淺議智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術

陳茜 李曉黎 劉林

摘 要：為能夠有效提高智能變電站繼電保護二次回路的可靠性，本文將提出一種基于多參信息量的繼電保護二級回路在線監測與故障診斷架構。此系統中將會對智能變電站SV、GOOSE、MMS報文進行實時監測分析，進而從中獲取到智能變電站過程層和站控層鏈路異常信息特征，最終指明SV、GOOSE網絡斷鏈、數據異常等問題的預警策略，以期能夠為業內人士提供理論參考。

關鍵詞：智能變電站;繼電保護二次回路;在線監測;故障診斷

安徽省境內某110kV內橋接向變電站中出現10kV饋線故障，引起2號主變發生差動保護動作。在事件發生后，檢修人員及時對故障情況進行檢修，確定故障是由2號主變在前一次運維時，運維人員在更換裝置SV板后，為能夠有效配置MU電流通道極性，但實際橋開關CT一次極性直線Ⅰ號母線，所以在進行差動保護動作時，2號主變橋開關出現CT二次極性錯誤。該問題并非是在2號主變發生差動保護動作時才得以表現，而是一直存在變電站中，只是由于該變電站平時負荷相對較小，所以為能夠及時發現，但在卻在區外故障較大穿越電流情況下產生差流，引發差動保護誤動問題。為避免再一次發生該種情況，本文將對智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術進行分析闡述，確保智能變電站的平穩有序運行。

1 在線監測系統組成

在智能變電站中，在線監測與診斷系統主要分為主站系統和端站設備兩個層次。其中主站系統主要布置在調度端，作用是對完成預處理的數據信息進行深入分析處理，同數據庫中的預設數據進行匹配對比，確定智能變電站中存在的故障情況【1】。在端站設備方面，其在系統中主要負責對智能變電站的運行數據采集、電力分配數據預處理以及數據歸納等工作內容，一旦發生端站設備與主站系統失聯的情況，那么端站設備便會同時完成數據收集和故障診斷功能。端站設備在完成數據收集后，其會對數據進行預處理，并自動生成相應的報告文件，之后將報告文件發送給主站系統，主站系統將會根據報告文件來進一步判斷智能變電站是否存在故障情況。通過在線監測與故障診斷系統，將可以有效降低工作人員的工作量，提高工作效率和診斷精準性，確保智能變電站故障的及時發現和處理。

2 在線監測信息種類

2.1 警告信息

通常來說，警告信息的主要分為開關量異常警告、采樣值異常報告以及設備異常報告三類。其中開關量異常警告主要包括GOOSE鏈路中斷、開關量異常以及GOOSE檢修不一致等;采樣值異常報告主要包括SV異常信息、SV檢修狀態不一致、SV鏈路中斷以及CT/PT斷線等;設備異常報告主要包括異常閉鎖、異常失電等。該些問題均是繼電保護二次回路常見異常報告信息，在線監測與故障診斷系統在發出異常警告信息后，工作人員應及時對故障情況進行評估排除處理。

2.2 設備運行信息

設備運行信息是在線監測與故障診斷系統重要的數據來源之一，其主要包括采樣數據、開關量數據以及設備自檢數據等。主要包括設備運行溫度、電源電壓、支路電流等。通過該些數據信息，在線監測與故障診斷系統可以通過與數據庫中預設參數的匹配來快速判斷設備的異常運行情況，并將異常運行數據進行及時記錄、存儲，為后續檢修與故障診斷提供有效的數據支持。

2.3 SV/GOOSE狀態信息及動作保護

SV狀態信息和GOOSE狀態信息均不是由電氣設備運行過程中自行產生的，而是一種診斷數字化報文以及報文格式所產生的記錄文件。其中SV狀態信息主要包括相位精度、雙AD一致性、幅值精度以及數據有效性等，繼電保護二次回路在發生故障情況后，SV狀態信息和GOOSE狀態信息便會出現亂碼、缺失或者過長等情況，通過對兩種狀態信息進行監控分析，可以及時確定智能變電站是否存在故障情況【2】。而動作保護信息主要是指動作信號和動作出口信號等信息。

