智能变电站继电保护二次回路的在线监测及故障

张琼钰

摘要：受到智能化技术的发展，通信网络锁的应用不断取代传统的二次回路，从而促进了继电保护二次设备的自动化发展。但目前智能化技术的普及依然不够全面，导致大量的电力企业依然使用的是传统的二次回路电气设备，其中做好设备的在线监测运行以及故障分析将成为一项非常重要的工作。

关键词：变电站继电保护二次回路;在线监测;故障诊断分析

一、继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统的构成及信息传输方式

1.1系统的构成

智能变电站中，继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统，由物理链路与逻辑链路两部分构成：（1）物理链路：本系统的物理链路，由装置二次回路、光纤接口、接口插件三部分构成。三者中，装置二次回路的功能，在于确保电力系统继电保护的功能得以实现。光纤接口以及接口插件的功能，则在于确保数据的传输得以实现。（2）逻辑链路：本系统的逻辑链路，由发送端、接收端、GOOSE、SV等部分构成。其中发送端的功能，主要在于对系统采集到的二次回路运行数据进行发送。接收端的功能，则在于接收系统所发送的信息。在上述各部分功能的共同发挥下，继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统，方可实现对二次回路运行状态的评估，从而及时发现异常。

1.2信息采集方向

为实现对继电保护二次回路运行状态的监测，从而及时发现故障。本系统应着重对“状态运行信息”、“预警信息”进行了采集。状态运行信息，包括软硬件自检测信息、采样信息等多种。以前者为例：继电保护二次回路运行过程中，软件与硬件连续运行后，必然产生一定的热量。如运行温度过高，故障的发生风险，也将明显提升。采集软硬件自检测信息的意义，不仅及时发现上述问题，而且及时对故障进行预防。系统需监测的预警信息，以SV检修信息、CT/PT断线信息为主。为有效区分各类信息，本系统将二次回路的运行状态，分为了稳态、暂态与故障态三种类型。系统获取信息后，会立即按照上述标准，对二次回路的运行状态进行评价，从而为工作人员体提供相应的数据。

二、在线监测信息分析

2.1装置运行状态信息

装置运行状态信息主要包括以下三个方面的内容：①软硬件自检信息，这些自检信息主要是监测装置在其运行过程中呈现的温度、光强、电源电压等运行设备信息，这些信息为开展继电保护在线监测奠定基础，提供最真实的设备信息反映。②采样值，主要是各个支路电流、差动电流等信息，电力传输过程中一旦出现故障其电流也会变得异于平常，所以需要监测这些信息。③开关量，主要监测的是重要的开入量状态。长期进行设备运行状态的信息监测，一方面能够监测其故障的出现，另一方面，通过长期的数据记录能够积累下大量的设备日常运行数据，为后续的检修提供基础技术资料以及对比参考依据。

2.2保护动作信息

保护动作信息主要包含以下内容：①保护动作信号，主要涉及保护启动、保护动作元件的运行信号;②动作出口信号，具体来说是出口相别以及整组动作时间。

2.3告警信号信息

一旦二次回路出现异常，告警信号信息能够反映出相应的故障点信息，这样可以为快速、准确地发现相应故障、诊断其运行状态奠定基础，从而为检修人员进行后续检修提供基数数据，便于智能变电站的维修。具体来说，告警信号信息主要包含以下三方面内容：①采样值异常告警，诸如SV链路的中断、品质异常以及检修状态异常、CT/PT断陷等信息都会出现异常告警，通过信息监测能发现运行过程中异于平常的运行数据，一旦数据异常将发生告警;②开入量异常告警，对于设备运行中的开入量的异常、GOOSE的检修异常以及链路中断等情况都会发出异常告警;③装置异常告警，在发生闭锁情况和失电的情况下会发生告警。

三、在线监测与故障诊断原理

3.1 SV/GOOSE链路诊断原理

接收端设备通常需要设定固定的频率，这样能够接收到SV/GOOSE所发来的信息，一旦在该段频率下突然无法接收到SV/GOOSE信息，那么说明运行不正常，这样整个系统就会发出自动告警。在网采、网跳回路方面，各个装置的系统观测源都是通用的，这样能够对比分析系统观测源和各个接收装置的链路监测情况，运行数据的对比能快速找出链路异常部位。直采回路与网采SV采用的端口不一致，因此无法通过链路的对比分析来找出故障点，这就增加了故障点的定位难度，需要进行一一排查，同时与网采回路情况相结合，分析各个故障点出现的概率，最终找到故障点。

3.2交流回路状态诊断原理

对二次回路交流量进行监测的过程中，可以将网络报文记录分析装置与继电保护装置相结合，对比分析对所采集到的信息，最终找出故障所在。智能变电站一般采取双AD采样，对两种装置的采样数据进行对比分析，如果其误差在额定范围之内，那么说明二次回路運行状态正常;若误差超过额定范围，且继电保护装置未发出异常信号，那么很可能有一套继电保护交流回路产生了异常。

3.3保护动作诊断原理

3.3.1单重化配置保护装置

在监测交流回路运行状态的过程中，通常将单重化配置保护装置与网络报文模拟量开展对比分析，将所监测位置信号进行比较分析，判断开关量的回路状态。同时，还可将单重化配置保护装置的保护动作逻辑与模拟量的实际变化情况相结合，最终分析整个保护动作的准确性。

3.3.2双重化配置保护装置

对A、B套保护装置动作进行检测，进而对整个继电保护装置行为动作的准确性进行分析。先检查出口时间以及动作元件，之后对时间差进行对比，最终分析整个保护动作的准确性。

四、结语

综上所述，尽管智能化变电站的发展为人们的工作和生活带来更多的便利条件，但继电保护二次回路在运行过程中依然会受到各种因素的影响，引发电路故障。因此加强对在线监测技术的研究，通过做好故障分析，对于保证电力企业的安全稳定运行具有非常重要的意义。

参考文献：

[1]肖健勇，常学武，吴永杰.分析智能变电站继电保护二次回路故障诊断技术及在线监测[J].低碳世界，2017（34）：24-25.

[2]师元康，高倩，姜振超，赵书涛.智能变电站继电保护二次回路分析与状态评估研究[J].华北电力技术，2017（12）：6-13.

（作者单位：国网四平供电公司经济技术研究所）