智能變電站繼電保護(hù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)

李多嬌

【摘 要】目前，電力系統(tǒng)中智能化、自動化技術(shù)不斷涌現(xiàn)，變電站繼電保護(hù)作為電力系統(tǒng)非常關(guān)鍵的一項內(nèi)容，積極應(yīng)用在線監(jiān)測技術(shù)有助于變電站水平的提高?；诖?，本文對智能變電站繼電保護(hù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)展開探討，希望能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國電力事業(yè)的健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】智能變電站；繼電保護(hù)；在線監(jiān)測；檢測系統(tǒng)

一、引言

在實際的電力系統(tǒng)運行過程中，電氣設(shè)備在設(shè)計、安裝和運行等環(huán)節(jié)經(jīng)常有故障發(fā)生，不但嚴(yán)重的影響了電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，對于整個電網(wǎng)的正常運行也造成了極大威脅。因此，想要提升電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，保障電網(wǎng)的安全運行，就必須要對變電站的電氣設(shè)備，特別是高壓設(shè)備的運行進(jìn)行有效管理，施行在線監(jiān)測。

二、繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)

繼電保護(hù)（Relay Protection）主要是指對電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測，從而發(fā)出報警信號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護(hù)負(fù)責(zé)采集電網(wǎng)設(shè)備的運行狀態(tài)，然后進(jìn)行分析判斷，輸出指令的一個系統(tǒng)。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)主要采用的是晶閘管調(diào)壓器和移相器，對電力設(shè)備的電壓、電流、相位進(jìn)行調(diào)整，但是由于晶閘管調(diào)壓器和移相器體積較大，而且調(diào)整精度較低，已然無法滿足高精度繼電保護(hù)工作。在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動下，微電子技術(shù)已廣泛運用于智能電網(wǎng)繼電保護(hù)當(dāng)中。智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要包括：智能變電站電源信息，電源電平輸出，即兩功率或電壓之比的對數(shù)，有時也可用來表示兩電流之比的對數(shù)；智能電網(wǎng)設(shè)備運行溫度信息，具體包括設(shè)備內(nèi)部的工作溫度、裝置過程層光纖數(shù)據(jù)接口的溫度。智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，可以有效監(jiān)測裝置過程層光纖數(shù)據(jù)接口接受的光強信息。此外，在線監(jiān)測系統(tǒng)還負(fù)責(zé)對智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備自檢信息，裝置硬件以及回路自檢信息的收集和整理。

三、常用的在線監(jiān)測技術(shù)

（一）電纜局部放電監(jiān)測技術(shù)

局部放電主要是在高強度電場作用下，高壓電氣設(shè)備產(chǎn)生的局部范圍內(nèi)的放電方式。這種放電只和電導(dǎo)體之間絕緣局部短接，因此不能形成一定的導(dǎo)電通道，其通常發(fā)生在絕緣內(nèi)部，可以及時反映出內(nèi)部絕緣的具體情況。因為局部放電會在一定程度上影響絕緣介質(zhì)，在強度較高的局部放電條件下，絕緣介質(zhì)的強度常常會導(dǎo)致電力設(shè)備的絕緣強度逐漸下降，導(dǎo)致高壓電力絕緣介質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞，所以在長時間工作下，高壓電力設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)不可以在高強度的局部放電環(huán)境中運行，同時加強運行監(jiān)測和檢修任務(wù)，從而降低絕緣潛在故障發(fā)生的幾率。

（二）避雷針在線監(jiān)測

避雷器在線監(jiān)測方式中主要包括全電流表、阻性電流表及放電計數(shù)器。全電流表優(yōu)點是檢測準(zhǔn)確度高，但缺點是由于其是容性電流，很難反映出避雷器內(nèi)部所出現(xiàn)的老化、受潮現(xiàn)象，這會導(dǎo)致一定程度誤差出現(xiàn)，對隱形問題很難做出報警。各類檢測方法都有一定的優(yōu)缺點，要將各類檢測方法相結(jié)合取長補短，才能更好的維護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定。

（三）SV鏈路在線監(jiān)測及故障診斷技術(shù)

若接收端裝置在限定時間內(nèi)未收到有效的SV或是GOOSE信息時，則會發(fā)出告警。比如，在繼電保護(hù)設(shè)備的SV鏈路出現(xiàn)異常情況時，此時保護(hù)裝置則難以獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，需要經(jīng)由站控層上報鏈路斷線警報信息，此時網(wǎng)絡(luò)報文裝置則能夠及時獲取此類告警報文。然后根據(jù)報文信息，對網(wǎng)采以及網(wǎng)跳回路等內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一的觀測和接收，并借助發(fā)送方和接受方之間的數(shù)據(jù)對比，實現(xiàn)對鏈路實際運行狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測。而對于直采回路，由于其網(wǎng)采端口的獨特性，無法與其他鏈路進(jìn)行實時對比監(jiān)視，致使技術(shù)人員難以對故障點予以準(zhǔn)確定位，卻能夠在預(yù)先配置的基礎(chǔ)上對所有存在故障問題的線路點予以排查，同時結(jié)合其他二次裝置的回路網(wǎng)采情況得出各處故障點發(fā)生概率。與此同時，由于直跳回路難以獲取其他與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)對比信息，因此只能依靠繼電保護(hù)設(shè)備上傳的告警信息確認(rèn)故障點發(fā)生位置。

