智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

唐曉麗

[摘? ? 要]隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，大部分?jǐn)?shù)據(jù)、信息等資源已經(jīng)實(shí)現(xiàn)共享。利用這些新技術(shù)和新信息，變電站正逐漸變得更加智能化。與傳統(tǒng)智能變電站相比，智能變電站的運(yùn)行效率有了很大的提高。這就要求在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中切實(shí)有效的配備與之相對(duì)應(yīng)的繼電保護(hù)二次回路，以此來(lái)從根本上有效確保電力系統(tǒng)安全平穩(wěn)的運(yùn)行。不斷增強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的適用性和容錯(cuò)性，進(jìn)一步提高在線監(jiān)測(cè)與故障診斷的質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]智能變電站;繼電保護(hù);二次回路;監(jiān)測(cè);診斷

[中圖分類號(hào)]TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）10–00–03

On Line Monitoring and Fault Diagnosis Technology of Relay

Protection Secondary Circuit in Intelligent Substation

Tang Xiao-li

[Abstract]With the rapid development of science and technology， computer technology and communication technology in China， most data， information and other resources have been shared. Using these new technologies and information， the substation is gradually becoming more intelligent. Compared with the traditional intelligent substation， the operation efficiency of intelligent substation has been greatly improved. This requires that the corresponding relay protection secondary circuit should be effectively equipped in the operation process of the power system， so as to fundamentally and effectively ensure the safe and stable operation of the power system. Continuously enhance the applicability and fault tolerance of on-line monitoring and fault diagnosis technology， and further improve the quality of on-line monitoring and fault diagnosis.

[Keywords]intelligent substation; relay protection; secondary circuit; monitor; diagnosis

1 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)二次回路概述

1.1 電力系統(tǒng)繼電器二次保護(hù)電路的優(yōu)點(diǎn)

高安全性。二次繼電保護(hù)電路是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中，能源系統(tǒng)雖然得到了優(yōu)化，但在某些方面仍然采用傳統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)，導(dǎo)致能源系統(tǒng)運(yùn)行中存在諸多波動(dòng)因素，影響系統(tǒng)質(zhì)量。現(xiàn)在二次繼電保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)適應(yīng)了時(shí)代發(fā)展的需要。通過(guò)不斷地更新和優(yōu)化，可以更好地識(shí)別和處理系統(tǒng)故障，減少危險(xiǎn)事故，提高電力系統(tǒng)的安全性和功能性。

性能強(qiáng)。大多數(shù)二次繼電保護(hù)電路有絕緣材料保護(hù)（圖1）。這些絕緣材料具有很強(qiáng)的抗腐蝕性能，即使在外界環(huán)境中也不會(huì)發(fā)生較大的化學(xué)變化，從而提高了信號(hào)采集的效率，保證了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行[1]。通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，二次繼電保護(hù)電路可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，并能快速分析缺陷并制定合理的解決方案，從而降低缺陷對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響，并系統(tǒng)地提高能源系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

1.2 二次回路在線監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)分析

為了有效地在線監(jiān)測(cè)二次回路，需要獲取合理的線路運(yùn)行信息，并在此基礎(chǔ)上對(duì)收到的信息進(jìn)行綜合分析。一般來(lái)說(shuō)，在線二次回路監(jiān)控系統(tǒng)由主站系統(tǒng)和站設(shè)備組成。主站系統(tǒng)通常直接放置在省調(diào)度端上，對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行了清晰定義，可以有效避免變電站智能設(shè)備結(jié)構(gòu)等一些問(wèn)題，也可以使用互聯(lián)網(wǎng)信息記錄設(shè)備作為數(shù)據(jù)收集的來(lái)源。在新建智能變電站的過(guò)程中，電力企業(yè)還可以直接使用檢測(cè)系統(tǒng)和診斷設(shè)備作為數(shù)據(jù)采集的來(lái)源。此外，站點(diǎn)還必須完成信息的收集、分類和過(guò)濾。在通信網(wǎng)絡(luò)異常的情況下，設(shè)備可以快速收集不規(guī)則的相關(guān)信息，并以文件夾的形式發(fā)送到各個(gè)發(fā)送終端的主站系統(tǒng)。完成對(duì)所有異常信息的綜合診斷后，可直接在界面上顯示診斷結(jié)果。

