淺議智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

陳茜 李曉黎 劉林

摘 要：為能夠有效提高智能變電站繼電保護(hù)二次回路的可靠性，本文將提出一種基于多參信息量的繼電保護(hù)二級(jí)回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷架構(gòu)。此系統(tǒng)中將會(huì)對(duì)智能變電站SV、GOOSE、MMS報(bào)文進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析，進(jìn)而從中獲取到智能變電站過程層和站控層鏈路異常信息特征，最終指明SV、GOOSE網(wǎng)絡(luò)斷鏈、數(shù)據(jù)異常等問題的預(yù)警策略，以期能夠?yàn)闃I(yè)內(nèi)人士提供理論參考。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù)二次回路;在線監(jiān)測(cè);故障診斷

安徽省境內(nèi)某110kV內(nèi)橋接向變電站中出現(xiàn)10kV饋線故障，引起2號(hào)主變發(fā)生差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。在事件發(fā)生后，檢修人員及時(shí)對(duì)故障情況進(jìn)行檢修，確定故障是由2號(hào)主變?cè)谇耙淮芜\(yùn)維時(shí)，運(yùn)維人員在更換裝置SV板后，為能夠有效配置MU電流通道極性，但實(shí)際橋開關(guān)CT一次極性直線Ⅰ號(hào)母線，所以在進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，2號(hào)主變橋開關(guān)出現(xiàn)CT二次極性錯(cuò)誤。該問題并非是在2號(hào)主變發(fā)生差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)才得以表現(xiàn)，而是一直存在變電站中，只是由于該變電站平時(shí)負(fù)荷相對(duì)較小，所以為能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，但在卻在區(qū)外故障較大穿越電流情況下產(chǎn)生差流，引發(fā)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問題。為避免再一次發(fā)生該種情況，本文將對(duì)智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)進(jìn)行分析闡述，確保智能變電站的平穩(wěn)有序運(yùn)行。

1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

在智能變電站中，在線監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)主要分為主站系統(tǒng)和端站設(shè)備兩個(gè)層次。其中主站系統(tǒng)主要布置在調(diào)度端，作用是對(duì)完成預(yù)處理的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入分析處理，同數(shù)據(jù)庫中的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配對(duì)比，確定智能變電站中存在的故障情況【1】。在端站設(shè)備方面，其在系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)對(duì)智能變電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、電力分配數(shù)據(jù)預(yù)處理以及數(shù)據(jù)歸納等工作內(nèi)容，一旦發(fā)生端站設(shè)備與主站系統(tǒng)失聯(lián)的情況，那么端站設(shè)備便會(huì)同時(shí)完成數(shù)據(jù)收集和故障診斷功能。端站設(shè)備在完成數(shù)據(jù)收集后，其會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并自動(dòng)生成相應(yīng)的報(bào)告文件，之后將報(bào)告文件發(fā)送給主站系統(tǒng)，主站系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)報(bào)告文件來進(jìn)一步判斷智能變電站是否存在故障情況。通過在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)，將可以有效降低工作人員的工作量，提高工作效率和診斷精準(zhǔn)性，確保智能變電站故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

2 在線監(jiān)測(cè)信息種類

2.1 警告信息

通常來說，警告信息的主要分為開關(guān)量異常警告、采樣值異常報(bào)告以及設(shè)備異常報(bào)告三類。其中開關(guān)量異常警告主要包括GOOSE鏈路中斷、開關(guān)量異常以及GOOSE檢修不一致等;采樣值異常報(bào)告主要包括SV異常信息、SV檢修狀態(tài)不一致、SV鏈路中斷以及CT/PT斷線等;設(shè)備異常報(bào)告主要包括異常閉鎖、異常失電等。該些問題均是繼電保護(hù)二次回路常見異常報(bào)告信息，在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在發(fā)出異常警告信息后，工作人員應(yīng)及時(shí)對(duì)故障情況進(jìn)行評(píng)估排除處理。

2.2 設(shè)備運(yùn)行信息

設(shè)備運(yùn)行信息是在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)重要的數(shù)據(jù)來源之一，其主要包括采樣數(shù)據(jù)、開關(guān)量數(shù)據(jù)以及設(shè)備自檢數(shù)據(jù)等。主要包括設(shè)備運(yùn)行溫度、電源電壓、支路電流等。通過該些數(shù)據(jù)信息，在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)可以通過與數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)參數(shù)的匹配來快速判斷設(shè)備的異常運(yùn)行情況，并將異常運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)記錄、存儲(chǔ)，為后續(xù)檢修與故障診斷提供有效的數(shù)據(jù)支持。

