智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用

智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用

师维捷 王宏伟

巴彦淖尔电业局 内蒙古巴彦淖尔 015000

摘要：近年来，智能变电站的应用和推广为实现继电保护设备的状态监测与检修创造了良好的技术条件。继电保护设备的智能化程度不断提高，对其自身状态及性能数据的收集和监视能力越来越强；对继电保护设备状态数据的分析和处理更加方便和快捷；变电站过程层组网取代了传统的二次电缆连接，对二次回路的状态监测得以实现。本文主要就智能变电站继电保护的关键技术进行介绍，通过实例说明在线运维系统实施的可行性。

关键词：智能变电站;监控技术;继电保护

一、继电保护装置的状态监测

传统变电站继电保护装置只能发出“正常”或“异常”的状态信息，与之对应的检修模式是故障检修或定期检修，智能变电站继电保护及相关设备支持可连续监测关键模拟量的状态信息，并支持以通信的方式输出这些信息，状态信息监测子系统通过接收并缓存状态信息，识别并分析状态信息的长期变化规律，并结合装置损坏时的模拟量的状态特征，能够实现基于这些状态信息的继电保护状态检修。

1.1状态监测信息

为实现智能变电站继电保护相关设备的状态监测数据的综合利用，需要把相关设备的在线监测信息传输到计算机，以实现状态监测数据分析。可用于智能变电站继电保护状态检修监测的信息包括：

（1）电源信息，电源电平输出。

（2）温度信息，运行设备的内部工作温度、装置过程层光纤接口的温度。

（3）光强信息，装置过程层光纤接口的发送光强、装置过程层光纤接口的接收光强。

（4）统计信息，实际运行无故障时间、装置采样值（SV）统计信息、装置面向通用对象的变电站事件（GOOSE）统计信息等。

（5）自检信息，装置硬件和回路自检信息等。合并单元和智能终端可以输出如下信息用于状态监测：

（1）温度信息，运行设备的内部工作温度、装置过程层光纤接口的温度。

（2）光强信息，装置过程层光纤接口的发送光强、装置过程层光纤接口的接收光强等。

1.2状态监测信息传输方式

在工程实践中，合并单元和智能终端都是划分到过程层的网络中的．数据在后台进行分析的时候，监测到的信息是不能够直接上传上去的，所以为了达到数据的实时性，一般会采用两种较为常见的方式．实现数据的上传和监测。

(1)通过测控装置对数据实现转发。如图1所示，在线监测信息通过GOOSE、SV网络配(SMV)报文发送给测控装置，测控装置接收到报文后，会将数据通过制造报文的规范(MMS)上报给检测系统。第二种是通过网络分析仪直接对数据进行转发。这种仪器可以在监测的过程中捕获有价值的信息，进行深度的分析，然后再通过终端口发送出去相关的数据。

(2)在网络分析的基础上，可以将获得的数据进行发送。过程层的豹纹在传送的过程中会被网络分析仪截获，在解析的基础上，可以以MMS报文发送端口进行数据的发送工作。在实践运用中，大多情况是把上述两种方式综合起来使用．这种状态一般会在设备运行的过程中形成一种固定有效的模式．对于信息的效率要求较少的，可以采用长周期、慢方式的过程来完成，对信息概率要求高的状态，则需要加快速度。这些都是我们在实际的过程中通过积累的经验获得的判断。实际应用中可综合采用上述2种方式。状态检修需要的信息都是在设备运行过程中形成。对信息突概率较少的状态信息，可以采用周期略长、相对缓慢方式传输数据。

