网络报文分析仪的智能变电站继电保护设备状态监测技术分析

网络报文分析仪的智能变电站继电保护设备状态监测技术分析

李山林

国网陕西省电力公司汉中供电公司陕西汉中723000

摘要：智能变电站继电保护设备具有数字化、信息共享化、控制网络化特征，这为继电保护设备状态信息监测提供了实现的可能。本文在分析监测方法的优缺点基础上，提出了基于智能变电站网络报文分析装置的继电保护状态监测的实现方法，并对其可行性进行了论证。

关键词：网络报文分析；智能变电站;继电保护

1智能变电站继电保护状态监测的可行性分析

在国家电网公司企业标准《Q/GDW383-2009智能变电站技术导则》中对智能变电站网络报文记录和分析做出了明确要求，即“可配置独立的网络报文记录分析系统，实现对全站各种网络报文的实时监视、捕捉、存储、分析和统计功能。网络报文记录分析系统宜具备变电站网络通信状态的在线监视和状态评估功能。”因而，网络报文分析装置具备了监测和分析接入GOOSE、SV、MMS网的所有报文功能的功能，它的出现为智能变电站二次设备状态信息实时监测提供了信息承载和应用的平台。

智能变电站中继电保护设备具备采集二次设备及自身状态信息的功能。数字化的继电保护装置能够实时的对装置硬件和软件进行状态自检，并对自检信息进行分析，输出至人机界面显示。IEC61850标准体系的建立，为数字化继电保护装置自检信息的共享和高级应用提供了可能。如图1所示为继电保护原理及信息流示意图。图中描述的装置各类状态信息目前是以设备制造厂家的特殊协议或通信方式传输给人机界面显示。而这些状态信息以IEC61850标准传输给其他IED设备或交换机是完全可行的。

图1继电保护装置原理及其信息流

1.1需要考虑的问题

（1）准确有效的继电保护状态信息。为了实现对继电保护状态信息的监测，首先要保证继电保护设备发出的自检信息、运行情况、采样值信息等的准确性，可以通过被采集的状态信息与全站其他设备、回路、系统的报文进行校验，以增加对信息准确性的判断；其次，智能变电站继电保护设备的状态信息的实时性必须得以保证，所以必须保证网络报文分析装置与被监测装置的同步对时，从而保证数据的有效性。

（2）针对智能变电站继电保护状态信息监测，需要开发能够完全支持网络报文分析装置信息采集的新型继电保护设备，建立相应的IEC61850模型。新型的继电保护设备能够全面统一的开放其自检信息，并以标准的格式传输给网络报文分析装置。

（3）开发智能变电站继电保护设备状态信息监测系统。该系统实时运行于网络报文分析装置，可采集设备状态信息，并能与其他动作、告警等报文进行对比分析，以变电站整站的角度完成对继电保护设备的监测与综合分析，从而进一步支撑一体化监控系统和调控系统。

1.2优缺点分析

采用基于网络报文分析装置的继电保护状态监测技术，有以下几个方面的优点：①可以减少因状态监测信息传输所需要的通信网络；②可以优化智能变电站全站共享的信息，使已经共享的信息能够得到最大化的利用；③可以大量减少人工录入数据信息，实现更加自动化在线监测技术；④可以借助于已经在电网实时运行的网络报文分析装置直接将继电保护状态监测信息网络建立在变电Ⅰ区运行，不仅可以减少因考虑二次系统安全防护而带来的潜在问题，还可在后期更便捷的利用状态监测信息对变电站监控系统、调度控制系统进行充分的数据支撑。但缺点是，网络报文记录分析装置暂时无法实时、自动获取到到继电保护设备的家族性缺陷、误动拒动信息、装置老化程度等状态信息，如果要将这一类信息纳入监测范围，仍然需要人工录入。

2智能变电站继电保护设备状态信息监测的实现方案

2.1继电保护状态信息模型

智能变电站的数字式继电保护装置由于将数字采样功能下放至合并单元装置来实现，保护跳合闸命令由智能终端来执行，数字式继电保护装置只需以光纤通信方式订阅其他装置的GOOSE、SV信息，发布逻辑运算后的开出结果、动作信息、告警信息等。而这些以标准化的通信方式传输的光数字信息更加容易被监测。而监测这些状态信息量，首先要在基于IEC61850标准体系的设备建模时，建立对应的状态信息监测逻辑节点。例如智能终端装置具有二次回路状态、端口光功率和通信状态、断路器气压油压状态及以直流量描述的户外柜温湿度等信息的逻辑节点模型，如图2所示。

图2智能终端状态信息逻辑节点

2.2网络报文分析装置对状态信息的监测和应用

网络报文分析装置在采集到继电保护设备的上述状态信息后，可实时进行分析和监视并将监测数据存储以便离线分析。目前，在运的智能变电站网络报文分析装置已经能够完成变电站采样值状态、开关量状态、端口状态、户外柜温湿度信息、装置告警等信息的监测并进行简单的分析。以下图3、图4、图5为例，利用网络报文记录分析装置监测合并单元采样值数据离散特性状态、母线保护跳闸状态、时钟对时精度统计。

图3合并单元采样值数据离散性监测统计

图5PTP时钟对时精度分析与统计

3预期结果

通过网络报文记录分析装置的实时监测与分析，能够将智能变电站中虚拟的、无法直观解析的报文信息人性化的展示出来，为智能变电站运行、检修提供直接技术参考。结合目前对通信状态、网络状态、GOOSE和SV状态的分析，基于网络报文记录分析装置实现的状态监测技术在进一步采集完善的设备动作情况、网络状态、设备运行状况的情况下将实现对继电保护状态更高可视化、更智能的预警分析。

4结论

采用基于网络报文分析装置来实现对继电保护状态监测在技术上具有可行性。目前网络报文记录分析装置已经能够实现对全站继电保护通信状态、采样值状态、开关量状态、光口强度及光纤衰耗、同步对时精度及对时状态等的监测，这些已经监测到的数据将进一步服务继电保护状态监测与预警分析。未来，随着继电保护等设备的自检信息进一步规范和开放，将更进一步推动继电保护设备状态监测技术的发展，基于网络报文记录分析装置的状态监测将具有更加广阔的应用空间。

参考文献

[1]张晓华,刘跃新,刘永欣,孙嘉,邱俊宏.智能变电站二次设备的状态监测技术研究[J].电工文摘,2011,04:68-72.

[2]鲍瑞君.继电保护状态检修及状态监测的现状及技术难点分析[J].企业技术开发,2015,33:104-105.