變電站繼電保護在線運檢研究探析

肖正江

（國家能源集團東臺海上風電有限責任公司，江蘇鹽城 224200）

0 引言

隨科學技術快速發展，基于信息與通信技術的智能變電站逐漸走進大眾視野，它不僅有效提高了能源的供給質量與效果，其所具備的信息開放與資源共享功能也為變電站的故障檢測工作提供了極大便捷[1]。但在實際工作過程中，受運檢管理不當、運維人員操作失誤等因素的影響，智能變電站的繼電保護經常會出現多種故障，進而對電網的穩定運行造成不利影響[2]。為了消除智能變電站繼電保護運檢工作當中存在的多種風險，本文將對智能變電站繼電保護的在線運檢方法相關內容進行研究和分析。

1 變電站傳統繼電保護運檢模式

傳統繼電保護運檢模式通常由巡視和定檢兩部分組成，其中巡視主要涉及環境外觀檢查、直流電源狀態檢查等工作內容，通常采取人工巡視、記錄及對比的方式獲取狀態信息，日常巡視每日一次，專業巡視每季度一次，這種狀態獲取方式雖然具有較高的準確性，但其工作量巨大，且無法對繼電保護狀態進行實時分析。定檢則涉及保護裝置功能檢查、各項回路檢查等工作內容，狀態信息獲取方式也是以人工為主，通常在繼電保護系統投入使用后3 年進行首次部檢，投入使用后6 年進行首次全檢，隨后每3 年交替進行部檢和全檢。與巡視一樣，定檢也存在工作量大的問題，并且在定檢時需要停止供電，會影響繼電保護系統的正常運行。

繼電保護的部檢工作通常以單一間隔內的各個保護功能為單位進行，傳統運檢模式開展部檢時，雖然能反映出單一間隔內加量時本間隔保護功能的優劣和單一保護元件的狀態，但卻不能反映相鄰間隔加量時本間隔的保護響應情況和不同保護元件間的響應配合情況，也無法有效檢測出保護原理中的異常。

2 變電站繼電保護狀態信息集

傳統運檢模式的定檢工作量相對繁重，且兩次定檢之間的間隔時間也相對較長，導致智能變電站繼電保護的系統狀態無法實現實時監控[3]，因此，想要滿足實時評價繼電保護系統狀態這一需求，則必須將全景信息開放運用其中。所謂全景信息開放，實質上就是指開放所有評價繼電保護系統狀態所需要的信息。通常情況下，從繼電保護功能狀態維度出發對繼電保護系統的狀態進行評價時，往往需要獲取由一次系統故障激勵繼電保護動作而產生的保護裝置動作情況等運行狀態信息，而從繼電保護系統的設備和回路狀態維度出發對繼電保護系統的狀態進行評價時，則需要收集設備狀態信息，以將繼電保護系統中各個設備和回路的具體情況充分反映出來。除此之外，想要對繼電保護系統的狀態進行更加全面的評價時，還需要增加繼電保護內部、不同間隔間及不同變電站繼電保護間的大量信息關聯關系等傳統運檢項目中未涉及的信息，即繼電保護狀態信息集，它是實現繼電保護系統識別錯誤信息與運行狀態評價的關鍵。

3 變電站繼電保護在線運檢模式

3.1 在線運檢與傳統運檢的異同

傳統運檢是在線運檢的基礎，故兩者既有相同點，又有諸多差異之處（表1）。本質上，傳統運檢和在線運檢雖然檢測方式各異，但兩者均以獲得評價繼電保護狀態的信息集為主要目的，并為接下來的繼電保護系統狀態評價與故障分析等工作內容的順利開展打下扎實基礎[4]；從原理角度出發，傳統運檢模式通常會將繼電保護系統視為一個黑匣子，借助人工加量對其施加激勵，隨后再利用收集到的狀態信息對繼電保護狀態進行評價，而在線運檢模式無需人工操作，系統評價的整個過程均由全景信息來完成；從信息集組成角度出發，兩組除具備相同的設備狀態信息集和運行狀態信息集之外，傳統運檢模式還包含外觀檢查、回路絕緣電阻檢查等傳統運檢特有信息，在線運檢則擁有傳統運檢不具備的保護配置信息集[5]；從狀態獲取方式角度出發，傳統運檢需要在停電的狀態下對繼電保護系統施加激勵以獲取狀態，而在線運檢則是在線獲取系統狀態且整個過程無需停電，從而在一定程度上減少停電的風險。