2.3 SV/GOOSE狀態(tài)信息及動(dòng)作保護(hù)

SV狀態(tài)信息和GOOSE狀態(tài)信息均不是由電氣設(shè)備運(yùn)行過程中自行產(chǎn)生的，而是一種診斷數(shù)字化報(bào)文以及報(bào)文格式所產(chǎn)生的記錄文件。其中SV狀態(tài)信息主要包括相位精度、雙AD一致性、幅值精度以及數(shù)據(jù)有效性等，繼電保護(hù)二次回路在發(fā)生故障情況后，SV狀態(tài)信息和GOOSE狀態(tài)信息便會(huì)出現(xiàn)亂碼、缺失或者過長等情況，通過對(duì)兩種狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控分析，可以及時(shí)確定智能變電站是否存在故障情況【2】。而動(dòng)作保護(hù)信息主要是指動(dòng)作信號(hào)和動(dòng)作出口信號(hào)等信息。

3 在線監(jiān)測(cè)與故障診斷原理

3.1 SV/GOOSE鏈路診斷原理

在線檢測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在間隔一段時(shí)間未接收到有效的SV/GOOS狀態(tài)信息后便會(huì)自行發(fā)出告警信息。針對(duì)網(wǎng)采、網(wǎng)跳回路的在線檢測(cè)，系統(tǒng)會(huì)通過分析對(duì)比發(fā)送方和多個(gè)接收方之間鏈路的狀態(tài)信息來達(dá)成監(jiān)測(cè)效果，然后根據(jù)各設(shè)備所發(fā)出的鏈路告警高溫來確定鏈路異常位置【3】。針對(duì)直采回路，雖然系統(tǒng)無法達(dá)成鏈路的直接對(duì)比監(jiān)視效果，但卻可以通過預(yù)設(shè)內(nèi)容來列舉出所有可能存在異常的位置，并綜合其他二次設(shè)備來共同判斷各異常位置的故障幾率，為工作人員故障評(píng)估工作提供重要參考。

3.2 交流回路狀態(tài)診斷

交流回路狀態(tài)診斷會(huì)主要是通過報(bào)文記錄裝置和繼電保護(hù)裝置所采集的交流數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析診斷。智能變電站大多采用雙AD采樣，可以通過繼電保護(hù)裝置通過MMS上送的雙AD采樣數(shù)據(jù)來判斷數(shù)據(jù)的一致性，若是確定不一致情況，將會(huì)直接發(fā)出告警信息，同時(shí)判斷指明繼電保護(hù)裝置中異常二次回路。

3.3 保護(hù)動(dòng)作診斷

在線監(jiān)測(cè)與故障增多系統(tǒng)會(huì)通過分析AB套保護(hù)裝置動(dòng)作行為的一致性來判斷繼電保護(hù)裝置動(dòng)作行為是否存在故障情況。具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括有繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作元件運(yùn)行數(shù)據(jù)和出口時(shí)間數(shù)據(jù)等，將該些數(shù)據(jù)信息與GOOSE狀態(tài)信息中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，最終綜合判斷繼電保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作的正確性。

4 實(shí)際應(yīng)用

在智能變電站實(shí)際運(yùn)行過程中，繼電保護(hù)裝置輸入開關(guān)量的二次回路會(huì)產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)、閉鎖信號(hào)等信號(hào)信息，在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)則會(huì)在運(yùn)行過程中對(duì)該些信號(hào)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集匯總，然后基于SV/GOOSE鏈路診斷、交流回路狀態(tài)診斷、保護(hù)動(dòng)作診斷等原理對(duì)繼電保護(hù)二次回路的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面檢查判斷。例如，系統(tǒng)在對(duì)繼電保護(hù)二次回路監(jiān)測(cè)過程中，會(huì)先對(duì)繼電保護(hù)裝置的輸入開關(guān)量運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行全面分析監(jiān)測(cè)，即若是繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)斷路器失靈等情況，那么系統(tǒng)便會(huì)對(duì)繼電保護(hù)裝置的保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行診斷，判斷繼電保護(hù)動(dòng)作與GOOSE狀態(tài)信息是否一致，若是不一致則可以確定繼電保護(hù)裝置存在故障情況，進(jìn)而深入判斷繼電保護(hù)裝置故障點(diǎn)，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)信息給出故障點(diǎn)解決參考建議。另外，在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在對(duì)繼電保護(hù)裝置二次回路進(jìn)行評(píng)估診斷時(shí)候，其主要是采用雙AD的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣，然后與數(shù)據(jù)庫中的閥值數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，若是比對(duì)信息出現(xiàn)差值情況，則代表繼電保護(hù)裝置二次回路存在異常故障情況，需要及時(shí)采用相應(yīng)的解決措施。

5 結(jié)語

為能夠有效提高智能變電站繼電保護(hù)二次回路的可靠性，本文結(jié)合當(dāng)今智能變電站繼電保護(hù)二次設(shè)備的實(shí)際情況，提出一種在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論，為后續(xù)的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的相關(guān)體系提供理論指導(dǎo)。最終結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況來看，在應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)后，可有效提高智能變電站繼電保護(hù)二次監(jiān)測(cè)診斷的精確性和有效性，降低智能變電站運(yùn)維管理過程中人力需求，降低運(yùn)維人員工作強(qiáng)度，提高工作效果，所以值得在當(dāng)今社會(huì)進(jìn)行普及應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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