變電站繼電保護二次回路的在線監(jiān)測及故障分析

賈新華

摘 要：該文對智能變電站繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)框架進行了簡單介紹，分析了在線檢測信息技術(shù)，闡述了信息采集方案的內(nèi)容，針對在線監(jiān)測與故障診斷原理進行了深入研究，對現(xiàn)有網(wǎng)分裝置進行了優(yōu)化，希望可以提高二次回路在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)質(zhì)量，提高智能變電站運行穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護二次回路;在線檢測;故障診斷

在智能變電站中，傳統(tǒng)的二次回路逐漸被通信網(wǎng)絡所替代，傳統(tǒng)的物理電氣信號也不再進行使用，更多的選擇數(shù)字信號，將所有二次設備基于網(wǎng)絡連接在一起，實現(xiàn)在線監(jiān)測。但是目前在線監(jiān)測需要技術(shù)人員從網(wǎng)絡報文記錄設備中提取的內(nèi)容數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的異常分析，因為網(wǎng)絡報文記錄的數(shù)據(jù)量非常大，嚴重影響了對異常分析的質(zhì)量，工作人員很難根據(jù)記錄的信息定性、定量分析故障特征，將很多重要信息遺漏，進而無法制定出完整的二次回路的預警和保護方案，不利于整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

一、智能變電站繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的框架概述

智能變電站繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的框架在整體上分為兩個大的部分，分別是站端裝置和主站系統(tǒng)。其中主站系統(tǒng)主要是在地調(diào)或省調(diào)的調(diào)度端發(fā)布布置內(nèi)容，站端是記錄網(wǎng)絡報文裝置的信息采集源，不需要安裝額外的新設備，節(jié)省了成本開支，符合經(jīng)濟適用的原則。智能變電站繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)可以根據(jù)網(wǎng)絡報文記錄的數(shù)據(jù)分析繼電保護設備是否與通過線路保持有效的連接，通過對網(wǎng)絡報文關(guān)鍵數(shù)據(jù)分析和采集，上傳到調(diào)度中心，最后在調(diào)度端完成數(shù)據(jù)分析。在一些新建成的智能變電站，數(shù)據(jù)采集源的端口可以直接選擇在線檢測與故障診斷裝置端口。

站端主要的工作是進行信息采集、整理、過濾和信息配置。如果通信網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，站端裝置可以及時的進行故障信息收集，并集成相關(guān)診斷數(shù)據(jù)，上傳到主站系統(tǒng)中，主站對集成的數(shù)據(jù)進行分析，將結(jié)果顯示在主界面上。

二、在線監(jiān)測的信息內(nèi)容分析

首先，裝置運行狀態(tài)下信息的分析。在裝置運行狀態(tài)下，信息分析主要側(cè)重以下三個方面：第一方面是在軟件信息自檢中，可以檢測軟件裝置的在運行過程中的溫度、電源電壓、光強等信息。第二方面是采樣值，樣值包括了差動電流、支路電流等信息。第三方面是開關(guān)數(shù)量控制，主要是對開入量狀態(tài)下運行的設備進行監(jiān)測，并實現(xiàn)長期持續(xù)性的監(jiān)測，保證其能夠為日后的維修工作提供基本技術(shù)資料以及維修的依據(jù)。

其次，保護動作下的信息分析。保護動作信息分析主要分為以下兩個方面：第一個方面是分析保護動作信息，其是指在保護動作開啟狀態(tài)下及保護動作元件信號下產(chǎn)生的信息;第二個方面是在動作出口信號下，是指具體出口以及整組動作完成的時間信息。

最后，告警狀態(tài)下的信號信息分析。告警信號主要包括三方面的信息內(nèi)容：一是，采樣值的異常告警，當SV鏈路發(fā)生中斷后，采樣值處于品質(zhì)異常的狀態(tài)下，也會造成檢修異常;另外也會發(fā)生CT/PT斷線故障，導致采樣值處于異常狀態(tài)，發(fā)出告警信號信息。二是，開入量的異常告警信號信息，開入量異常告警信號信息主要包括GOOSE檢修異常、鏈路中斷異常、開入量異常三方面的信息內(nèi)容。三是，裝置異常發(fā)出的告警信號信息，在失電告警或閉鎖情況下，繼電保護的二次回路會發(fā)生異常，告警信息能夠及時、準確的傳達故障的診斷信息，并評估設備的運行狀態(tài)，為維修人員的工作提供數(shù)據(jù)參考，提高變電站維修的準確性和維修質(zhì)量。

三、信息采集方案

由于在線監(jiān)測信息由網(wǎng)絡報文記錄分析裝置采集，考慮到過程層和站控層間的網(wǎng)絡報文數(shù)據(jù)量巨大，存在大量的冗余與非重要的信息，對調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)造成很大的壓力。為實現(xiàn)快速有效的在線監(jiān)測與故障診斷，站端裝置采集到數(shù)據(jù)后需要進行數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、過濾以及篩選。

