智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术

智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术

杨云

（国网安徽省电力公司宣城供电公司安徽省合肥市242000）

摘要：该文对智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统框架进行了简单介绍，分析了在线检测信息技术，阐述了信息采集方案的内容，针对在线监测与故障诊断原理进行了深入研究，对现有网分装置进行了优化，希望可以提高二次回路在线监测与故障诊断技术质量，提高智能变电站运行稳定性。

关键词：智能变电站；继电保护二次回路；在线检测；故障诊断

在智能变电站中，传统的二次回路逐渐被通信网络所替代，传统的物理电气信号也不再进行使用，更多的选择数字信号，将所有二次设备基于网络连接在一起，实现在线监测。但是目前在线监测需要技术人员从网络报文记录设备中提取的内容数据进行系统的异常分析，因为网络报文记录的数据量非常大，严重影响了对异常分析的质量，工作人员很难根据记录的信息定性、定量分析故障特征，将很多重要信息遗漏，进而无法制定出完整的二次回路的预警和保护方案，不利于整个系统的安全稳定运行。

1智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统框架

智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统具有多个结构，整个系统分为两大部分，分别为主站系统以及站端装置，主站往往在省调（或地调）调度端进行布置，站端的数据采集源端为网络报文记录分析装置，不需要额外增加新的设备，符合经济实用简单原则。该系统选择将网络报文记录分析装置跟继电保护设备通过线路有效连接在一起，对一些关键数据进行提取，再进行上传，最终在调度端完成分析。一些新建的智能变电站，数据采集源端也可以直接选择在线监测与故障诊断装置。站端主要是完成对信息的采集、整理、配置和过滤。在通信网络中有故障出现时，站端装置可以及时快速地对故障信息进行诊断收集，并及时传递至主站系统，主站系统对收集来的信息进行分析诊断，呈现在显示界面。

2在线监测信息内容

2.1装置运行状态信息

装置运行状态信息主要有三方面内容：第一个方面为软硬件自检信息，主要监测装置在运行过程中的温度、光强以及电源电压等信息。第二个方面为采样值，包含了各个支路电流、差动电流等信息。第三个方面为开关量，主要对重要的开入量状态进行监测。对运行状态信息进行长期监测，能够为之后的检修提供基本技术资料以及依据。

2.2保护动作信息

保护动作信息主要有两方面内容：一方面为保护动作信号，指保护启动以及保护动作元件信号；另一方面为动作出口信号，具体指出口相别以及整组动作时间。

2.3告警信号信息

告警信号信息有三方面内容：第一方面为采样值异常告警，有SV链路的中断、品质异常以及检修状态异常等，另外还有CT/PT断陷等情况；第二方面为开入量异常告警，主要包含开入量的异常以及GOOSE的检修异常以及链路中断情况；第三方面为装置异常告警，有闭锁情况和失电告警情况。当二次回路出现异常时，可以快速、准确地对故障进行诊断，评估其运行状态，为检修人员之后的检修提供重要的参考价

3在线监测信息分析

二次设备运行状态信息包含装置的SV/GOOSE/MMS链路异常信号和装置的自检信息。根据二次回路在线监测与故障诊断的需求，针对智能变电站内不同类型智能二次设备的特点，将在线监测的信息分为装置的运行状态信息、告警信号信息、保护动作信息等。

3.1装置的运行状态信息

装置的运行状态信息包含装置的软硬件自检信息、采样值、开关量信息。其中软硬件自检信息包含有装置的运行温度，通道光强，电源电压信息。采样值和开关量信息包含各支路电流、差动电流以及重要的开入量状态。对此类信息长期进行监视统计，为状态检修提供基础数据和检修依据。

3.2告警信息

告警信息包含采样值、开关量异常告警及装置异常告警。其中采样值异常告警包括CT/PT断线、SV品质异常、SV链路中断、SV检修状态不一致。开入量异常告警包含开入量异常、GOOSE链路中断、GOOSE检修不一致。装置异常告警包含失电告警、闭锁。在二次回路出现此类重要告警时，快速进行故障诊断和状态评估，采取“异常后快速定位，异常前状态评估”的策略。为运检人员提供有效指导，提高智能站维护便利性。

3.3保护动作

保护动作信息包含保护动作信号（保护启动、保护动作元件）和动作出口信号（出口相别，整组动作时间）。

3.4SV/GOOSE运行状态信息

SV/GOOSE的运行状态信息指的是报文状态以及格式异常信息。SV报文状态包含幅值精度、相位精度、双AD一致性、报文等间隔性、检修状态、同步状态、数据有效性、同步信号丢失。报文格式异常指的是由于设备故障导致的SV/GOOSE报文残缺、过长、乱码等报文帧格式错误。

4在线监测与故障诊断原理

4.1SV/GOOSE链路诊断原理

接收端设备在固定的频率下会接收到SV/GOOSE所发来的信息，假如在该段频率下突然没有收到SV/GOOSE信息，那么整个系统就会自动告警。在网采、网跳回路方面，因为各个装置的系统观测源是一样的，可以对系统观测源和各个接收装置的链路监测情况进行对比分析，根据分析的结果快速定位到链路异常部位。在直采回路方面，因为与网采SV端口不一致，不能进行链路的对比分析，增加了对故障点的定位难度，需要将可能出现的故障点一一列举出来，再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。

4.2交流回路状态诊断原理

在进行二次回路交流量的监测时，可以选择将网络报文记录分析装置与继电保护装置结合在一起，对所采集的信息进行综合对比分析，最终进行判断。智能变电站的采样方式一般为双AD采样，通过将两种装置的采样数据进行对比分析，假如其误差在额定范围之内，那么可以判断二次回路状态正常；假如误差超过额定范围，并且继电保护装置并未有发出异常信号，那么很可能有一套继电保护交流回路有异常现象出现。

4.3保护动作诊断原理

（1）单重化配置保护装置。

在进行交流回路状态监测时，选择将单重化配置保护装置与网络报文模拟量进行对比分析，对比所监测位置信号，判断开关量的回路状态。还可以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结合在一起，最终对整个保护动作的准确性进行分析。

（2）双重化配置保护装置。

对A、B套保护装置动作进行检测，进而分析整个继电保护装置行为动作的准确性。先检查出口时间以及动作元件，再算出相应的时间差，进行对比，最终分析整个保护动作的准确性。

5.结语

智能变电站中，通信网络取代了传统的二次回路，数字信号取代传统物理电气信号，实现了二次设备的网络]。网络报文记录分析装置作为智能站网络通信状态监视的重要设备，实现报文的存储及分析、网络流量实时监视以及告警等功能。然而，目前二次回路的状态监测主要依靠专业技术人员根据网络报文记录分析装置中的通信报文辅助分析异常原因，但记录的信息量大且复杂，缺乏直观且有效的手段对网络信息中的故障特征进行定量和定性分析，导致一些重要的信息被淹没，无法形成完整的二次回路预警和分析策略，导致运维人员难以对全站的二次回路状态进行实时监测与分析。要想实现全网继电保护二次回路的在线监测和故障诊断分析功能，就必须对现有的网分装置进行改善和优化，从而增强智能变电站在线监测与故障诊断技术的容错性以及适用性，提高在线监测与故障诊断的质量。

参考文献：

[1]陈文斌，张延奇，吴萍.变电站继电保护二次回路的分析[J].通讯世界，2016（19）：198-199.

[2]徐弘.关于变电站二次回路及继电保护调试技巧研究[J].科技创新导报，2016（27）：38-39.