论智能变电站继电保护二次回路在线监测及诊断

论智能变电站继电保护二次回路在线监测及诊断

潘家豪

佛山市南海区南三路7号供电所大厦

摘要：本文主要对智能变电站继电保护二次回路在线监测及诊断进行分析和了解。智能变电站通过网络化的通信、数字化的新传输、共享的信息化机制实现了其智能化，极大地提升了运行效率，但作为其关键部件之一的继电保护将在其智能化过程中产生重要影响。

关键词：智能变电站；继电保护；二次回路；监测；诊断

引言

继电保护系统为电力系统的主要组成部分，受环境及人为因素的影响，二次回路运行过程中，极容易发生故障。智能变电站的出现，为二次回路故障发生率的降低，奠定了基础。利用智能变电站在信息传输、数据获取，以及预警等方面的功能。有关人员可实现对二次回路运行状况的实时评估，及时发现其故障。从而使二次回路的运行安全性，能够得以提升。

一、在线监测与诊断技术的意义

有效保障电网的运行安全。如今电力行业的智能化建设水平不断提升，变电站也实现智能化控制和管理，从而使电网的运行安全得到极大保障。电力网络在运行过程中会受到诸多因素的影响，例如直接回路接地异常、交流回路短路异常等，当发生这些故障时，二次回路就会自动报警，但是受到现场环境的干扰，二次回路报警功能无法有效区分继电保护异常和其他异常，从而导致故障无法得到及时预警和排除，使电网的运行安全受到极大威胁。在线监测和故障诊断技术的出现有效解决这一问题，在电网运行过程中，系统可以对运行状态给予动态监测，从而及时发现继电保护二次回路存在的异常，使故障得到及时有效的解决。

有效提高设备的检修效率。电力行业的发展使社会日益增长的用电需求得到极大满足，但是在发展过程中也出现诸多问题。例如我国历年都会发生电力事故，这些事故大多发生在电力设备的检修及维护过程中，使社会蒙受巨大损失。电力设备是变电站的重要组成部分，但是在运行过程中会受到诸多因素的干扰，从而发生故障，电力人员在检修和维护期间需要面临安全风险，因此极易造成事故发生。而在实施二次回路保护装置后，很多设备异常现象在初期就能够显示出来，并且给予针对性的预防，从而使设备的检修效率得到极大提升。

二、继电保护二次回路在线监测与诊断的构架

在变电站中，传统的二次回路逐渐被通信网络所取代，应用通信网络，利用数字信号，能够实现设备之间的互相连接，实现在线监测。在系统构架中，包含了主站系统、后台系统、远动装置及站端装置，主站系统设置在调度控制中心，其余设置在变电站内。因此，新建智能变电站需要应用在线监测以及诊断的装置，在数据采集端对运行情况进行分析，发挥出实际应用性。

（1）主站系统建立在网络记录分析设备和保护设备基础之上，两者通过网络或线路有效的连接在一起，从而能够提取必要的数据，并将数据上传到网络中进行数据分析，数据分析可以在调度端实现。在很多新建的智能变电站中，在线监测和在线诊断是设置在数据采集端的基础上。

（2）站端装置的作用是采集和整理继电设备的信息，同时对信息进行过滤和配置。在通信网络中，如果出现了故障信息，故障信息能够以最快速度被输送到站端装置，随后将接收到的信息收集起来，经过处理之后传给后台，同时通过远动装置传递给主站系统。在这个过程中，对于信息的收集和诊断需要建立在后台监控系统或主站系统，并将分析的结果呈现在监控画面上，以直观的形式完成对故障的分析。

三、在线监测信息分析

二次回路在线监测的系统架构如图1所示，实线包围的部分为在线监测系统的主要组成部分。在线监测方面的信息按种类进行划分，大致可以分成三类，即设备运行情况相关信息和告警情况相关信息以及保护动作相关信息。设备运行情况相关信息通常涉及电源温度、电压温度以及设备运行温度等关于硬件软件方面的自动检测信息。通过监测设备运行情况的相关信息，可以得到大量的信息资料，为之后的检修设备工作提供了强有力的数据支持。

四、在线监测与故障诊断分析

1.SV/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。

2.交流回路状态诊断

在对二次回路状态的在线监测过程中，可以采用网络报文记录的方式，对装置和继电保护装置采集的交流量进行诊断。在智能变电站当中，通常采用双AD的方式进行采样，并且以双重化保护的方式，通过与继电保护中MMS中传送的双AD采样值进行对比来实现，如若二者之间的相对误差处于阈值的范围以内，则继电保护装置中将不会出现告警，双AD采样以及二次回路都处于正常的工作状态当中。如若相对误差超出了阈值范围，这时的继电保护装置将发出告警，并且有超过一套继电保护的交流回路将存在异常，并且将该装置所对应的二次回路也视为异常处理。通过与网络报文记录中的继电保护装置MMS与分析装置SV采样值进行对比能够看出，如若二者之间存在较小的差距，能够处于合理的范围以内，则两个系统将不会产生断链告警问题，二次采样回路也处于正常状态。而当保护装置与报文装置的采样值大于阈值范围时，但是继电采样回路处于正常状态，这时也会诊断为网络报文记录装置出现异常，并且将该装置所对应的二次回路也视为异常处理。

3.保护动作诊断

在应用保护动作诊断原理时，必须严格监测交流回路的运行状态，并且对比模拟量与单重化保护装置，确定监测位置的信号，并将其作为交流回路运行状态的判断指标。单重化保护装置的运行主要包括两方面，一是保护模拟量，二是保护动作逻辑，这两方面是对保护装置运行的精确程度具有重要影响。而双重化保护装置的精确度分析则主要依据保护装置的检测结果，因此必须对保护装置的元件进行全面检查，并且确定保护装置的运行时间

结束语

综上所述，智能变电站通过网络化的通信、数字化的新传输、共享的信息化机制实现了其智能化，极大地提升了运行效率，但其二次回路的在线监测和故障诊断分析十分必要，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]变电站二次回路及继电保护调试技术措施分析[J].吴飞.中国设备工程.2019（04）

[2]变电站继电保护二次回路设计中的问题及对策[J].夏玲玲.居舍.2017（29）

[3]变电站继电保护二次回路隐患排查方法研究[J].冀戈，赵伟聪，薛守磊.电子制作.2016（09）

[4]变电站继电保护二次回路的调试研究[J].李玉奎.电子技术与软件工程.2015（02）