基于同源信息比對(duì)的智能變電站保護(hù)裝置狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

胡毅，翁一瀟，劉磊

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司檢修公司，湖北 武漢 430000）

在智能電網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)之下，電網(wǎng)運(yùn)行以及設(shè)備檢測(cè)等工作的數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，而且這與大數(shù)據(jù)所具有的特征都是相符的。在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的爆炸式快速增長(zhǎng)下，因此傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足在電力行業(yè)的龐大數(shù)據(jù)中快速獲得所需知識(shí)信息并進(jìn)行分析的需求，而電力大數(shù)據(jù)技術(shù)分發(fā)展與應(yīng)用也是電力行業(yè)信息化與智能化發(fā)展中不可避免的需求。智能電網(wǎng)不僅僅只是數(shù)據(jù)龐大，其中最為重要的就是在大量的數(shù)據(jù)分析之下獲得有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。由此可見(jiàn)大數(shù)據(jù)的分析法在智能電網(wǎng)發(fā)展中的地位是尤為重要的，甚至可以說(shuō)是對(duì)信息是否有存在價(jià)值具有決定性作用的。當(dāng)前大數(shù)據(jù)的分析中主要有可視化、數(shù)據(jù)挖掘算法以及狀態(tài)決策分析等方法。

1 繼電保護(hù)自檢范圍

微機(jī)保護(hù)自檢范圍主要有運(yùn)行環(huán)境、硬件軟件以及二次回路。

（1）運(yùn)行環(huán)境。運(yùn)行環(huán)境指的就是裝置內(nèi)部濕度。這對(duì)于繼電保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)在使用壽命方面是存在很大影響的。例如電源插件中的電解電容器，它的壽命會(huì)因?yàn)闇囟鹊挠绊懚l(fā)生變化，一般來(lái)說(shuō)，電容器應(yīng)在溫度較低的環(huán)境下工作，當(dāng)電容器實(shí)際工作溫度超出它所規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，電容器在縮短壽命的同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的損毀現(xiàn)象,且所裝置的液晶屏長(zhǎng)期處于高溫狀態(tài)下工作也很容易發(fā)生老化損壞現(xiàn)象。

圖1 智能組件構(gòu)成圖

圖2 智能單位功能原理圖

（2）裝置硬件。例如裝置工作電壓、模擬量采集狀況以及開(kāi)入采集等狀況都屬于硬件的自檢范圍。裝置工作電壓中也含有逆變電源所輸出的工作電壓，當(dāng)工作電壓不夠高的時(shí)候便會(huì)導(dǎo)致低電壓看門(mén)狗的啟動(dòng)或者一些電子元器件處于臨界狀態(tài)中。CPU進(jìn)行這些臨界狀態(tài)的電子元器件訪問(wèn)時(shí)便會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。當(dāng)出現(xiàn)異常的時(shí)候，模擬量采集數(shù)據(jù)便會(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。

保護(hù)裝置的電壓與電流數(shù)據(jù)主要從模數(shù)轉(zhuǎn)換器或者M(jìn)U中獲取，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的加工與處理然后進(jìn)行電網(wǎng)運(yùn)行狀況的判斷。當(dāng)模擬量采集系統(tǒng)發(fā)生異常情況的時(shí)候，繼電保護(hù)裝置會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)或者誤動(dòng)的異常情況。模擬量采集系統(tǒng)的自檢范圍中應(yīng)包括ADC工作狀態(tài)、MU的采樣數(shù)據(jù)抖動(dòng)情況以及物理通道的零漂與刻度等。

（3）軟件自檢。保護(hù)軟件的自檢具體有軟件版本以及信息存儲(chǔ)等狀況。軟件版本又包括軟件版本號(hào)以及CRC校驗(yàn)碼等信息。信息存儲(chǔ)狀況具體包含程序文件以及定值、軟壓板等。

（4）外部回路自檢信息。外部回路自檢信息主要包括模擬量輸入、開(kāi)關(guān)量輸入以及控制等方面的回路狀況。模擬量輸入回路主要有電壓互感器以及電流互感器的二次回路狀況。開(kāi)關(guān)量輸入回路自檢主要有開(kāi)關(guān)閘刀的位置以及連閉鎖信號(hào)等內(nèi)容?？刂苹芈纷詸z主要有跳閘回路以及合閘回路等安全狀況。

2 基于同源信息比對(duì)的關(guān)聯(lián)監(jiān)測(cè)技術(shù)

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，次回路出現(xiàn)絕緣不良以及接線松動(dòng)是當(dāng)前使繼電保護(hù)不良化的重要原因之一。繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)中故障錄波器模擬量信息以及開(kāi)關(guān)量信息都為二次回路狀態(tài)的檢測(cè)和故障診斷工作提供了有利條件。故障信息子站建立相當(dāng)于設(shè)備對(duì)象監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)冗余信息的一致性進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)雙方之間的差異性達(dá)到一定的極限時(shí)，監(jiān)測(cè)裝置便會(huì)進(jìn)行異常的警告提示。通過(guò)同源信息的對(duì)比，經(jīng)過(guò)檢測(cè)可知二次回路中的隱性故障，比如電流與電壓回路的兩點(diǎn)接地。這是對(duì)裝置自檢與停電檢驗(yàn)方面不足的彌補(bǔ)，將繼二次回路的在線檢測(cè)能力提升了一個(gè)層次。

