變電站繼電保護二次回路的在線監測及故障診斷技術研究

付強 陳琦 李延彬

摘 ?要：電力行業一直是處于發展的浪尖，為提高變電站線路故障的監測效率，有關繼電保護技術在不斷創新與完善。文章主要對在線監測系統的組成、監測信息、信息采集方案及故障診斷技術進行了研究，對繼電保護狀態檢測的重要性進行闡述，并對相關在線狀態監測與故障診斷技術進行分析與探討。

關鍵詞：繼電保護;二次回路;在線監測;故障診斷

1、關鍵意義

系統且科學的使用二次回路檢測與警報系統對維護變電站的電力系統和保障變電站的繼電保護功能至關重要，因為該系統可以檢測出交流回路與直流回路是否出現短路的現象，從而降低安全事故的發生率。但是變電站受外在影響因素較多，受因素影響也較大，其中最主要的是外界環境和氣候對變電站二次回路監測的干擾而引起的繼電保護異常現象，如果在巡檢維護中突發回路斷線事故，會對變電站的電網運行造成更為嚴重的后果，將大大降低電網的安全性和穩定性。因此妥善規避和解決上述安全事故的發生，變電站應合理運用可以實時監控的在線狀態監測技術和繼電保護設備，隨時隨地捕捉電廠設備的作業情況與狀態，發現問題及時解決。因為在影響實地監測的因素有很多，而且實時檢測功能也較難設計，因此變電站應根據自身電網運行狀況以及參考電站周邊環境、所處地理位置、外界氣候等采取行之有效的措施，從而保障在線狀態監測技術正常且有效的運行[1]。

2、隱患來源

2.1環境影響

變電站設備是需要定期維護與更換，設備是由使用壽命的并且容易因接觸外界環境更加減低使用的壽命，尤其是繼電保護的二次回路更容易受其影響，內部元件會隨之老化，從而產生嚴重的安全隱患。此外由內外部因素共同作用而引發的安全事故在潛伏期更加難以發現。外因例如：由于電子元件的特性與溫度的影響呈拋物線形式，在極端溫度作用下，電子元件的功能性會負增長，從而工作電源會發生變化，進而對給定電位帶來不良影響;內因例如：二次回路電纜因維護保養工作沒有做到位，外部線圈和內部銅絲就會老化，進而造成多次接地、接線板松動、CT開路等安全事故，此外形成的寄生電路會造成變電站的嚴重故障，不能觸發繼電保護功能[2]。

2.2互感器連接有誤

互感器連接最容易因多點接地造成對繼電保護的有害影響，主要多點連接問題有兩個種，一種是多點式電流互感器接地，另一種是電壓互感器多點接地。第一種互感器連接方式產生安全隱患的原因在于，受地電位差的影響，電回路在多個觸點之間產生額外的附加電流會進一步使電流互感器的負載增大，與正常運行的結果對比產生更大的誤差，極大降低了互感器的正確性，造成繼電保護裝置保護功能的失效。第二種互感器連接方式產生的安全隱患的原意在于，如N600變壓器多點接地時，受內因影響較大，其中若系統發生故障會令失靈的電流直接進入地網，令變壓器兩端的電勢差加大，從而導致互感器中性點電壓發生偏移，保護采樣時對相幅值和零序電壓造成不良影響，最終令繼電保護裝置失效[2]。

3、在線監測及故障診斷技術的工作原理與系統設計

3.1在線監測技術的內容

在線監測技術監測的內容包括實時運行狀態、預警、保護動作、SV運行等信息。第一，實時運行狀態信息主要包括兩種數據，1.采樣值信息;2.軟硬件運行的開關量信息。以上相關數據信息都可幫助維修人員進行設備維修、保養等工作時獲取設備需要維修的基本數據信息。第二，預警信息。此類信息主要是三種異常信息進行監測，1.異常開關量;2.異常采樣值;3.異常裝置信息。具體包括的故障也有三類，1. SV鏈路故障;2.PT線路斷線;3.SV項目運行異常。第三，保護動作。此類主要監控二次回路的元件的動作以及動作輸出等信號數據。第四，SV運行信息。此類監控的主要監控四類，1.同步信號;2.報文格式信息;3.數據有效性;4.報文呈現間隔。監控該類信息的目的在于實時掌控各類型異常運行的數據信息，減輕后續維護工作的壓力與工作量[3]。

3.2變電站繼電保護二次回路的系統框架設計

此系統依次通過執行繼電保護、電流電壓控制、樣品值測量、關聯信號、故障記錄儀以及遙控裝置等功能，從而實現相互依存的關聯單元組合，進而實現監控測量之類設備的正常健康的運行。在線監測診斷系統主要分為兩部分，一是站控裝置。二是主站系統。其中站控裝置是對進行站內設備信息進行一系列的數據處理與配置，主要功能包含數據采集整理、信息提取匯總以及信號傳輸等，并且該裝置還可獨立進行網絡數據上報、獨立分析文件記錄。此外該裝置與繼電保護設備可以線路互聯，當變電站的繼電設備有異常情況時，該裝置控制器可以十分便捷高效的識別故障，采集故障信息，之后將搜集到的相關數據傳輸到主站系統進行處理。主站系統的主要功能是通常對前一級裝置采集到的故障數據進行處理，在調度段進行布置，最后顯示在可視化設備中呈現故障的發生時間、發生位置、故障的類型等信息，減輕工作人員的維修壓力，并做到及時且高效的處理[4]。

3.3交流回路在線檢測技術

實現有關交流回路的在線監測功能，需要借助兩類設備的協助，一類是繼電保護裝置;另一類是網絡報文裝置，以上兩種裝置都可采集特定的信號數據，并且可以相互關聯，對兩者采集到的通信數據進行綜合判斷，就可有效的監測出是否有故障出現。隨著科技的進步，變電站采樣技術也在不斷地更新換代，目前電站通常采用雙AD采樣技術，并且實行雙重保護模式，將兩組保護的采樣值與實際采樣值進行比較，分析相對誤差，若在閾值之內，且繼電保護不發出相斥性報警，則運行正常。若差值在閾值范圍之外，繼電保護裝置報警發出不一致的警告，則交流電路有異常問題[3]。

4、結論

總而言之，對變電站繼電保護二次回路的在線監測及故障診斷技術的研究，一方面利于相關電力行業降低人工成本，增加企業利潤與產值;另一方面減輕變電站維修壓力與時間，提高工作人員工作效率。交流回路、SV鏈路以及保護動作等在線監測技術有效保障變電站的正常工作，增加企業利潤。

參考文獻：

[1]楊鵬. 變電站繼電保護二次回路的在線監測及故障分析[J].電子測試，2019（06）：87-88.

[2]劉彭.變電站繼電保護二次回路的在線監測及故障分析[J].技術與市場，2021，28（08）：83-84.

[3]張明凱. 變電站繼電保護二次回路的在線監測及故障診斷技術[J].自動化應用，2018（03）：97-98.