2 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中常見(jiàn)的二次回路檢測(cè)方法

在二次回路檢測(cè)中，通常使用萬(wàn)用表。根據(jù)檢測(cè)，用萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)電流回路的連接情況，保護(hù)板電流連接兩端加電流1A后，若顯示電流值大于1A，說(shuō)明當(dāng)前系統(tǒng)電路正常連接，系統(tǒng)有電路開(kāi)路故障。但從二次回路檢測(cè)的當(dāng)前情況來(lái)看，這種檢測(cè)方法并不能有效判斷電流互感器的極性。當(dāng)普通屏蔽電流端子接地時(shí)，流經(jīng)電流表的電流可直接在地與屏蔽之間形成回路。此時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中，檢查員可以斷開(kāi)電流連接并在兩端施加1A的電流。如果電流表指示值大于1A，則說(shuō)明電路系統(tǒng)運(yùn)行正常，傳輸系統(tǒng)可能存在開(kāi)路故障。

通過(guò)對(duì)這種二次循環(huán)缺陷檢測(cè)方法的分析，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法基于人工檢測(cè)技術(shù)，缺乏過(guò)分依賴經(jīng)驗(yàn)的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中可能存在一些誤差。

互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控信息類型：二次設(shè)備運(yùn)行信息包括關(guān)鍵部件在線異常信息和自動(dòng)檢測(cè)信息。當(dāng)輔助設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，此信息不能保證完整的診斷。為了更好地診斷，相關(guān)部門應(yīng)針對(duì)二次設(shè)備的具體運(yùn)行情況和當(dāng)前存在的問(wèn)題，互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控信息大致分為3類：設(shè)備相關(guān)信息、告警信息、防護(hù)相關(guān)信息[2]。

設(shè)備運(yùn)行信息是指自動(dòng)檢測(cè)信息，如進(jìn)料溫度、電壓溫度、設(shè)備運(yùn)行溫度等。它還包括有關(guān)設(shè)備開(kāi)關(guān)值、線電流和差分電流，以及樣本值的信息。通過(guò)監(jiān)測(cè)設(shè)備信息，可以獲得大量信息，為設(shè)備維修后提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

報(bào)警信息通常包括設(shè)備問(wèn)題，如電氣報(bào)警和連接，更換質(zhì)量問(wèn)題，COOSE檢修不一樣、開(kāi)入量不正常或者鏈路斷開(kāi)等開(kāi)關(guān)量方面的問(wèn)題，還涉及CT或PT斷線、SV鏈路斷開(kāi)或者SV檢修狀態(tài)不正常等采樣值方面的問(wèn)題。如果二次回路使用過(guò)程中出現(xiàn)這些問(wèn)題，相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)查明問(wèn)題原因，迅速對(duì)裝置進(jìn)行評(píng)估，準(zhǔn)確查找。糾正后應(yīng)給予維修人員相關(guān)指導(dǎo)，以提高工作效率和設(shè)備的維修質(zhì)量。

保護(hù)動(dòng)作信息通常包括保護(hù)輸出信號(hào)和動(dòng)作信號(hào)。

3 基于外部電源的二次鏈檢測(cè)方法

基于外部能量定律的二次回路檢測(cè)方法有助于提高二次回路檢測(cè)的準(zhǔn)確性。一旦使用了這種檢測(cè)方法，研究人員就可以在高壓設(shè)備之間設(shè)置短路點(diǎn)和使用外部電源創(chuàng)建閉合環(huán)來(lái)模擬電路中的常見(jiàn)缺陷。這種缺陷建模方法允許研究人員及時(shí)獲得電流的波形和通過(guò)分析波形來(lái)確定檢測(cè)結(jié)果的次級(jí)電壓回路。變壓器端口電線的可靠性也需要檢查人員注意。一旦確認(rèn)二次回路沒(méi)有開(kāi)放，檢查員就可以分析高壓一側(cè)與交流電源連接后的電壓和電流變化。在分析了次級(jí)鏈?zhǔn)竭B接后，檢查員必須及時(shí)檢查電流互感器和電壓互感器的極性。在此基礎(chǔ)上，檢查員還可以完成對(duì)母線保護(hù)方向、高頻保護(hù)方向和縱向保護(hù)方向的檢查。

