變電站繼電保護二次回路在線監測及線路故障分析

陳希杰

四川蜀能電力有限公司電網運維分公司 四川成都 610000

繼電保護是保障變電站安全性和穩定性提升的重要設備，其對于當前我國電力系統的正常運行具有重要意義。隨著近些年我國電力技術的不斷發展，大多數變電站在開展繼電保護過程中都會采用二次回路的方式來實現其保護效果的提高。但是，在實際開展工作過程，往往會由于二次回路存在故障導致其保護效果下降。因此，在實際開展工作過程中必須加強對二次回路故障的排查，從而保證變電站繼電保護工作能夠切實發揮效果。基于此，為了保證變電站正常作業，提出了二次回路線路作業狀態監測和診斷研究，進而高效發揮繼電保護的效用，使變電站得以平穩高速運轉。

1 加強變電站繼電保護二次回路在線監測重要意義

繼電保護是當前電力系統為了保證變電站運行穩定性而采取的重要保障措施，該裝置在加裝以后，如果變電站運行過程中出現異常或故障，就可以對其立即作出反應，釋放警報信號，同時隔離已經發生故障的部分，避免造成更為嚴重的損失。二次回路是當前變電站繼電保護應用較為普遍的一種信號傳輸結構，其主要作用是可以實現對故障信號的傳輸，因此二次回路的運行穩定性會直接關系到繼電保護的效果[1]。變電站繼電保護在運行過程中發生的故障種類較多，其中較為常見的是短路、斷路以及接觸不良等情況。這些情況的存在很大程度上會導致繼電保護無法發揮作用，最終影響到電力系統的正常運行，造成供電穩定性下降。因此，積極開展變電站繼電保護二次回路在線監測對于當前我國電力系統的正常運行具有重要意義。

2 變電站繼電保護二次回路特征研究

變電站繼電保護二次回路是電力系統在長期發展過程中產生的重要保護裝置。該裝置在使用過程中有效地實現了電力系統安全性和穩定性的進一步優化，在實際使用過程中獲得了良好的使用效果。其重要性和效果使得其在近些年的研究過程中受到了人們的廣泛重視。該裝置雖然在實際使用過程中可以獲得良好的效果，但是往往會由于缺乏有效的檢修而出現各種問題，造成其穩定性下降，影響其使用效果。要實現這些問題的解決，就必須充分了解其特征。

變電站繼電保護二次回路在長期發展過程中逐漸形成了相對完備的系統，因此其具有較為明顯的特征性。通過研究可以發現，其特征主要包括以下幾點：首先，具有較強的多樣性。經過較長時間的發展，變電站繼電保護二次回路在結構上較為多樣化。雖然從整體而言，其主要包含有繼電保護、開關、電源等基本裝置，但是由于其需要保護的內容不同，因此在實際設計過程中往往需要加裝不同的部件。這些加裝的部件雖然在一定程度上有效地滿足了保障繼電保護穩定性的實際需求，但是其復雜性也在不斷升高。尤其是對于檢修工作而言，其工作量和工作難度也有了極大地提升[2]。其次，具有較強的綜合性。該系統在實際運行過程中，需要多個組成部分協調配合才能獲得良好的效果。技術的進步使得當前我國使用的變電站復雜性較強，變電站繼電保護二次回路要真正實現良好的運行效果，就必須強化不同部分之間的協調配合。因此，在對該系統進行設計過程中必須充分考慮到其綜合性，才能達到預期的效果。

3 變電站二次回路在線監測及線路故障診斷系統總體結構

本系統主要由調度控制中心、繼電保護在線監測與故障診斷系統、交換機、網絡保溫記錄分析裝置、防火墻、保護設備在線監測診斷裝置組成。如圖1所示為系統總結結構。

圖1 系統總體結構

繼電保護在線監測與故障診斷系統向智能終端發出信息采集命令后，調度端開始對變電站二次回路作業狀態進行信息采集操作。采集的信息經過交換機傳輸至網絡報文記錄分析裝置，在此裝置作用下，對線路作業信息進行處理，以便診斷線路作業狀態[3]。而后立即向監測診斷裝置發送消息，判斷二次回路當前是否異常，如果發生異常，開啟設備保護模式，進一步分析二次回路異常具體位置，并根據系統數據庫存儲的線路異常歷史信息進行診斷生成線路故障問題，并給出一些處理對策。如果未能在系統數據庫中查詢到此類故障信息，那么，在操作界面上顯示“未找到此類故障信息，請現場勘查解決。”

4 二次回路線路故障診斷

4.1 故障診斷基本原理

（1）SV/GOOSE鏈路診斷基本原理。此故障診斷方法以是否接收到SV信號和GOOSE信號作為故障診斷依據，如果在規定時間范圍內尚未收到這些信息，則認為當前線路發生異常，此部分信息會形成警告報文，發送至報文記錄裝置，而后對信息進行處理，得到詳細的故障診斷結果。對于直采回路的故障診斷，SV端口與之不同，加大了鏈路對比分析難度，對此情況，采取預先配置處理，將線路可能發生故障的所有可能性一一列出。與此同時，分析其他二次回路作業狀態，分析可能出現故障的概率。關于故障的具體定位，需要將這些信息發送至幾點保護裝置，發出警告后，由系統管理員采用排除法確定故障位置。