根據(jù)系統(tǒng)以及研究需求，將在線監(jiān)測信息分為穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)以及狀態(tài)文件，其中暫態(tài)文件指的是當鏈路中出現(xiàn)重要告警（如回路斷鏈等）時，由裝置將該時刻APPID對應的所有鏈路信息進行整理生成的文件。穩(wěn)態(tài)文件則是記錄長時間監(jiān)測信息（如溫度、光強、電壓電流等）文件，狀態(tài)文件為監(jiān)測鏈路實時通斷狀態(tài)的文件。實際應用過程中，網(wǎng)絡報文記錄分析裝置按照一定的時間間隔定時上送狀態(tài)文件和穩(wěn)態(tài)文件，當站控層中有重要告警數(shù)據(jù)、變化量超過5%或分析狀態(tài)有改變時主動上送暫態(tài)文件。主站端實時查詢上送的數(shù)據(jù)與各二次設備的對應狀況。二次回路在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)存儲站端上送的信息，并進行實時診斷分析，同時統(tǒng)計分析狀態(tài)信息的長期變化規(guī)律，并結(jié)合裝置異常時的狀態(tài)特征，評估健康狀況，做出診斷決策。

四、在線監(jiān)測與故障診斷原理

4.1SV/GOOSE鏈路診斷原理

接收端設備在固定的頻率下會接收到SV/GOOSE所發(fā)來的信息，假如在該段頻率下突然沒有收到SV/GOOSE信息，那么整個系統(tǒng)就會自動告警。在網(wǎng)采、網(wǎng)跳回路方面，因為各個裝置的系統(tǒng)觀測源是一樣的，可以對系統(tǒng)觀測源和各個接收裝置的鏈路監(jiān)測情況進行對比分析，根據(jù)分析的結(jié)果快速定位到鏈路異常部位。在直采回路方面，因為與網(wǎng)采SV端口不一致，不能進行鏈路的對比分析，增加了對故障點的定位難度，需要將可能出現(xiàn)的故障點一一列舉出來，再與網(wǎng)采回路情況相結(jié)合，分析各個故障點出現(xiàn)的概率，最終找到故障點

4.2交流回路狀態(tài)診斷原理

在進行二次回路交流量的監(jiān)測時，可以選擇將網(wǎng)絡報文記錄分析裝置與繼電保護裝置結(jié)合在一起，對所采集的信息進行綜合對比分析，最終進行判斷。智能變電站的采樣方式一般為雙AD采樣，通過將兩種裝置的采樣數(shù)據(jù)進行對比分析，假如其誤差在額定范圍之內(nèi)，那么可以判斷二次回路狀態(tài)正常;假如誤差超過額定范圍，并且繼電保護裝置并未有發(fā)出異常信號，那么很可能有一套繼電保護交流回路有異常現(xiàn)象出現(xiàn)。

4.3保護動作診斷原理

（1）單重化配置保護裝置。

在進行交流回路狀態(tài)監(jiān)測時，選擇將單重化配置保護裝置與網(wǎng)絡報文模擬量進行對比分析，對比所監(jiān)測位置信號，判斷開關(guān)量的回路狀態(tài)。還可以將單重化配置保護裝置的保護動作邏輯與模擬量的實際變化情況結(jié)合在一起，最終對整個保護動作的準確性進行分析。

（2）雙重化配置保護裝置。

對A、B套保護裝置動作進行檢測，進而分析整個繼電保護裝置行為動作的準確性。先檢查出口時間以及動作元件，再算出相應的時間差，進行對比，最終分析整個保護動作的準確性。

結(jié)語

針對目前智能變電站存在的無法進行有效在線監(jiān)測與故障診斷的問題，結(jié)合當前智能站的二次設備情況，通過優(yōu)化與改善現(xiàn)有的網(wǎng)分裝置的功能，提出了一種用于智能站的二次系統(tǒng)故障診斷分析方法，并根據(jù)智能變電站自身所特有的特征，以提高智能變電站故障診斷系統(tǒng)的適用性、容錯性為目標，提出了智能變電站繼電保護在線監(jiān)測與故障診斷方法。

參考文獻

[1]李東福.智能站繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷[J].環(huán)球市場，2016，11（19）：98-99.

[1]陳文斌，張延奇，吳萍.變電站繼電保護二次回路的分析[J].通訊世界，2016（19）：198-199.

[3]葉遠波，孫月琴，黃太貴等.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)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2016，44（20）：148-153.

[4]孫世賢.淺議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)[J].科技創(chuàng)新導報，2017，22（11）：92-93.