4 隱藏的次生風(fēng)險(xiǎn)及消除方法

首先，由電力系統(tǒng)檢修不當(dāng)造成的二次回路故障。例如，當(dāng)通過(guò)變壓器電流檢測(cè)次級(jí)鏈?zhǔn)蕉丝跁r(shí)，端口可能因連接保護(hù)工作的低效或過(guò)度力量而損壞。許多人在解決問(wèn)題的過(guò)程中通常只處理表面缺陷，這些缺陷并沒(méi)有被深層科技有效消除。其次，技術(shù)變革和建設(shè)項(xiàng)目帶來(lái)的故障和風(fēng)險(xiǎn)。如果二次線路不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可能會(huì)導(dǎo)致與操作人員級(jí)別直接相關(guān)的故障。

二次回路故障應(yīng)引起足夠的重視和認(rèn)真控制。分析波導(dǎo)文件或機(jī)組人員的參數(shù)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障。其方法主要包括以下幾個(gè)方面：①通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)記錄器的分析，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障。②通過(guò)對(duì)錄波器數(shù)據(jù)的分析，可以有效判斷是區(qū)域性故障還是內(nèi)部故障。③及時(shí)修復(fù)設(shè)備故障，通過(guò)檢查錄音設(shè)備的波形來(lái)判斷設(shè)備是否工作正常。④還應(yīng)檢查電線末端是否損壞。⑤檢查電流互感器是否正常，以便及時(shí)消除對(duì)它們安全的威脅，盡量減少無(wú)意識(shí)行為和發(fā)電機(jī)功能障礙的嚴(yán)重影響。

為了確保二級(jí)繼電器保護(hù)電路在目前的工作過(guò)程中確實(shí)有效，它必須在負(fù)荷測(cè)試中進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)試當(dāng)前的工作負(fù)荷。最大工作負(fù)載不應(yīng)超過(guò)額定負(fù)載的5 %，如果出現(xiàn)過(guò)載，應(yīng)更換額定負(fù)載的二級(jí)繼電器保護(hù)電路。

5 電源電路繼電器二次保護(hù)電路的維修保養(yǎng)措施

5.1 處理CT電路的缺陷

（1）在檢查損壞的CT電路之前，工作人員應(yīng)制訂適當(dāng)?shù)陌踩?jì)劃，以確保人員的人身安全。確保計(jì)算機(jī)電路在處理CT缺陷時(shí)牢固地接地。

（2）必須停止CT電路中的二次短路，以糾正計(jì)算機(jī)本體論的故障。然后，根據(jù)計(jì)算機(jī)短路的狀態(tài)，逐漸確定可能的開(kāi)放空間，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)糾正這個(gè)缺陷。

5.2 處理PT電路的缺陷

在研究PT電路的缺陷時(shí)，必須測(cè)試熔斷器、開(kāi)關(guān)和輔助連接最薄弱的部分。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以手動(dòng)更換。當(dāng)它關(guān)閉時(shí)，測(cè)量電路就會(huì)關(guān)閉。如果現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到電壓狀態(tài)異常，應(yīng)事先制訂安全計(jì)劃，并適當(dāng)?shù)仡A(yù)先確定PT容器的檢測(cè)。

5.3 注意直流電路的缺陷

處理電線缺陷最有效的方法是保存啟發(fā)式：試著分別從每個(gè)直流線路中提取能量。如果直流線路出現(xiàn)故障，就可以假設(shè)直流通過(guò)連續(xù)地通電接地，可以在簡(jiǎn)單地電線中找到自己的位置，找到故障的原因并解決。

