智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法研究

摘要：為了提高智能變電站的運行安全性和工作效率，減少維修成本，彌補(bǔ)傳統(tǒng)故障診斷方法的不足，對智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法進(jìn)行了深入研究，分析了二次回路故障檢測方法和診斷流程，通過設(shè)計對比實驗，對所提二次回路隱藏故障診斷方法的診斷效率和準(zhǔn)確率進(jìn)行了驗證，為智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法的更新與優(yōu)化提供了新的方向。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);二次回路;故障診斷

0 引言

為更好滿足用戶的用電需求，智能變電站應(yīng)運而生。本文針對智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法[1]進(jìn)行深入研究，簡單介紹二次回路常用的兩種故障檢測方法和診斷流程，重點介紹SV鏈路故障診斷方法、交流回路故障診斷方法以及保護(hù)動作故障診斷方法，并設(shè)計實驗，將本文介紹的故障診斷方法與傳統(tǒng)故障診斷方法進(jìn)行對比，以證明本文研究的故障診斷方法的高效性和精準(zhǔn)性，能夠有效減少安全事故的發(fā)生概率，維護(hù)智能變電站系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，減少維修費用。

1 傳統(tǒng)智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障檢測方法

常用的智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障檢測方法有安裝萬用表和外加電源法兩種。安裝萬用表是傳統(tǒng)的檢測方法，萬用表是常見的檢測工具，不僅可以檢測二次回路各個節(jié)點的連接狀況，還可以測量某一段電氣回路的電流與電壓。但在實際檢測工作中，依賴萬能表檢測繼電保護(hù)二次回路隱藏故障的誤差較大，只能應(yīng)用于普通的二次回路檢測，而不適用于高危險回路的檢測。外加電源法是一種高精度的二次回路檢測方法，通過外加電源構(gòu)建閉合回路，模擬常見的短路故障，獲取電路節(jié)點兩端的電流波形和電壓波形，還可以測量鏈路的傳輸頻率，為繼電保護(hù)二次回路隱藏故障的診斷提供了實時、準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，提高了診斷精準(zhǔn)率，是以傳統(tǒng)檢測方法為基礎(chǔ)研發(fā)出來的新型檢測方法[2]。

2 新型智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法

智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法主要分為SV鏈路故障診斷方法和交流回路故障診斷方法、保護(hù)動作故障診斷方法3種，其中，SV鏈路故障診斷方法針對鏈路隱藏故障，交流回路故障診斷方法針對普通電路和節(jié)點隱藏故障，保護(hù)動作故障診斷方法適用于保護(hù)裝置本身故障的診斷。在智能變電站開始運行后，繼電保護(hù)二次回路會對一次設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)生改變或有異常時，系統(tǒng)大致判斷隱藏故障類型，選擇相應(yīng)的故障診斷方法進(jìn)行進(jìn)一步的故障診斷、故障位置鎖定以及故障清除。

2.1? ? SV鏈路故障診斷方法

SV鏈路是智能變電站工作系統(tǒng)中的傳輸鏈路，通過傳輸系統(tǒng)可識別的SV信號實現(xiàn)系統(tǒng)間的信息傳遞。因此，當(dāng)SV鏈路出現(xiàn)隱藏故障時，不僅鏈路本身的故障信息無法傳遞，還會限制系統(tǒng)的傳輸功能，導(dǎo)致智能變電站無法正常工作，信息無法傳遞可能會導(dǎo)致更大的故障。因此，制定SV鏈路的故障診斷措施尤為重要。為克服SV鏈路發(fā)生故障無法傳遞故障信息這一困難，首先對SV信號的接收端進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，若接收端在規(guī)定時間范圍內(nèi)沒有收到相應(yīng)的SV信號，則默認(rèn)SV鏈路發(fā)生故障并發(fā)送相應(yīng)的故障指令，系統(tǒng)會緊急處理故障，盡量較小損失。然后對SV鏈路的運行參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)置，當(dāng)檢測到的SV鏈路參數(shù)與預(yù)設(shè)置參數(shù)出現(xiàn)不一致時，檢測系統(tǒng)會自動觸發(fā)故障警告，系統(tǒng)將介入到SV系統(tǒng)中，將監(jiān)測頻率與設(shè)置頻率進(jìn)行對比分析，明確故障發(fā)生的時間以及故障位置，從而提高二次回路隱藏故障的診斷效率，有利于設(shè)備的檢修和維護(hù)[3]。