2.1 電流回路關(guān)聯(lián)監(jiān)測(cè)

就當(dāng)前來(lái)看，國(guó)產(chǎn)微機(jī)保護(hù)在設(shè)計(jì)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了裝置內(nèi)部電流采集回路的冗余，這是可以實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)同源信息對(duì)比的，但是該設(shè)計(jì)局限于裝置內(nèi)部采樣環(huán)節(jié)的監(jiān)視，無(wú)法對(duì)二次回路中的異常進(jìn)行監(jiān)視。事實(shí)上同一間隔的不同CT二次繞組是分別接入不同的保護(hù)及監(jiān)控等裝置之中的，詳情可見(jiàn)圖3。對(duì)于同樣的220千伏線路的間隔保護(hù)進(jìn)行信息采樣的對(duì)比時(shí)，當(dāng)測(cè)量的異常出發(fā)條件得到滿(mǎn)足時(shí)，便可推測(cè)其中的一套電流采樣環(huán)節(jié)出現(xiàn)了異常。

圖3 電流回路的檢測(cè)原理

如上圖3所示。電流回路的關(guān)聯(lián)檢測(cè)中可以將測(cè)控裝置與需要關(guān)聯(lián)檢測(cè)的保護(hù)裝置進(jìn)行串聯(lián)后進(jìn)行測(cè)量。在圖3的例子中是將母線保護(hù)與線路保護(hù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)測(cè)量。因?yàn)槟妇€保護(hù)動(dòng)作時(shí)涉及到線路上的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，以此來(lái)作為關(guān)聯(lián)動(dòng)作校驗(yàn)的信號(hào)測(cè)量。

2.2 電壓回路關(guān)聯(lián)監(jiān)測(cè)

根據(jù)相關(guān)的保護(hù)規(guī)定，經(jīng)過(guò)N600（全零組小母線）連通的電壓互感器二次回路應(yīng)在控制室內(nèi)將N600的一點(diǎn)進(jìn)行接地。每個(gè)PT二次中性點(diǎn)化的開(kāi)關(guān)場(chǎng)接地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)斷開(kāi)。為了確保接地的可靠性，中性點(diǎn)必須斷絕開(kāi)關(guān)或者接觸器，并在開(kāi)關(guān)場(chǎng)PT二次中性點(diǎn)位置進(jìn)行放電間隙的裝置。

2.3 基于同源信息比對(duì)的關(guān)聯(lián)分析

當(dāng)繼電保護(hù)出現(xiàn)部分失效情況，且保護(hù)處于啟動(dòng)或者是出口的狀態(tài)下才可以進(jìn)行檢測(cè)，所以故障錄波數(shù)據(jù)以及動(dòng)作報(bào)文分析在電網(wǎng)故障分析及繼電保護(hù)故障的檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，不僅線路本身保護(hù)動(dòng)作會(huì)發(fā)生故障，相鄰間隔的啟動(dòng)及錄波信息也都會(huì)出現(xiàn)故障。為了對(duì)電網(wǎng)事故進(jìn)行快速的分析，對(duì)繼電保護(hù)行動(dòng)的正確性進(jìn)行評(píng)估，首先要進(jìn)行一次故障的相關(guān)信息采集與分析。在搜集到故障信息基礎(chǔ)上再進(jìn)行設(shè)備的處理，通過(guò)時(shí)間、保護(hù)時(shí)間以及多端信息等因素進(jìn)行智能化分群并進(jìn)行快速的故障診斷，及時(shí)評(píng)估保護(hù)動(dòng)作的正確性。

3 結(jié)語(yǔ)

智能電網(wǎng)不僅僅只是數(shù)據(jù)龐大，其中最為重要的就是在大量的數(shù)據(jù)分析之下獲得有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息。由此可見(jiàn)大數(shù)據(jù)的分析法在智能電網(wǎng)發(fā)展中的地位是尤為重要的，甚至可以說(shuō)是對(duì)信息是否有存在價(jià)值具有決定性作用的。保護(hù)裝置對(duì)于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行而言至關(guān)重要，其對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)辨識(shí)則直接影響了保護(hù)的正常工作的穩(wěn)定性。為此，對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行可靠的檢測(cè)則顯得尤為重要?？紤]到保護(hù)裝置中大量的采集量來(lái)自同一源頭，而結(jié)合同源信號(hào)的特征進(jìn)行檢測(cè)則具有較強(qiáng)的實(shí)用性。本文所提的基于同源信息的關(guān)聯(lián)檢測(cè)技術(shù)可以在針對(duì)保護(hù)裝置的檢測(cè)時(shí)，對(duì)相關(guān)的邏輯和信號(hào)通路和模擬量檢測(cè)一次完成，其優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)便。但是該方法也存在不好的地方，即在檢測(cè)出錯(cuò)誤后，進(jìn)行故障排查需要重新進(jìn)行。但是總的來(lái)說(shuō)本方法可以提高保護(hù)裝置的檢測(cè)效率。