5.4 注意繼電鏈條的安裝和校正

為了確保轉(zhuǎn)播周期的安全和有效運(yùn)行，需要做以下事情：①確保產(chǎn)品的質(zhì)量;②轉(zhuǎn)播保護(hù)了二次電路的安裝和修正。在恢復(fù)二次電路時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查安裝的設(shè)備，以確認(rèn)每個(gè)二次電路中的通信節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度，并檢查每個(gè)電纜的絕緣材料是否符合要求，并檢查背景監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)。連接的任何問(wèn)題都可能對(duì)繼電鏈條的正常功能產(chǎn)生一定的影響;③必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)和改進(jìn)，需要建立和完善數(shù)據(jù)庫(kù)，完善數(shù)據(jù)錄入功能，提高繼電保護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定性，以保證自動(dòng)化系統(tǒng)最有效的運(yùn)行。

5.5 建立缺陷處理體系，提高專家資質(zhì)

隨著新材料和新設(shè)備在內(nèi)的一系列國(guó)際技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行中的快速應(yīng)用，解決這一問(wèn)題，能源技術(shù)必須創(chuàng)造一個(gè)平臺(tái)，設(shè)備轉(zhuǎn)移缺乏電路設(shè)備次要真正監(jiān)控管理時(shí)間，加強(qiáng)自身能力。按照經(jīng)理的要求進(jìn)行一定的技術(shù)培訓(xùn)，掌握了這一點(diǎn)，使其擅長(zhǎng)防御中繼器的操作。一旦搜索結(jié)束，可以批準(zhǔn)測(cè)試方法，以建立鼓勵(lì)和懲罰機(jī)制，以繼續(xù)提高安全設(shè)備的使用，提高參與者應(yīng)對(duì)緊急情況和減少故障損失的能力。

5.6 檢查二級(jí)中繼站電路

應(yīng)用繼電器保護(hù)可以更好地保證電力系統(tǒng)的功能，因此加強(qiáng)繼電器保護(hù)特別重要。尤其是差動(dòng)保護(hù)裝置需要加強(qiáng)控制和減少問(wèn)題的數(shù)量。

（1）變壓器負(fù)載維護(hù)。長(zhǎng)時(shí)間使用變壓器過(guò)載不僅會(huì)降低生產(chǎn)力，而且會(huì)減少設(shè)備的壽命，出現(xiàn)更多的負(fù)面影響。因此，為了延長(zhǎng)變壓器的壽命，必須定期維護(hù)和控制變壓器的負(fù)荷。同時(shí)，可以優(yōu)化差分防御特性，并提供合理的電流控制。

（2）變壓器質(zhì)量檢驗(yàn)。變壓器的質(zhì)量在提高電力系統(tǒng)的安全性方面起著重要作用。因此，在選擇變壓器時(shí)，控制器的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格考慮到實(shí)物系統(tǒng)的需要。例如，在測(cè)量中保護(hù)裝置時(shí)，如果電流過(guò)大，可以選擇多個(gè)變壓器，使它們之間的間隔較短，剩余差異問(wèn)題和最大化磁飽和度。

（3）選擇電流互感器。電流互感器必須根據(jù)電力系統(tǒng)類型和差動(dòng)保護(hù)機(jī)制合理選擇。使用的變壓器的系數(shù)通常為10或15。當(dāng)穩(wěn)定流發(fā)生短路時(shí)，電流是有限的。在這一點(diǎn)上，二級(jí)負(fù)載誤差必須穩(wěn)定在10 %左右，以減少出現(xiàn)問(wèn)題的可能性。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著智能電阻技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的二次回路正在逐漸被通信網(wǎng)絡(luò)所取代，促進(jìn)了二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和自動(dòng)化的發(fā)展。主管機(jī)關(guān)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)缺陷的監(jiān)測(cè)、分析和診斷，不斷提高效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔陳龍.淺議智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[J].電子測(cè)試，2020（2）：92，104-105.

[2] 鄒立鑫.淺議智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)[J].中國(guó)科技投資，2019（21）：86.