基于同源信息比對的智能變電站保護裝置狀態監測技術研究

胡毅，翁一瀟，劉磊

（國網湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

在智能電網建設的持續推進之下，電網運行以及設備檢測等工作的數據量也呈現指數級的增長趨勢，而且這與大數據所具有的特征都是相符的。在電力系統數據的爆炸式快速增長下，因此傳統數據處理已經無法滿足在電力行業的龐大數據中快速獲得所需知識信息并進行分析的需求，而電力大數據技術分發展與應用也是電力行業信息化與智能化發展中不可避免的需求。智能電網不僅僅只是數據龐大，其中最為重要的就是在大量的數據分析之下獲得有價值的數據信息。由此可見大數據的分析法在智能電網發展中的地位是尤為重要的，甚至可以說是對信息是否有存在價值具有決定性作用的。當前大數據的分析中主要有可視化、數據挖掘算法以及狀態決策分析等方法。

1 繼電保護自檢范圍

微機保護自檢范圍主要有運行環境、硬件軟件以及二次回路。

（1）運行環境。運行環境指的就是裝置內部濕度。這對于繼電保護裝置來說在使用壽命方面是存在很大影響的。例如電源插件中的電解電容器，它的壽命會因為溫度的影響而發生變化，一般來說，電容器應在溫度較低的環境下工作，當電容器實際工作溫度超出它所規范的標準時，電容器在縮短壽命的同時也會出現嚴重的損毀現象,且所裝置的液晶屏長期處于高溫狀態下工作也很容易發生老化損壞現象。

圖1 智能組件構成圖

圖2 智能單位功能原理圖

（2）裝置硬件。例如裝置工作電壓、模擬量采集狀況以及開入采集等狀況都屬于硬件的自檢范圍。裝置工作電壓中也含有逆變電源所輸出的工作電壓，當工作電壓不夠高的時候便會導致低電壓看門狗的啟動或者一些電子元器件處于臨界狀態中。CPU進行這些臨界狀態的電子元器件訪問時便會出現問題。當出現異常的時候，模擬量采集數據便會出現差錯。

保護裝置的電壓與電流數據主要從模數轉換器或者MU中獲取，通過對這些數據的加工與處理然后進行電網運行狀況的判斷。當模擬量采集系統發生異常情況的時候，繼電保護裝置會出現拒動或者誤動的異常情況。模擬量采集系統的自檢范圍中應包括ADC工作狀態、MU的采樣數據抖動情況以及物理通道的零漂與刻度等。

（3）軟件自檢。保護軟件的自檢具體有軟件版本以及信息存儲等狀況。軟件版本又包括軟件版本號以及CRC校驗碼等信息。信息存儲狀況具體包含程序文件以及定值、軟壓板等。

（4）外部回路自檢信息。外部回路自檢信息主要包括模擬量輸入、開關量輸入以及控制等方面的回路狀況。模擬量輸入回路主要有電壓互感器以及電流互感器的二次回路狀況。開關量輸入回路自檢主要有開關閘刀的位置以及連閉鎖信號等內容。控制回路自檢主要有跳閘回路以及合閘回路等安全狀況。

2 基于同源信息比對的關聯監測技術

根據相關數據的統計結果分析，次回路出現絕緣不良以及接線松動是當前使繼電保護不良化的重要原因之一。繼電保護故障信息系統中故障錄波器模擬量信息以及開關量信息都為二次回路狀態的檢測和故障診斷工作提供了有利條件。故障信息子站建立相當于設備對象監測信息數據庫，對冗余信息的一致性進行實時檢測，當雙方之間的差異性達到一定的極限時，監測裝置便會進行異常的警告提示。通過同源信息的對比，經過檢測可知二次回路中的隱性故障，比如電流與電壓回路的兩點接地。這是對裝置自檢與停電檢驗方面不足的彌補，將繼二次回路的在線檢測能力提升了一個層次。

2.1 電流回路關聯監測

就當前來看，國產微機保護在設計方面已經實現了裝置內部電流采集回路的冗余，這是可以實現裝置級同源信息對比的，但是該設計局限于裝置內部采樣環節的監視，無法對二次回路中的異常進行監視。事實上同一間隔的不同CT二次繞組是分別接入不同的保護及監控等裝置之中的，詳情可見圖3。對于同樣的220千伏線路的間隔保護進行信息采樣的對比時，當測量的異常出發條件得到滿足時，便可推測其中的一套電流采樣環節出現了異常。

圖3 電流回路的檢測原理

如上圖3所示。電流回路的關聯檢測中可以將測控裝置與需要關聯檢測的保護裝置進行串聯后進行測量。在圖3的例子中是將母線保護與線路保護進行關聯測量。因為母線保護動作時涉及到線路上的開關動作，以此來作為關聯動作校驗的信號測量。

2.2 電壓回路關聯監測

根據相關的保護規定，經過N600（全零組小母線）連通的電壓互感器二次回路應在控制室內將N600的一點進行接地。每個PT二次中性點化的開關場接地點應當斷開。為了確保接地的可靠性，中性點必須斷絕開關或者接觸器，并在開關場PT二次中性點位置進行放電間隙的裝置。

2.3 基于同源信息比對的關聯分析

當繼電保護出現部分失效情況，且保護處于啟動或者是出口的狀態下才可以進行檢測，所以故障錄波數據以及動作報文分析在電網故障分析及繼電保護故障的檢測中發揮著重要作用。當電力系統出現故障時，不僅線路本身保護動作會發生故障，相鄰間隔的啟動及錄波信息也都會出現故障。為了對電網事故進行快速的分析，對繼電保護行動的正確性進行評估，首先要進行一次故障的相關信息采集與分析。在搜集到故障信息基礎上再進行設備的處理，通過時間、保護時間以及多端信息等因素進行智能化分群并進行快速的故障診斷，及時評估保護動作的正確性。

3 結語

智能電網不僅僅只是數據龐大，其中最為重要的就是在大量的數據分析之下獲得有價值的數據信息。由此可見大數據的分析法在智能電網發展中的地位是尤為重要的，甚至可以說是對信息是否有存在價值具有決定性作用的。保護裝置對于電網的安全穩定運行而言至關重要，其對應的運行狀態辨識則直接影響了保護的正常工作的穩定性。為此，對保護裝置進行可靠的檢測則顯得尤為重要。考慮到保護裝置中大量的采集量來自同一源頭，而結合同源信號的特征進行檢測則具有較強的實用性。本文所提的基于同源信息的關聯檢測技術可以在針對保護裝置的檢測時，對相關的邏輯和信號通路和模擬量檢測一次完成，其優點在于操作簡便。但是該方法也存在不好的地方，即在檢測出錯誤后，進行故障排查需要重新進行。但是總的來說本方法可以提高保護裝置的檢測效率。