智能電網二次設備狀態監測內容分析

王堃，張立中，馮國禮，劉家琦

（國網寧夏電力有限公司信息通信公司，寧夏 銀川 750001）

1 背景介紹

智能電網涵蓋的范圍十分廣泛，包括電力監管、軟硬件的研發和應用、系統運行等內容。在電力系統日益完善、電力體制不斷革新的過程中，為了使電網能夠滿足安全性、經濟性、穩定性方面的要求，應積極引入最新的技術，搭建統一的信息平臺，在此基礎上進行有效的監控和分析。過去的調度系統僅涉及到一次系統信息，難以跟上智能化、集成化的步伐，一體化調度系統應該將一、二次系統信息都涵蓋在內，完成對二者的建模、信息采集等工作。當前最先進的智能電網調度系統能夠對二次設備進行監視和分析，但僅能采集繼電保護設備、故障錄波器的信息。未來，二次設備的檢修會朝著智能化方向發展，而相關信息的采集和監測是狀態檢修的前提。如果能夠對二次設備進行智能化的檢修，就能夠避免很多傳統的檢驗項目和工作，節省檢修成本、縮短檢修導致的停電時間，同時使二次設備能夠更加可靠的運行。鑒于此，本文對二次設備運行狀態的監測展開了研究和分析。

2 當前電網二次設備運行情況

在現實中，二次設備導致電網故障的事件層出不窮。對二次設備的異常分析可知，根本因素是調試人員經驗、設計部門、廠商及電網基礎建設等有待完善。針對局部區域設備缺陷的研究表明，硬件方面的缺陷占比高于50%，剩下的缺陷以軟件和運行管理為主。其中，常見的設備故障包括了死機、重啟，以及零部件老化、通信不穩定等。動態跟蹤二次設備的運行狀態，能夠有效的降低其故障率，減輕傳統檢修工作負擔。二次設備狀態檢修，需要利用自動化的監測以及自診斷技術，綜合應用各方面的歷史資料，完成二次設備的評估，據此編制檢修方案。狀態檢修的核心體現為設備狀態監測、診斷以及檢修決策。其中，狀態監測是檢修的前提；設備診斷需要利用監測出的狀態，兼顧設備的歷史信息，綜合應用各種技術，反映出設備的實際狀況。

3 二次設備狀態監測內容

3.1 電源系統監測

電源系統發生異常狀況，有可能造成二次系統的徹底崩潰，通常情況下，電源系統都是獨立的，然而就二次設備系統而言，電源系統是非常重要的構成部分之一。另外，電源系統的故障率和原因，這兩方面的信息同樣需要統計，針對這一系統的監測內容包括：在線監視直流電源系統母線正對地絕緣、在線監視直流電源系統母線負對地絕緣、直流電源系統母線正電壓、直流電源系統母線負電壓、在線監視直流電源系統各支路正對地絕緣、在線監視直流電源系統各支路負對地絕緣、直流電源系統備用控制母線電壓、蓄電池電壓、直流電源系統合閘母線電流、蓄電池電流、蓄電池充放電記錄、蓄電池溫度補償。在現實中，電源監測系統通常都會集成各式各樣的霍爾傳感器，在CPU的控制下運行，從而采集各方面的數據，然后運用科學的傳輸技術，把數據發送給告警中心。主站端和廠站端的電源系統并不是完全相同的，一般來說前者采用的是交流供電方式，驅動計算機服務器及通信設備的運行，而后者通過直流方式供電，其核心在于保持三相負載的均衡，避免供電電壓出現大幅的波動，保障優質的供電。

3.2 設備開入開出回路監視

在二次設備工作時，松動、接觸不良等缺陷難以察覺到，尤其是智能變電站技術的廣泛應用，使很多設備就地部署，在惡劣的工況下運行，發生二次回路接觸不良缺陷的可能性很高。若這樣的缺陷出現在保護出口回路上，就會出現保護拒動的問題。

當前，針對開入開出回路，主要利用雙重化的采集配合數據辨識技術對其進行監視。在二次回路監視這一事項上，隨著變電站智能化水平的提高，其監測的主要對象將會變成智能組件和通信狀況。

