智能變電站繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)分析

凌飛鴻 孫學斌 章江海 呂洋 蘇慶

摘要：隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，智能變電站也在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，為了進一步提高智能變電站繼電保護裝置其二次回路的可靠性，也就需要相關(guān)的研究人員能夠構(gòu)建一套完善的二次回路在線監(jiān)測以及故障診斷技術(shù)，并借此來提升我國電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性以及安全性。本文就智能變電站繼電保護二次回路的在線檢測以及故障診斷技術(shù)進行了簡要的分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護;二次回路;在線監(jiān)測

為了提高智能變電站繼電保護二次回路的在線監(jiān)測技術(shù)以及故障診斷技術(shù)，就需要不斷改進、完善傳統(tǒng)的技術(shù)，強化它們的適用性和容錯性，促進工作效率和質(zhì)量的大力提升。

1. 智能變電站繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的構(gòu)成

1.1主站系統(tǒng)

在利用在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)后，智能變電站的通信網(wǎng)絡(luò)會逐漸取代傳統(tǒng)的二次回路，并且在物聯(lián)網(wǎng)理念的指導下，使各項電力設(shè)備通過數(shù)字信號相互連接，從而實現(xiàn)在線監(jiān)測和故障診斷。就在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的整體架構(gòu)來看，主要包括主站、后臺、站端、遠動等部分，其中主站系統(tǒng)是整個監(jiān)測系統(tǒng)的核心，主要在系統(tǒng)中承擔“大腦”作用，根據(jù)其他部分的運行情況下達調(diào)度指令。主站系統(tǒng)需要建設(shè)在保護設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)記錄、數(shù)據(jù)分析等功能之上，然后用網(wǎng)絡(luò)連接各項功能，使監(jiān)測數(shù)據(jù)得到全面的采集和分析。

1.2站端裝置

站端裝置在整個監(jiān)測和診斷系統(tǒng)中承擔信息的過濾和配置功能，與主站系統(tǒng)之間具有相互協(xié)調(diào)和相互影響的關(guān)系。例如在設(shè)備的運行過程中，一旦系統(tǒng)監(jiān)測到故障信息，相關(guān)信息就會通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸径搜b置，然后由該部分對收集到的數(shù)據(jù)信息進行篩選和確認，最后通過遠動裝置將處理后的信息傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)。在信息的整個傳輸過程中，都要在后臺完成診斷和處理過程，并且在監(jiān)控畫面上直觀顯示處理結(jié)果，從而使設(shè)備故障得到有效分析和解決。

1.3監(jiān)測信息

系統(tǒng)監(jiān)測信息主要包括以下幾個部分，分別是運行狀態(tài)信息、保護動作信息和警告信號信息。就運行狀態(tài)信息來看，主要包括軟件檢測信息、硬件檢測信息、電壓信息、溫度信息、電流信息、開關(guān)量信息等，從而使設(shè)備的運行情況得到直

觀展示，同時對各種數(shù)據(jù)進行儲存，為以后維護工作提供可靠依據(jù) ;就保護動作信息來看，主要包括出口信號、動作信號等，能夠使被保護元件、保護時間及具體動作給予直觀展示 ;就警告信號信息來看，主要包括故障位置、故障時間、檢修狀態(tài)、短線信息、開入量異常、裝置異常等，有利于提高設(shè)備檢修及維護質(zhì)量。

2. 在線監(jiān)測與故障診斷原理分析

2.1 SV/GOOSE 鏈路診斷原理

在實際運行時，接收端設(shè)備處于設(shè)定的頻率時，能夠自動接收 SV/GOOSE 信號，若在此頻率下沒有接到信息，則系統(tǒng)會自動告警。GOOSE 網(wǎng)用于間隔層和過程層設(shè)備之間的狀態(tài)量與控制數(shù)據(jù)傳輸，保護裝置與本間隔的智能終端之間采 用GOOSE 點對點通信方式。而 SV 網(wǎng)用于間隔層和過程層設(shè)備之間的采樣值傳輸，保護裝置與本間隔的合并單元之間也采用點對點的方式接入 SV 數(shù)據(jù)。也就是我們常說的 “直采直跳”。由于各裝置系統(tǒng)觀測源相同，通過對接收裝置系統(tǒng)觀測源與接受裝置鏈路監(jiān)測對比分析，依據(jù)相應告警機制分析結(jié)果，能夠快速定位故障。

