探究智能變電站的繼電保護(hù)二次回路故障診斷問題

孫正國(guó)

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和電力行業(yè)的快速發(fā)展，針對(duì)智能變電站二次設(shè)備檢修和故障隔離工作的高安全風(fēng)險(xiǎn)，通過對(duì)智能變電站二次設(shè)備故障狀態(tài)的分析，提出了一種智能變電站故障診斷新方法用于繼電保護(hù)測(cè)量回路。在變壓器阻抗測(cè)量的基礎(chǔ)上，利用廣義變比建立了故障診斷模型，對(duì)極性故障進(jìn)行分析。并通過仿真對(duì)該方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，該方法可以很好地評(píng)估電流電壓測(cè)量回路的故障狀況。該研究為智能變電站設(shè)備故障診斷的發(fā)展提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：智能變電站;故障診斷;二次設(shè)備;繼電保護(hù)

引言

二次回路是變電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的保障，尤其是繼電保護(hù)的二次回路通過信號(hào)檢測(cè)并且做出動(dòng)作反應(yīng)來保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行過程，對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有非常重要的價(jià)值。因此，必須強(qiáng)化對(duì)于二次回路運(yùn)行的認(rèn)知，深入分析引發(fā)繼電保護(hù)二次回路故障問題的關(guān)鍵因素，然后采取相應(yīng)措施及時(shí)處理解決。

1繼電保護(hù)二次回路

電力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，為了確保系統(tǒng)運(yùn)行的高效與可靠，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩類設(shè)備。一類是一次設(shè)備，常見的有輸電線路、發(fā)電機(jī)和母線等，主要發(fā)揮輸配電能的作用;另一類電氣設(shè)備主要發(fā)揮控制和調(diào)節(jié)的作用，主要是負(fù)責(zé)保護(hù)一次設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)作，常見的設(shè)備有各種測(cè)量表儀器、通信裝置等。繼電保護(hù)也屬于二次設(shè)備，將這些設(shè)備依照電氣邏輯連接在一起，以發(fā)揮檢測(cè)保護(hù)的功能，就形成了穩(wěn)定的二次回路，二次回路是保障電能穩(wěn)定安全輸配的關(guān)鍵部分，在電力系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的位置。繼電保護(hù)的二次回路具有自身的特殊性，運(yùn)行過程較為復(fù)雜，發(fā)揮綜合性的功能和價(jià)值，其基本的系統(tǒng)功能是測(cè)量和保護(hù)，重點(diǎn)包括信號(hào)、開關(guān)及測(cè)量等系統(tǒng)。

2設(shè)計(jì)概述

2.1控制系統(tǒng)

在大多數(shù)變電站中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的檢測(cè)和控制，往往會(huì)使用一對(duì)一的方法，而且重點(diǎn)是關(guān)于斷路器的控制回路，需要把握好如下設(shè)計(jì)要點(diǎn)。（1）應(yīng)該設(shè)置相關(guān)的電源監(jiān)控回路，強(qiáng)化對(duì)于合閘跳閘回路的全面、穩(wěn)定監(jiān)控;（2）在實(shí)現(xiàn)具體的合閘或者跳閘動(dòng)作后，需要盡快處理裝置脈沖的問題;（3）如果蓄電池只有一組，為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備的穩(wěn)定供電，就需要利用到各種直流母線。

2.2信號(hào)系統(tǒng)

二次回路之所以能夠發(fā)揮穩(wěn)定的保護(hù)作用，關(guān)鍵是通過檢測(cè)變電系統(tǒng)的電壓和電流的信號(hào)情況做出相關(guān)的反應(yīng)和動(dòng)作。當(dāng)前的大多數(shù)變電站都不太依賴于人力，基本實(shí)現(xiàn)了智能化控制和檢測(cè)的目標(biāo)，而對(duì)于繼電器系統(tǒng)，為了發(fā)揮更多的檢測(cè)和保護(hù)功能，就需要配置可靠的信號(hào)檢測(cè)裝置，并且做好定期查驗(yàn)和檢測(cè)工作。當(dāng)變電系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)電流和電壓的不平衡現(xiàn)象時(shí)，繼電器的二次回路就會(huì)迅速地檢測(cè)到不良信號(hào)，然后做出準(zhǔn)確的反應(yīng)。