二、继电保护二次回路在线监测 　　光纤数据信息传送方式取替了原来屏蔽电缆传输模拟量的办法，在线监测系统在正常条件下，数据信息的交互可以用来判断通信逻辑及通断情况，不再采用定检的办法来进行校验，二次回路监测主要针对逻辑网络链路和物理链路的运行状态进行分析。 　　2.1物理链路通信在线监测 　　为了可以对二次回路物理链路通信状态进行有效的监测，应该对过程层继电保护设备的物理链路拓扑结构信息进行深入的了解，不管应用组网通信办法，还是点对点通信模式，可以把继电保护过程层通信视作发送和接收方的通信链路。光纤通信链路主要由接收方数据端口、发送方数据端口和点对点光纤构成。采用光纤链路进行二次回路监视，通信状态的监视需在接收方实现，如果光纤链路存在异常，则无法得到有效的数据信息，可以推断出光纤链路产生问题，但不能准确定位是发送方、接收方还是链路存在异常。为了更好地实现对光纤链路运行状态监视，数据信息接收装置应该对异常信息进行准确的识别，需要从数据发送设备角度进行定义。 　　过程层继电设备光纤数据发送存在问题多是由于装置运行存在问题，或者是因为插件异常运行引起的，智能变电站很多的继电保护设备都会形成链路异常信号。智能变电站二次回路在线监测可以全面处理所有链路的异常警报信息，并结合通信拓扑结构方式，来推断出出现故障的可能性，从而准确定位在那个环节中出现运行故障。 　　2.2逻辑链路通信在线监测 　　智能变电站不但需要对物理链路通信实现在线监测，还需要对过程层通信内容是否有效过程地在线监测，从而保证实际继电保护装置生效过程层通信参数设置和SCD集成保持相符。根据国际通用标准内容要求，过程层GOOSE与SV进行数据信息交互时，需要完成通信数据、配置参数方面的交互，这就为逻辑链路通信实时监测打下了良好的基础。采用GOOSE、SV报文交换采用单一的标识，如何完成交互会在SCD文件中做出规定。 　　当前，主要的制造商都可以实现对GOOSE及SV参数设置的在线核对，如果存在发送和接收不一致时会形成报警信息，把此作为前提来验证发送参数设置及SCD集成设置能否相符，在逻辑性方面来判断SCD集成设置、发送和接收设置是否一致。

三、工程应用

在2016年度投运的220kV成都未来城新一代智能变电站中，投运了南瑞继保研发的智能变电站继电保护在线监测系统，保障系统其牌正常运行状态，具体过程如下：

（1）通过配置工具导入SCD文件，将光强、温度等在线监测信息提取录入数据库，建立保护状态监测模型。

（2）通过画图工具，在画面上绘制展示保护装置的在线监测信息；配置监测信息的上下限值，当监测信息越限时进行越限告警。

（3）和装置建立MMS连接，实时接收智能站相关装置的在线监测数据。

（4）装置侧的遥信量、遥测量以MMS报告采用实时上送方式，条件触发产生的装置在线监测相关数据录波文件（简称状态信息文件）通过MMS文件传输服务方式。

（5）后台通过解析SCD/CID文件，并抓取网络报文，进行状态对比分析。

（6）数据分析：遥信量变化是可以发出警报的；到一定的界限时，历史数据和现实会产生交叉作用，这时提取出的状态与数据就是我们进行下一步工作时所能做的最具可靠里的判断越警依据。

结束语

智能变电站继电保护状态检修研究项目的开展，可最大限度地提高电力设备的利用率，减少设备停电时间；降低误碰、误接线、误整定事故的概率，提高变电站保护系统的运行可靠性，保证电网的可靠运行；对降低检修过程中人、财、物的浪费，提高企业经济效益也具有重要意义。文中提出了智能变电站继电保护状态检修监测的关键信息，给出了状态数据的最佳传输方式，阐述了继电保护二次回路物理链路和逻辑链路的在线监测原理和实施方式，并介绍了实际工程应用的监测流程，有利于智能变电站继电保护在线监测的推广应用。后续工作是，在智能变电站继电保护在线监测系统的基础上，结合传统变电站的继电保护评价规程中的评价要求，研究如何进一步提升智能变电站继电保护状态检修的水平。

参考文献： 　　[1]王堃.智能变电站继电保护在线监测系统的实现[J].电子技术与软件工程，2018（11）：244. 　　[2]程喜胜.智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J].山东工业技术，2018（18）：167. 　　[3]曹力行.智能变电站继电保护系统状态检修策略研究[D].华中科技大学，2015.