（2）交流回路狀態診斷基本原理。采用雙AD采樣方法采集交流回路作業狀態信息，利用MMS計算采樣值差異性相關數據，得到采樣值相對誤差計算結果。如果相對誤差超過了規定范圍，則認為線路當前作業異常，并發出線路警告信息。如果未出現誤差，或者誤差計算數值在允許范圍內，則認為交流回路并無異常。本系統采用采樣值對比和差流對比方式，以設定的閾值作為標準，準確診斷回路作業狀態。

4.2 保護動作診斷原理

為了充分發揮保護線路功效，需要保證保護裝置的保護動作始終處于正常作業狀態。所以，在診斷二次回路作業是否異常的同時，還需要診斷保護動作。本系統采用綜合分析法，對線路保護裝置動作診斷進行研究。其中，校驗指標有3個，分別是保護出口時間差、裝置整組時間特性、動作元件一致性，分別對這3個指標進行校驗，而后設定權重，根據指標對保護裝置作業的影響大小，給出綜合判斷，從而最終確定當前保護動作是否發生故障。例如，某二次線路發生故障，其對多個支路的運行有所影響，而當前保護動作無法實現同時作業，選擇影響較大的支路進行保護，此方案不會對線路的繼續運行造成影響，則判定當前保護動作無故障[4]。

5 加強變電站繼電保護二次回路故障檢修措施

（1）積極強化接線故障排查工作。接線故障是當前變電站繼電保護二次回路故障中較為常見的種類。為了避免這一故障對繼電保護造成影響，在實際開展工作過程中必須加強線路排查工作。在進行實際工作過程中，一方面要強化重點線路的排查工作，參照變電站繼電保護二次回路的設計圖紙，對其中涉及到的線路連接和相關節點進行詳細檢查，尤其是熔斷器、閘刀等容易出現故障的部分，要進行進一步的排查，確保其連接緊密，不存在松動和接觸不良等情況。其次，在實際開展工作之前要對線路進行測試工作，尤其要關注不同電氣元件之間的銜接情況，將獲取到的相關信息同以往的數據信息進行比較，在實際運行之前就對其中的異常情況進行了解，從而及時采取有效措施，降低故障的發生概率。

（2）優化設備運行環境。設備運行環境的平穩與否直接關乎二次回路能否正常運行。在二次回路運行時，要有意識地查看各類設備元件的運行狀態，對于運行狀態明顯不正常的問題元件，不能存在僥幸心理，不能大意放過，代之以系統嚴格地查看各類設備元件，對于那些已經受損或者肉眼察覺到的有磨損痕跡的元件，要果斷予以淘汰、按時更換，確保各類設備在運行過程中不失協調性。除此以外，技術操作人員要查看元件的觸點，提升接線的精確性，方能確保其中的機械設備的安全性和可靠性始終處于“在線”狀態。

（3）完善繼電保護負載檢修。在變電站繼電保護二次回路運行的過程中，應當針對電流的互感器負載做好控制，確保電流的互感器勵磁電流小于額定值。因此，在工作人員對其進行檢修時，如果遭遇了此類問題，就需要適當地降低。目前，針對負載檢修作業，大都會采用線路電阻降低和電流互感器勵磁電流降低等方法，但過程中也需要對電流互感器的狀態做好監督工作，把握其當下真實狀態，以免發生損失和事故。由此可見，負載檢修作為變電站繼電保護二次回路保護工作中的重點，還需要在準確的數據支持下來展開[5]。

（4）強化二次回路質量審查。由于變電站繼電保護二次回路內部結構大都具有較大的復雜性，這便使得其內部部件的質量往往決定了整個變電站繼電保護二次回路的質量。因此質量檢查成為工作重點。其中，尤其是對電流互感器的選擇，要始終明確電力系統和繼電保護二次回路運行的需求，以實際需求為標準。企業可采用帶小縫隙而剩磁減少的電流互感器為主。由于該類互感器在實際運行中往往很難實現電流飽和，這便在極大程度上降低了事故的發生概率，更容易滿足質量審查的要求。

（5）二次回路保護電流檢查。通過負載檢查可以得出，在繼電保護二次回路運行中，針對電流的控制是十分嚴苛的，因此就需要企業在正式應用保護系統前，做好電流互感器的篩選和安裝，確保實際的電流數據能夠維持在可控的合理范圍內，避免因為電流檢查的不到位或者是電流控制的不到位而引發的一系列問題，給變電站繼電保護二次回路造成損害。

（6）二次回路保護維護檢查。在實際運行中，如果變電站繼電保護二次回路的保護措施出現了突然性的失效或者是緊急故障，便需要派遣專業人員前往現場進行處理，并協同監督人員對處理的全過程和變電站繼電保護二次回路的實際運行狀態進行記錄，以此來進行問題的整理，以及處理方法的整理，為后續的工作展開提供科學的數據支持，并形成應急處理方法，減少后續問題的發生，保證電力系統和繼電保護二次回路的長久安全穩定運行[6]。

6 結語

綜上所述，繼電保護是保障變電站正常運行重要基礎，因此在實際開展工作過程中必須充分意識到故障監測工作重要性。通過故障監測，可以有效避免二次回路中出現故障誤報等情況，使得其可信度得到有效提升。同時，為了改善當前我國變電站繼電保護二次回路故障監測工作中存在的問題，必須依據實際情況，積極采用各種故障檢修技術，強化故障處理效果，從而保證變電站繼電保護二次回路在實際開展工作過程中能夠充分發揮作用，真正起到良好的保護效果，為電力系統正常運行奠定堅實的基礎。