2.3監(jiān)控系統(tǒng)

在自動(dòng)化的技術(shù)中，往往會(huì)采取網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站運(yùn)行情況的檢測(cè)。在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)二次回路時(shí)，定要以自動(dòng)化監(jiān)控的技術(shù)為基礎(chǔ)。首先，需要依照分層式的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)，從變電站的整體情況出發(fā)，全面實(shí)現(xiàn)對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行的檢測(cè)和管控，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)于大量數(shù)據(jù)資源的收集和處理工作。在繼電保護(hù)二次回路中，主要考慮的問題就是如何完成相關(guān)動(dòng)作命令，以及發(fā)出精準(zhǔn)的報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于變電系統(tǒng)運(yùn)行的檢測(cè)和保護(hù)。其次，在設(shè)計(jì)中要重視資源共享，尤其是監(jiān)控裝置和遠(yuǎn)動(dòng)信息的數(shù)據(jù)互通，以防止信息重復(fù)采集的情況，實(shí)現(xiàn)二次回路系統(tǒng)的優(yōu)化。

2.4交流電流和電壓回路

這是二次回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的問題，需要重點(diǎn)關(guān)注電流互感器的選擇。需全面分析一次設(shè)備的相關(guān)情況，結(jié)合變電系統(tǒng)的實(shí)際需求來選擇，要確保所選用的互感器符合繼電保護(hù)二次回路系統(tǒng)的需求。此外，要重視實(shí)際的安裝工作，二次回路系統(tǒng)中往往只需要單個(gè)的接地點(diǎn)，而且要在主控室中安裝相應(yīng)的電源接地，全面保護(hù)變電系統(tǒng)。

3故障檢測(cè)系統(tǒng)的功能分類

在智能變電站的二次回路檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行的過程中，我們能夠發(fā)現(xiàn)故障問題大多會(huì)出現(xiàn)在鏈路以及自檢這兩個(gè)環(huán)節(jié)，當(dāng)其中一項(xiàng)出現(xiàn)問題的時(shí)候，便難以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的故障進(jìn)行檢測(cè)，想要解決該類問題，需要變電站及時(shí)地對(duì)多種類型的設(shè)備進(jìn)行全面的分析，并將其運(yùn)行狀態(tài)、鏈路、回路以及保護(hù)行為等環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析，才能夠起到消除故障的作用。

3.1狀態(tài)運(yùn)行故障檢測(cè)

檢測(cè)二次回路設(shè)備的狀態(tài)運(yùn)行信息，主要是針對(duì)設(shè)備內(nèi)部的硬件、軟件系統(tǒng)、采樣值和開關(guān)量的信息進(jìn)行檢測(cè)分析，另外還能夠涉及到設(shè)備在檢測(cè)運(yùn)行中達(dá)到的溫度、電源供電期間達(dá)到的溫度檢測(cè);對(duì)于采樣量的檢測(cè)可以分為對(duì)設(shè)備的支路、差動(dòng)電流等進(jìn)行檢測(cè)，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的長(zhǎng)期監(jiān)控，并記錄其在不同環(huán)境和狀態(tài)下工作的數(shù)據(jù)信息，以此來保證在未來的故障中及時(shí)的分析其故障原因，制定出合理的解決方式。

3.2鏈路故障檢測(cè)

