方便性，即使低電壓等級，集中式保護一般按雙套保護配置。相對分布式保護裝置狀態監測的技術實現，集中式數字化保護裝置的應用，使得整個變電站的監測對象大大減少，而且狀態監測實現也相對簡單。

對線路保護裝置的線路3的SV、GOOSE通道的監測，由于集中式保護按雙套保護配置，則可采用簡單的比較法：比較雙套保護裝置的相同間隔（如線路插件3）的采樣值，當比值超過設定門檻時發出報警信號，據此認為其中一條甚至兩條SV 通道有異常；比較兩臺保護裝置同一LD的GOOSE信息，因為GOOSE反應的是斷路器和刀閘的位置等信息，而同一時刻的斷路器的位置是一定的，因此比較法同樣適用于GOOSE通道的監視。

雙套保護配置為實現裝置自身的自檢和裝置之間的互檢提供便利，而且集中式保護把原來分布式裝置抽象為一個個LD，因此原來每臺分布式裝置所包含的電源監測功能、裝置自檢功能、軟壓板監測功能都集中到了一臺IED中，這樣不但減少了監測對象，也方便了檢修人員的檢修維護工作，大大減少了工作量。例如，相對于按間隔配置的保護，基于結構優化的集中式保護裝置結構更為緊湊，電源數量極大減少，這使得二次設備監測的重點之電源監測的實現更為方便。

3、結論

智能變電站的全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為二次設備狀態監測技術的發展和應用提供了有力條件，特別是集中式數字化保護裝置的應用，減少了繼電保護二次設備的數量，優化了二次設備的結構，對繼電保護二次設備監測實現更為有利。

參考文獻：

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