3 在線監測與故障診斷原理

3.1 SV/GOOSE鏈路診斷原理

在線檢測與故障診斷系統在間隔一段時間未接收到有效的SV/GOOS狀態信息后便會自行發出告警信息。針對網采、網跳回路的在線檢測，系統會通過分析對比發送方和多個接收方之間鏈路的狀態信息來達成監測效果，然后根據各設備所發出的鏈路告警高溫來確定鏈路異常位置【3】。針對直采回路，雖然系統無法達成鏈路的直接對比監視效果，但卻可以通過預設內容來列舉出所有可能存在異常的位置，并綜合其他二次設備來共同判斷各異常位置的故障幾率，為工作人員故障評估工作提供重要參考。

3.2 交流回路狀態診斷

交流回路狀態診斷會主要是通過報文記錄裝置和繼電保護裝置所采集的交流數據進行綜合分析診斷。智能變電站大多采用雙AD采樣，可以通過繼電保護裝置通過MMS上送的雙AD采樣數據來判斷數據的一致性，若是確定不一致情況，將會直接發出告警信息，同時判斷指明繼電保護裝置中異常二次回路。

3.3 保護動作診斷

在線監測與故障增多系統會通過分析AB套保護裝置動作行為的一致性來判斷繼電保護裝置動作行為是否存在故障情況。具體監測內容包括有繼電保護裝置的動作元件運行數據和出口時間數據等，將該些數據信息與GOOSE狀態信息中的數據進行對比分析，最終綜合判斷繼電保護裝置保護動作的正確性。

4 實際應用

在智能變電站實際運行過程中，繼電保護裝置輸入開關量的二次回路會產生保護信號、閉鎖信號等信號信息，在線監測與故障診斷系統則會在運行過程中對該些信號信息進行實時收集匯總，然后基于SV/GOOSE鏈路診斷、交流回路狀態診斷、保護動作診斷等原理對繼電保護二次回路的實際運行狀態進行全面檢查判斷。例如，系統在對繼電保護二次回路監測過程中，會先對繼電保護裝置的輸入開關量運行狀態信息進行全面分析監測，即若是繼電保護裝置出現斷路器失靈等情況，那么系統便會對繼電保護裝置的保護動作進行診斷，判斷繼電保護動作與GOOSE狀態信息是否一致，若是不一致則可以確定繼電保護裝置存在故障情況，進而深入判斷繼電保護裝置故障點，并結合數據庫中的預設數據信息給出故障點解決參考建議。另外，在線監測與故障診斷系統在對繼電保護裝置二次回路進行評估診斷時候，其主要是采用雙AD的方式進行實時數據采樣，然后與數據庫中的閥值數據進行比對分析，若是比對信息出現差值情況，則代表繼電保護裝置二次回路存在異常故障情況，需要及時采用相應的解決措施。

5 結語

為能夠有效提高智能變電站繼電保護二次回路的可靠性，本文結合當今智能變電站繼電保護二次設備的實際情況，提出一種在線監測與故障診斷系統的設計理論，為后續的在線監測與故障診斷系統的相關體系提供理論指導。最終結合實際應用情況來看，在應用在線監測與故障診斷系統后，可有效提高智能變電站繼電保護二次監測診斷的精確性和有效性，降低智能變電站運維管理過程中人力需求，降低運維人員工作強度，提高工作效果，所以值得在當今社會進行普及應用。

參考文獻：

[1]楊曉西.淺議智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術[J].中國新技術新產品，2017（021）：68-69.

[2]鄒立鑫.淺議智能變電站繼電保護二次回路在線監測與故障診斷技術[J].中國科技投資，2019（021）：86.

[3]吳濤.變電站繼電保護二次回路的設計，實施及相關問題研究[D].長春工業大學，2019.