智能變電站繼電保護在線監測系統的實現

李多嬌

【摘 要】目前，電力系統中智能化、自動化技術不斷涌現，變電站繼電保護作為電力系統非常關鍵的一項內容，積極應用在線監測技術有助于變電站水平的提高。基于此，本文對智能變電站繼電保護在線監測系統的實現展開探討，希望能夠進一步促進我國電力事業的健康發展。

【關鍵詞】智能變電站；繼電保護；在線監測；檢測系統

一、引言

在實際的電力系統運行過程中，電氣設備在設計、安裝和運行等環節經常有故障發生，不但嚴重的影響了電力系統的安全性和穩定性，對于整個電網的正常運行也造成了極大威脅。因此，想要提升電力系統的安全性和可靠性，保障電網的安全運行，就必須要對變電站的電氣設備，特別是高壓設備的運行進行有效管理，施行在線監測。

二、繼電保護設備的狀態監測技術

繼電保護（Relay Protection）主要是指對電力系統中發生的故障或異常情況進行檢測，從而發出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護負責采集電網設備的運行狀態，然后進行分析判斷，輸出指令的一個系統。傳統的繼電保護主要采用的是晶閘管調壓器和移相器，對電力設備的電壓、電流、相位進行調整，但是由于晶閘管調壓器和移相器體積較大，而且調整精度較低，已然無法滿足高精度繼電保護工作。在現代科學技術的推動下，微電子技術已廣泛運用于智能電網繼電保護當中。智能變電站繼電保護設備狀態監測系統主要包括：智能變電站電源信息，電源電平輸出，即兩功率或電壓之比的對數，有時也可用來表示兩電流之比的對數；智能電網設備運行溫度信息，具體包括設備內部的工作溫度、裝置過程層光纖數據接口的溫度。智能變電站繼電保護設備狀態監測系統，可以有效監測裝置過程層光纖數據接口接受的光強信息。此外，在線監測系統還負責對智能變電站繼電保護設備自檢信息，裝置硬件以及回路自檢信息的收集和整理。

三、常用的在線監測技術

（一）電纜局部放電監測技術

局部放電主要是在高強度電場作用下，高壓電氣設備產生的局部范圍內的放電方式。這種放電只和電導體之間絕緣局部短接，因此不能形成一定的導電通道，其通常發生在絕緣內部，可以及時反映出內部絕緣的具體情況。因為局部放電會在一定程度上影響絕緣介質，在強度較高的局部放電條件下，絕緣介質的強度常常會導致電力設備的絕緣強度逐漸下降，導致高壓電力絕緣介質出現嚴重損壞，所以在長時間工作下，高壓電力設備絕緣結構不可以在高強度的局部放電環境中運行，同時加強運行監測和檢修任務，從而降低絕緣潛在故障發生的幾率。

（二）避雷針在線監測

避雷器在線監測方式中主要包括全電流表、阻性電流表及放電計數器。全電流表優點是檢測準確度高，但缺點是由于其是容性電流，很難反映出避雷器內部所出現的老化、受潮現象，這會導致一定程度誤差出現，對隱形問題很難做出報警。各類檢測方法都有一定的優缺點，要將各類檢測方法相結合取長補短，才能更好的維護設備的穩定。

（三）SV鏈路在線監測及故障診斷技術

若接收端裝置在限定時間內未收到有效的SV或是GOOSE信息時，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，無法與其他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，同時結合其他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他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。

（四）保護動作診斷

對保護動作進行診斷時，主要包括兩種配置保護設備，即單重化和雙重化。監測交流回路情況時，通過比較網絡報文模擬量和單重化配置保護設備的位置信號，分析開關量的回路情況。此外，通過分析模擬量的具體變化狀況和單重化配置保護設備的保護動作邏輯，判斷保護動作的整體準確度。雙重化配置保護設備是通過檢測兩套保護設備的動作來判斷設備整體保護動作的準確度。故障診斷專家系統是狀態檢修中的關鍵環節，它以設備的狀態信息監測為基礎，運用專家知識庫中存儲的大量領域知識和經驗，提取反映二次設備運行狀態的自檢信息，通過模擬人類專家的思維決策過程對信息進行推理和判斷，判斷設備是否存在故障，確定故障的原因、位置及性質，得出分析結論，指導維修計劃。

（五）變壓器繞組的變形在線監測技術

因為變壓器電感值、短路阻抗與繞組尺寸、相應位置密切相關，通過在線監測變壓器短路電抗變化對繞組的實際情況進行有效分析。為了可以精準的判斷出變壓器繞組發生的變化，研制出變壓器短路電抗在線監測系統。這個系統主要是經由采集數據系統、輸送電量系統和與其相連的系統設備組成。當前對于變壓器繞組變形情況進行監測的常見方法有：頻率響應分析法：頻率響應分析方法主要是通過對繞組變形的電容值和電感值等網絡變化值，通過使用正弦波掃描，監測到的繞組傳遞函數即是繞組運行狀況。頻率響應分析方法是目前國際上一種比較先進的在線監測繞組變形技術方法，其抗干擾能力強，靈敏度高，因此可以監測弱繞組變形，但目前尚未明確定量標準判斷。振動信號分析法：振動信號分析法主要是針性分析振動傳感器測量繞組和鐵芯在正常運行過程中產生的振動信號，并根據測量所得的測量變化值來反映繞組和鐵芯的具體情況。振動信號系統和電壓器的無電氣連接可用于對傳感器鐵芯結構構造是否完整及繞組是否變形進行統一系統監測。

四、在線監測的發展趨勢

當前，在電力設備在線監測技術中對于電力設備的狀態監測和其故障診斷都存在一定的難度。大多數國家的電力設備監測系統都較為單一，很難對變電站的電氣設備進行全面深入的監測。因此，今后電力設備監測系統的發展有以下幾個方面。（1）實現功能構架多樣，參數更加豐富的綜合性監測和診斷，在線監測技術在今后的發展不僅僅要能夠將電力設備的運行狀態實時的反映出來，還要求能夠將電力設備相應的特征參數反映出來。（2）構建完善科學的分布式監測系統，實現對變電站電力設備的集中監測和有效診斷，從而提升監測的有效性和高效性。（3）當前我國電力行業的變電站監測系統在可靠性和靈敏性方面仍然存在一定的缺陷。所以說，想要進一步推動電力行業的發展，必須要加強對在線監測系統可靠性和靈敏性的提升，從而提升在線監測的效率和質量，為電力行業的發展奠定堅實的基礎。

五、結語

綜上所述，伴隨著我國智能電網發展腳步的不斷加快，對繼電保護設備在線監測方面的需求也更加迫切。本文對智能變電站繼電保護在線監測系統的設計與應用進行深入分析，對繼電保護設備在線監測的主要技術進行闡述，希望能夠為日后變電站繼電保護在線監測系統的應用和優化提供可靠的參考依據。

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