常見的鏈路故障出現(xiàn)的情況較為復(fù)雜，其故障發(fā)生的流程為：當(dāng)系統(tǒng)的信息接收設(shè)備在固定的階段時(shí)間內(nèi)，并沒有及時(shí)地接收到數(shù)據(jù)信息，便會(huì)及時(shí)地進(jìn)行告警。例如某一鏈路出現(xiàn)故障，無法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這時(shí)繼電保護(hù)裝置存在數(shù)據(jù)斷層，在下一階段數(shù)據(jù)接收節(jié)點(diǎn)還未接收到數(shù)據(jù)的時(shí)候，便會(huì)將鏈路故障信息進(jìn)行上傳，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文設(shè)置接收到故障信息并進(jìn)行處理之后，整體系統(tǒng)便會(huì)產(chǎn)生告警行為。但是鏈路故障問題可能發(fā)生的點(diǎn)位較多，工作人員難以憑借單一的報(bào)警信息定位故障源，因此這時(shí)便可以通過對(duì)告警信息發(fā)送方以及多個(gè)接收方之間的鏈路進(jìn)行信息觀察，根據(jù)不同報(bào)文裝置上傳的信息進(jìn)行分析，從多個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中排除運(yùn)行良好的線路，來定位故障源。

3.3交流回路故障檢測(cè)

對(duì)檢測(cè)設(shè)備中的交流量進(jìn)行分析，能夠獲取到其交流回路的狀態(tài)，而針對(duì)交流量的信息進(jìn)行收集處理還需要借助繼電保護(hù)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文系統(tǒng)進(jìn)行信息收集。在大部分的職能變電站中，通常使用雙AD裝置，對(duì)交流量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集分析，并采用雙套保護(hù)方式進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的對(duì)比，如果雙套的保護(hù)裝置都能夠得出差異性較小的數(shù)據(jù)信息，那么便能夠得出交流回路運(yùn)行正常的結(jié)論;當(dāng)雙套保護(hù)裝置中檢測(cè)出的數(shù)據(jù)信息具有較大差距，且該差值不在閾值范圍內(nèi)的時(shí)候，便能夠斷定交流回路出現(xiàn)故障，且該故障可能出現(xiàn)在任意一臺(tái)繼電保護(hù)系統(tǒng)中。

3.4保護(hù)動(dòng)作故障檢測(cè)

在繼電保護(hù)二次回路系統(tǒng)中，能夠提供保護(hù)動(dòng)作的裝置可以劃分成單重化的配置保護(hù)以及雙重化的配置保護(hù)，這其中前者是通過網(wǎng)絡(luò)報(bào)文系統(tǒng)，對(duì)裝置本身的模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并針對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)比量為測(cè)控裝置多提供的信號(hào)數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，檢測(cè)開關(guān)量回路的運(yùn)行狀態(tài)。后者則是能夠針對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中執(zhí)行的動(dòng)作進(jìn)行效率和執(zhí)行時(shí)間上的分析，對(duì)AB套保護(hù)系統(tǒng)的動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)，并分析其零件和出口時(shí)間，并將出口時(shí)間與開關(guān)量時(shí)間進(jìn)行對(duì)比分析，從而得到保護(hù)動(dòng)作是否具備正確的執(zhí)行狀態(tài)。

結(jié)語

對(duì)于變電站的穩(wěn)定運(yùn)行，繼電保護(hù)二次回路有著非常重要的作用，所以必須強(qiáng)化相關(guān)的設(shè)計(jì)過程，逐漸提升系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化，達(dá)到變電站系統(tǒng)智能化運(yùn)行的目標(biāo)。同時(shí)，由于各種因素的限制，二次回路的運(yùn)行仍面臨一些故障問題。既有設(shè)計(jì)和維護(hù)方面的原因，也有元件磨損、線路破壞的原因，逐漸導(dǎo)致保護(hù)與檢測(cè)的可靠性降低，出現(xiàn)各種二次回路故障，無法確保變電系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。所以，必須要重視相應(yīng)的檢測(cè)和維護(hù)工作，充分發(fā)揮二次回路設(shè)計(jì)的功能。

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