（四）保護(hù)動作診斷

對保護(hù)動作進(jìn)行診斷時，主要包括兩種配置保護(hù)設(shè)備，即單重化和雙重化。監(jiān)測交流回路情況時，通過比較網(wǎng)絡(luò)報文模擬量和單重化配置保護(hù)設(shè)備的位置信號，分析開關(guān)量的回路情況。此外，通過分析模擬量的具體變化狀況和單重化配置保護(hù)設(shè)備的保護(hù)動作邏輯，判斷保護(hù)動作的整體準(zhǔn)確度。雙重化配置保護(hù)設(shè)備是通過檢測兩套保護(hù)設(shè)備的動作來判斷設(shè)備整體保護(hù)動作的準(zhǔn)確度。故障診斷專家系統(tǒng)是狀態(tài)檢修中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它以設(shè)備的狀態(tài)信息監(jiān)測為基礎(chǔ)，運用專家知識庫中存儲的大量領(lǐng)域知識和經(jīng)驗，提取反映二次設(shè)備運行狀態(tài)的自檢信息，通過模擬人類專家的思維決策過程對信息進(jìn)行推理和判斷，判斷設(shè)備是否存在故障，確定故障的原因、位置及性質(zhì)，得出分析結(jié)論，指導(dǎo)維修計劃。

（五）變壓器繞組的變形在線監(jiān)測技術(shù)

因為變壓器電感值、短路阻抗與繞組尺寸、相應(yīng)位置密切相關(guān)，通過在線監(jiān)測變壓器短路電抗變化對繞組的實際情況進(jìn)行有效分析。為了可以精準(zhǔn)的判斷出變壓器繞組發(fā)生的變化，研制出變壓器短路電抗在線監(jiān)測系統(tǒng)。這個系統(tǒng)主要是經(jīng)由采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)、輸送電量系統(tǒng)和與其相連的系統(tǒng)設(shè)備組成。當(dāng)前對于變壓器繞組變形情況進(jìn)行監(jiān)測的常見方法有：頻率響應(yīng)分析法：頻率響應(yīng)分析方法主要是通過對繞組變形的電容值和電感值等網(wǎng)絡(luò)變化值，通過使用正弦波掃描，監(jiān)測到的繞組傳遞函數(shù)即是繞組運行狀況。頻率響應(yīng)分析方法是目前國際上一種比較先進(jìn)的在線監(jiān)測繞組變形技術(shù)方法，其抗干擾能力強，靈敏度高，因此可以監(jiān)測弱繞組變形，但目前尚未明確定量標(biāo)準(zhǔn)判斷。振動信號分析法：振動信號分析法主要是針性分析振動傳感器測量繞組和鐵芯在正常運行過程中產(chǎn)生的振動信號，并根據(jù)測量所得的測量變化值來反映繞組和鐵芯的具體情況。振動信號系統(tǒng)和電壓器的無電氣連接可用于對傳感器鐵芯結(jié)構(gòu)構(gòu)造是否完整及繞組是否變形進(jìn)行統(tǒng)一系統(tǒng)監(jiān)測。

四、在線監(jiān)測的發(fā)展趨勢

當(dāng)前，在電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)中對于電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和其故障診斷都存在一定的難度。大多數(shù)國家的電力設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)都較為單一，很難對變電站的電氣設(shè)備進(jìn)行全面深入的監(jiān)測。因此，今后電力設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展有以下幾個方面。（1）實現(xiàn)功能構(gòu)架多樣，參數(shù)更加豐富的綜合性監(jiān)測和診斷，在線監(jiān)測技術(shù)在今后的發(fā)展不僅僅要能夠?qū)㈦娏υO(shè)備的運行狀態(tài)實時的反映出來，還要求能夠?qū)㈦娏υO(shè)備相應(yīng)的特征參數(shù)反映出來。（2）構(gòu)建完善科學(xué)的分布式監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對變電站電力設(shè)備的集中監(jiān)測和有效診斷，從而提升監(jiān)測的有效性和高效性。（3）當(dāng)前我國電力行業(yè)的變電站監(jiān)測系統(tǒng)在可靠性和靈敏性方面仍然存在一定的缺陷。所以說，想要進(jìn)一步推動電力行業(yè)的發(fā)展，必須要加強對在線監(jiān)測系統(tǒng)可靠性和靈敏性的提升，從而提升在線監(jiān)測的效率和質(zhì)量，為電力行業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

五、結(jié)語

綜上所述，伴隨著我國智能電網(wǎng)發(fā)展腳步的不斷加快，對繼電保護(hù)設(shè)備在線監(jiān)測方面的需求也更加迫切。本文對智能變電站繼電保護(hù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用進(jìn)行深入分析，對繼電保護(hù)設(shè)備在線監(jiān)測的主要技術(shù)進(jìn)行闡述，希望能夠為日后變電站繼電保護(hù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用和優(yōu)化提供可靠的參考依據(jù)。

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