智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術

薛喬溦

摘 要：隨著科技的發展，智能變電站數字化模塊已經在電力行業得到了應用與推廣，其中繼電保護裝置由于故障發生率較高且故障種類較為繁雜，致使二次回路的檢修作業難度增大。為了提高繼電保護裝置的運行安全性，必須對二次回路實施在線監測工作，從而及時對其運行故障加以診斷和分析，確保線路的穩定運行。

關鍵詞：智能變電站；二次回路；在線監測；繼電保護；故障診斷

前言

2013至2016年間，智能變電站項目建設和投資在我國電力領域獲得了空間發展，年均投入金額超出1000億元的建設資金為電力行業變電站的智能化改造工程提供了技術支撐。智能變電站具備二次回路構造簡單、數據共享性高、占點面積少、資金投入少等優勢特點，是未來變電站建設運行的必然發展趨勢。

1 二次回路在線監測及故障診斷概述

在智能變電站的日常運行中，常規二次回路由通信網絡替代，物理電氣信號由數字信號取代，從而實現繼電保護二次設備的信息化管理。其中，網絡報文裝置作為記錄分析智能網絡運行狀態的實時監測設備，能夠實現對報文信息的存儲和分析以與網絡流量的實時監測等功能，在當前的二次回路試試運行狀態監測工作中主要由專門的技術人員依照網絡報文信息對二次裝置發生異常的原因進行分析，然而報文記錄信息涵蓋內容廣泛且復雜，因此，利用網絡報文裝置和繼電保護裝置彼此間存在的鏈路相接關系，有針對性地提取和二次回路運行密切相關的核心報文信息進行綜合分析就成為了當前實施二次回路在線監測與故障診斷的主要思路。在線監測及故障診斷的系統結構具體如圖1所示。

圖1 系統結構示意圖

2 在線監測包含信息內容

①設備運行狀態實時信息。此項監測主要包含了設備軟件和硬件運行的開關量信息、采樣值信息等內容；并以此為依據幫助檢修人員獲取檢修基礎數據；②告警信息。此種監測主要是對開關量異常、裝置異常、采樣值異常等情況的報警預告。具體包括PT線路斷線、SV鏈路失效、SV運行異常等項目；③保護動作。此項監測內容主要包含了保護動作的各項信號信息，如元件運行、動作出口等信號內容；④SV運行信息。此項監測主要針對的是報文各式或運行狀態異常等相關信息數據的實時監測，具體情況如同步信號失聯、報文呈現間隔性狀態、數據有效性異常、報文出現亂碼或殘缺等格式錯誤。

3 信息收集方案

在二次設備運行狀態的信息采集和監測過程中，通常需要依靠網絡報文裝置實現信息數據的記錄和分析工作，考慮到網絡報文信息數據量較大，這就對信息篩選和數據調度產生了巨大壓力。為了提高在線監測的實際工作效率，這就需要在站端裝置對系統收集到的數據信息加以關聯、篩選和過濾。在實際操作中，需要按照系統和實際分析需要，將二次回路在線監測數據信息劃分成暫態、穩態和狀態文件這三種不同類型。暫態文件是指在鏈路運行時發生嚴重告警，比如回路鍛煉時，則裝置需要此刻相對應的全部鏈路數據信息加以系統性整理，從而生成相關文件。而穩態文件指的是系統長期運行中所監測獲取的數據信息，包括光強、溫度以及電壓電流等文件內容。狀態文件指的是監測鏈路運行中實時通斷信息文件。

4 二次回路在線監測及故障診斷的原理

4.1 SV鏈路在線監測及故障診斷原理

若接收端裝置在限定時間內未收到有效的SV或是GOOSE信息室，則會發出告警。比如，在繼電保護設備的SV鏈路出現異常情況時，此時保護裝置則難以獲取相應的數據信息，需要經由站控層上報鏈路斷線警報信息，此時網絡報文裝置則能夠及時獲取此類告警報文。然后根據報文信息，對網采以及網跳回路等內容進行統一的觀測和接收，并借助發送方和接受方之間的數據對比，實現對鏈路實際運行狀態的準確檢測。而對于直采回路，由于其網采端口的獨特性，無法與其它鏈路進行實時對比監視，致使技術人員難以對故障點予以準確定位，卻能夠在預先配置的基礎上，對所有存在故障問題的線路點予以排查，同時結合其它二次裝置的回路網采情況得出各處故障點發生概率。與此同時，由于直跳回路難以獲取其它與之相關聯的數據對比信息，因此只能依靠繼電保護設備上傳的告警信息確認故障點發生位置。

4.2 交流回路在線監測及故障診斷原理

針對交流回路的在線監測，可借助網絡報文裝置以及繼電保護設備對采集到的具體交流量信息數據予以綜合判斷。在智能變電站的運行中通常實行雙AD采樣工作，同時配備有雙重化保護，經過對采樣數值以及兩套保護的實際采樣值對比，得出它們的相對誤差，同時還需保證誤差值在閾值允許范圍內，并且繼電保護并未發出相斥告警，則判定雙AD采樣可同或是二次回路運行狀態正常。若二者誤差在閾值范圍之外，并且繼電保護設備發出的采樣告警發出不一致告警，則認為交流回路發生異常。在實際運行中，主要是借助網絡報文裝置采集到的SV及繼電保護設備MMS采樣值實現回路診斷作業。

4.3 保護動作在線監測及故障診斷原理

①雙重化保護裝置。此種配置保護主要是對AB套兩路保護裝置實際動作性為的發生一致性對繼電保護設備的作業準確性予以判斷的。主要檢查內容包括動作與案件和出口時間，在這一過程中需要結合GOOSE開關量的實際時間得出出口時間差值，以此完成整項校驗程序。②單重化保護裝置。單重化保護裝置主要是借助網絡報文裝置分析回路運行涉及到的各個模塊，并對其進行模擬及對比，并實現交流回路運行狀態的實時監測，借助測控裝置所發出的位置信信息數據對比完成對開關量回路運行狀態的實時監測作業。并將模擬量變化情況和當重化保護的實際動作邏輯進行有機結合，對動作行為準確性予以系統性分析。

5 總結

綜上所述，本文主要以二次回路在線監測及故障診斷概述為切入點，對系統運行進行了初步了解，然后對在線監測包含信息內容進行了分析，在基礎上重點探討了二次回路在線監測及故障診斷的原理，從而提高智能變電站二次回路在線監測及故障診斷的工作效率和準確性，提升檢修效率，以此確保線路的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]文繼鋒， 盛海華， 周強，等. 智能變電站繼電保護在線監測系統設計與應用[J]. 電力工程技術， 2015， 34（1）：21-24.endprint