表1 傳統運檢與在線運檢異同點對比

3.2 在線運檢方法

為實現繼電保護狀態信息集的利用率達到更高水平，本文在開放全景信息的基礎上提出一種高效在線運檢方法，而該方法的實現則取決于以下3 個內容。（1）以設備狀態信息為基礎的在線運檢。智能設備在全景信息開放狀態下，即可實現對設備狀態信息的實時連續檢測與開放，且僅需單一設備的信息，便能夠對設備狀態進行在線運檢，由于設備狀態信息之間相互獨立，故設備狀態信息的在線運檢則是將設備狀態信息與自身歷史數據或與其閾值進行對比為基本思路，實踐過程中，設備狀態信息的在線運檢方法可包括偏移比較（用于a 類別信息）、閾值比較（用于b 類別信息）、異常警告（用于c 類別信息）、一致性比較（用于d 類別信息）4 種。

（2）以運行狀態信息為基礎的在線運檢。以全景信息開放狀態為前提，在智能設備運行狀態下即可實現對運行狀態信息的實時檢測與開放，但與設備狀態信息有所不同，運行狀態信息的在線運檢除需要單一設備的信息外，還需要獲取跨間隔的信息。目前，運行狀態信息主要包括a、c、e 三種類別，a 和c 類別信息在線運檢方法同上，e 類別信息則采用邏輯分析作為在線運檢方法。

（3）以保護配置信息為基礎的在線運檢。為能對各個保護間的配合是否正常進行有效評價，以及對繼電保護各個狀態是否正常進行更加全面的評估，則必須開放在線運檢特有的保護配置信息。受智能變電站全站配置文件的特性影響，本文以全站配置文件為基礎，從中提取出保護配置信息并進行在線運檢。全站配置文件的信息來源通常包括4 個部分，通過對全站配置文件中各個智能設備的Desc 信息進行解析，即可獲取該智能設備的名稱、設備類型等信息；通過對保護邏輯節點定制數據屬性進行解析，即可間接獲得保護元件的保護范圍和保護間的配合關系；通過對每個智能設備SV 與GOOSE 報文的訂閱關系進行解析識別，即可將智能設備間的虛回路繪制出來，進而獲得大量信息冗余與關聯關系；在智能設備動作狀態下，通過增加保護邏輯節點的數據屬性，即可獲得保護配置信息。待保護配置信息提取完畢，即可通過一致性比較對以智能設備信息訂閱關系和保護邏輯節點新增關系邏輯節點數據為信息來源的保護配置信息進行在線運檢，而以智能設備Desc 信息和保護邏輯節點定值數據屬性為信息來源的保護配置信息，則采用邏輯分析的方式進行在線運檢。

3.3 在線運檢系統弊端解決辦法

雖然傳統運檢模式存在弊端較多，但這并不意味著在線運檢可以完全取代傳統運檢項目。在實踐過程中，相對傳統運檢，在線運檢同樣存在評價盲區，因此為了提高繼電保護系統運檢效率，本文取傳統運檢與在線運檢兩種方法之長，構建了一種新型運檢模式（圖1）。

圖1 在線運檢系統結構

該運檢模式在一次系統狀態無障礙時，信息采集單元根據站控層網絡、過程層網絡及全站配置文件獲得狀態信息，其中裝置外觀檢查、端子緊固、回路絕緣電阻檢查等設備狀態信息進行傳統運檢，且除裝置外觀檢查為每日檢查1 次外，其余均為每3年檢查1 次，其他設備狀態信息則進行實時在線運檢。另外，該運檢模式在一次系統狀態有故障時，在無故障運檢方法的基礎上，運行狀態信息和保護配置信息均進行實時在線運檢。

4 結束語

傳統運檢與在線運檢在智能變電站繼電保護系統中各具優勢，將兩者聯合運用于繼電保護系統運檢，不僅可降低工作量，對促進變電站效益提高也具有重要意義。