3.3 互感器二次回路的監視：TA和TV斷線告警監視

保護電流互感器（TA）二次回路容易發生接觸不良缺陷，即便是常規檢驗也難以察覺到。在正常狀況下，TA二次回路中的電流不為零，若該回路中產生了接觸不良問題，接觸電阻因此而提高，局部部位出現嚴重的溫升現象。如此一來，接觸面加速氧化，導致接觸電阻進一步提高，由此陷入到惡性循環中，進而引發開路故障，出現保護拒動或誤動事件，嚴重時絕緣擊穿，設備報廢，甚至是造成人身安全事故。

對于上述問題，可以采用導體溫度測量紅外測溫，判斷有沒有發生接觸不良的問題，并準確的定位缺陷。若檢查出同一電流回路中兩個位置的溫度存在明顯的差異，此時就需要對TA二次負載進行檢測。然而，這一方案只能通過巡檢方式實現，不能通過在線監測實現。在線監測的原理，是基于電流回路的不同信號進行邏輯判斷，比較交流信號數值，舉例來說，三相電流長期的失衡，采用負序電流和零序電流綜合判斷等方法發現預告問題，馬上予以排查。電壓互感器（TV）斷線故障，利用監控設備獲取三相電流、電壓等數據，然后進行邏輯綜合判斷，就能夠及時的發現并給出警告信息。

3.4 二次設備系統絕緣監視

二次電纜處在惡劣環境下，絕緣性能老化速度加快，這一問題的常用監測手段，是采用絕緣檢測裝置跟蹤評估支路的絕緣性能，而該方法能夠檢測出的最大絕緣數據偏小，通常是幾十KΩ，而保護裝置需要回路絕緣超過1MΩ，所以這種方法在該場景下并不太適用，結合實際的需求研究新的監測方法是很有必要的。

3.5 二次設備通信通道狀態監測

變電站內布置的各種裝置，比如直流屏、智能電能表等，其在運行的過程中，會利用通信網絡發送遙測、遙信、遙控、故障等多方面的信息，尤其是在異常狀況下，需要傳輸的信息更多。具體的通信方式包括：簡單串行通信（如RS-232，RS-422，RS-485）、現場總線方式(CAN，longwords等)、以太網通信（電纜、光纖）。利用裝置通道異常告警監視方法，可以動態的跟蹤設備通信通道狀況。

這種方法能夠自動的監視和統計設備的通信通道異常狀況，提供異常告警的發生時間、狀態及其持續時間等方面的信息；通道異常告警信息可以根據裝置來自定義；上述數據的歷史信息會被自動保存起來，方便后續的查詢，以及總計發生次數和故障率等數據的計算。最后，監測信息和統計結果發送給調度端，在后續的設備考核過程中使用。

3.6 二次設備工況監測

工況監測的對象主要為二次設備軟硬件系統資源，通過它能夠反映出實時的CPU 的使用率、內存容量、磁盤空間等，除此之外，還能夠設定資源使用率的上限，一旦實際使用率達到該上限時，就會提供警報信息。在以往，針對二次系統研究以其整體可靠性為主，而如今更加強調的是從系統設計以及元件重要性方面著手，以找到薄弱之處，為設計者編制更加合理的設計方案指明方向，同時使系統能夠更加可靠的運行；除此之外，兼顧系統設計和元件的重要性，有助于促進維修資源分配的優化，在此基礎上編制更加科學、合理的維護計劃。

3.7 二次設備軟件版本和校驗碼監測

為使二次設備能夠更加可靠的工作，保障設備功能是一致的，應該及時的升級二次設備軟件版本，利用記錄管理功能。一旦出現軟件功能問題，交由供應商將設備拿回去維修。對軟件版本進行有效的監視，能夠促進現場設備管理成效的改善，對各個時期的各種二次設備進行分類管理，將設備歷史信息管理工作嚴格的落實到位。

4 結語

調度一體化模式的應用推廣對調度系統集成二次設備狀態監測運行狀況監測功能有推動作用。本文對二次設備狀態監測的功能進行了探討，分析了電網中的二次設備狀態監測的問題，提出了關于二次設備狀態監測功能的建議。同時，就主站的功能需求進行了闡述，充分發揮了二次設備狀態監測功能的實用價值。