2.2? ? 交流回路故障診斷方法

交流回路發(fā)生故障的主要現(xiàn)象有節(jié)點連接斷開、回路斷線相的相電壓下降而其他兩相的相電壓正常、萬用表指示不正常等。針對普通電路和節(jié)點隱藏故障診斷，交流回路故障診斷相較于SV鏈路故障診斷難度系數(shù)較低，通過對比監(jiān)測數(shù)據(jù)和保護(hù)裝置數(shù)據(jù)，從而判斷交流回路是否存在故障。交流回路診斷方法采用雙重保護(hù)措施，在進(jìn)行故障診斷的同時，也能對診斷系統(tǒng)本身進(jìn)行保護(hù)。除此之外，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的采樣采用雙AD采樣方式，通過合并單元實現(xiàn)A/D線路的轉(zhuǎn)換，可以對兩個AD進(jìn)行同時采樣，從而獲得兩路的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電流、電壓等監(jiān)測數(shù)據(jù)的同步對比，經(jīng)過監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析，判讀數(shù)據(jù)參數(shù)是否在正常參數(shù)浮動范圍內(nèi)，若超出正常范圍，則可認(rèn)定故障發(fā)生在交流回路內(nèi)，從而根據(jù)基本異常現(xiàn)象判斷交流回路故障類型，細(xì)化檢測數(shù)據(jù)異常區(qū)域，確定發(fā)生故障的回路位置，將診斷結(jié)果發(fā)送到保護(hù)系統(tǒng)，以便維修人員進(jìn)行故障的清除處理。

2.3? ? 保護(hù)動作故障診斷方法

保護(hù)動作故障診斷方法以裝置的監(jiān)測狀態(tài)為判斷指標(biāo)，遵循一致性原理，保證保護(hù)裝置的保護(hù)時間差和動作的一致性，通過對比模擬量和校驗開關(guān)量，判斷保護(hù)裝置所發(fā)出的保護(hù)動作是否正確的同時，確保保護(hù)裝置的運行時間。若保護(hù)裝置的保護(hù)動作超過了正常范圍，則認(rèn)為保護(hù)裝置內(nèi)部發(fā)生了故障，根據(jù)模擬量和開關(guān)量與正常值的比對結(jié)果，尋找差異量進(jìn)行診斷分析，確定錯誤保護(hù)動作和開關(guān)閉合情況，提醒系統(tǒng)排除故障，若系統(tǒng)本身無法解決，需要人工參與，會向系統(tǒng)發(fā)送指令，對系統(tǒng)的全方面維護(hù)發(fā)揮了巨大作用。

3 實驗對比

3.1? ? 實驗?zāi)康?/p>

為檢測本文研究的智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法的診斷效果，選用傳統(tǒng)人工故障診斷方法和本文研究的故障診斷方法，對已知相同故障的繼電保護(hù)二次回路進(jìn)行故障檢測，對比二者之間的診斷效率和診斷準(zhǔn)確率。

3.2? ? 實驗方法

模擬智能變電站系統(tǒng)的工作環(huán)境，設(shè)置6種常見且典型的繼電保護(hù)二次回路隱藏故障，在相同的實驗環(huán)境中，采用本文研究的診斷方法和傳統(tǒng)診斷方法，對每種故障進(jìn)行500次診斷，統(tǒng)計兩種方法應(yīng)對6種故障時的診斷效率和診斷準(zhǔn)確率。

3.3? ? 實驗結(jié)果與分析

根據(jù)上述實驗方法，在實驗環(huán)境下進(jìn)行對比實驗，得到的實驗結(jié)果如圖1所示。

根據(jù)圖1可以明顯看出，本文研究的智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法的診斷效率和診斷準(zhǔn)確率明顯高于傳統(tǒng)的人工診斷方法，能夠及時、準(zhǔn)確地確定故障原因和故障位置，為清除故障、維護(hù)智能變電站系統(tǒng)穩(wěn)定運行做出了巨大貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

本文通過對智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法進(jìn)行深入研究，為保證智能變電站系統(tǒng)運行安全、提高設(shè)備工作效率、控制智能變電站運行成本提供了保障。當(dāng)前的故障診斷技術(shù)仍有不足，還有很大的優(yōu)化空間，想要順應(yīng)時代發(fā)展，滿足用戶更高的需求，就要改進(jìn)與升級智能變電站繼電保護(hù)二次回路隱藏故障診斷方法。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 白一含.淺議智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)[J].綠色環(huán)保建材，2018（5）：232.

[2] 葉遠(yuǎn)波，紀(jì)陵，黃太貴，等.面向狀態(tài)檢修的智能變電站二次設(shè)備公共信息模型擴(kuò)展研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2018（18）：49-58.

[3] 劉琨，黃明輝，李一泉，等.智能變電站故障信息模型與繼電保護(hù)在線監(jiān)測方法[J].電力自動化設(shè)備，2018（2）：210-216.

收稿日期：2020-06-05

作者簡介：何德恩（1971—），男，四川蓬溪人，工程師，研究方向：繼電保護(hù)試驗及故障處理。