2.2交流回路狀態(tài)診斷原理

智能變電站繼電保護二次回路在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)運行，在監(jiān)測二次回路交流量時，將網(wǎng)絡(luò)報文記錄分析裝置，同繼電保護裝置相互結(jié)合，通過對采集信息做對比分析，來進行故障診斷。 智能變電站采樣與 A/D 轉(zhuǎn)換是在合并單元實現(xiàn)的，其關(guān)鍵是采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫詥栴}。通過對比分析采樣數(shù)據(jù)，判斷是否處于正常范圍內(nèi)，進而判斷二次回路運行狀態(tài)。當誤差大于正常范圍，但繼電保護裝置沒有產(chǎn)生異常信號，則極有可能是繼電保護交流回路存在異常。

2.3保護動作診斷原理

監(jiān)測交流回路運行狀態(tài)，通過對比分析單重化配置保護裝置以及報文模擬量，以監(jiān)測位置信號為指標，進行回路狀態(tài)判斷。將單重化配置保護裝置實際情況，比如保護動作邏輯和模擬量，結(jié)合分析保護動作的精準性。對于雙重化配置保護裝置，通過檢測 A、B 保護裝置，進而分析裝置動作的精準性。在進行診斷時，先進行出口時間和動作元件的檢查，接著計算時間差，做好對比分析，以明確保護動的精準性。

3. 繼電保護二次回路故障診斷技術(shù)和在線監(jiān)測的應用

3.1開關(guān)量輸入二次回路狀態(tài)檢測

智能變電站繼電保護裝置，采取開關(guān)量輸入二次回路的方式，采集相關(guān)信號，包括保護動作信號與閉鎖信號等，來判斷繼電保護裝置運行的性能。利用在線監(jiān)測與診斷技術(shù)，進行繼電保護裝置的自檢與診斷功能，能夠?qū)崿F(xiàn)部分開關(guān)量輸入二次回路實際狀態(tài)的檢測。具體包括以下內(nèi)容：

（1）保護接點動作型開入量二次回路狀態(tài)檢測。為確保繼電保護設(shè)備動作的準確性，要引入相應的開關(guān)量進行分析，比如變壓器保護動作接入電壓閉鎖。 以斷路器失靈保護案例進行分析，明確檢測邏輯。在正常情況下，失靈保護啟動開入量為 0，當系統(tǒng)故障時，開入量為 1，此時繼電保護動作，能夠?qū)崿F(xiàn)故障切除。需要注意的是，當保護檢測到開入量是 1，并且時間>10s，則判斷此開入量與開關(guān)回路出現(xiàn)異常。基于此，在單套保護裝置中，引入保護動作型開入量， 按照超時判斷邏輯，能夠?qū)崿F(xiàn)在線狀態(tài)檢測。

（2）雙套保護設(shè)備開入量二次回路檢測。對于此類裝置，按照相關(guān)規(guī)范，其為開關(guān)量輸入，二次回路接入要雙重化配置。通常情況下，相同間隔的 2 套保護，其對應開入量狀態(tài)要保持相同。基于此，利用保護信息系統(tǒng)，對此裝置采集的開入量進行狀態(tài)采集與分析。若二者狀態(tài)未能相互對應，則能夠診斷此開入二次回路異常。利用此檢測方法，能夠準確檢測出各類異常狀況，包括二次回路斷線故障、接點粘連以及絕緣故障等，實現(xiàn)保護裝置在線監(jiān)測與診斷。

3.2斷路器二次操作回路運行狀態(tài)檢測

智能變電站斷路器二次操作回路，其主要是由智能操作終端以及智能操作箱等組成。 保護主要通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測手段，對二次操作回路，開展實時狀態(tài)檢測。 按照繼電保護狀態(tài)檢修相關(guān)規(guī)范與要求，依據(jù)狀態(tài)評價結(jié)果，進行狀態(tài)檢修。由于跳合閘出口接點處于密封狀態(tài)，難以獲得其工作狀態(tài)，采取傳統(tǒng)的檢測手段，難以實現(xiàn)快速精準檢測。對于此問題，采用其它方式來取代原單接點動作方式，比如雙接點串聯(lián)方式，實現(xiàn)在線狀態(tài)檢測。利用繼電保護二次回路在線監(jiān)測與診斷技術(shù)，對智能變電站繼電保護裝置，進行運行狀態(tài)檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)二次回路運行故障問題，在實際應用中發(fā)揮著積極的作用。值得一提的是，二次回路故障診斷中，故障精準定位是主要內(nèi)容，利用此技術(shù)能夠精準定位故障發(fā)生在保護裝置或者交換設(shè)備等位置，能夠縮減故障時間，進一步提升供電的可靠性。

4.結(jié)束語

隨著變電站智能技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的二次回路逐漸被通信網(wǎng)絡(luò)取代，促進繼電保護二次設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)化和自動化發(fā)展。相關(guān)部門要加強對在線監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的分析，不斷提高效率。

參考文獻：

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