探讨智能变电站继电保护二次回路在线监测及故障 诊断技术

俞霖琳

龙岩电力勘察设计院有限公司 福建龙岩 364000

摘 要：本文对智能变电站继电保护二次回路在线监测及故障诊断技术进行了研究。首先，对智能变电站继电保护二次回路的组成进行了研究。其次，对在线监测系统的组成、监测信息、信息采集方案进行了研究。紧接着对故障诊断技术进行了研究，提出了SV/GOOSE链路诊断技术、交流回路故障诊断技术、保护动作诊断技术三种故障诊断技术。最后，就二次回路在线监测及故障诊断技术的实际应用进行了研究，并着重分析了该技术在开关量输入二次回路状态检测、断路器二次操作回路运行状态检测中的具体应用。

关键词：智能变电站；继电保护；二次回路；在线监测；及故障诊断技术

随着我国电力行业的发展，智能化变电站的建设规模越来越大，且其智能化控制、管理水平也得到了大幅度提升，电力网络的安全性、稳定性、可靠性也得到了保障。但是仍无法完全避免智能变电网络故障的发生。而应用智能化控制、管理系统可以及早发现故障位置、处理方法，缩短故障时间，保证电力传输的正常。

一、智能变电站继电保护二次回路简述

在应用在线监测技术与故障诊断技术之前，应先充分了解智能变电站继电保护二次回路的组成、特征。首先，继电保护是一种针对电力运行故障的保护措施，主要保护对象是存在安全隐患、可能发生运行故障的电力活动、电力设备，以此达到维护电力系统正常运行的目的。其次，继电保护二次回路能够对以此设备进行检测、控制、调节、保护的电气回路，主要是由二次设备组成。二次设备是可以进行一次设备工况检测、控制、调节、保护的低压电气设备。如各种测量仪表、控制设备、安全自动装置、信号设备等。继电保护二次回路主要包括控制回路、调节回路、安全自动装置回路。无论是哪一种回路，都可以对一次回路设备故障进行检测、反馈。在这一过程中技术人员可搭建在线监测、故障诊断系统，完成故障的自动监测、诊断、反馈。可以说，这要比传统的人工检测方法更加简单、直接、有效。

二、智能变电站继电保护二次回路在线监测系统

1.系统组成

智能变电站继电保护二次回路在线监测系统主要包括主站系统、后台、端站设备等部分。其中主站系统主要是设置在调度端，属于整个在线监测系统的核心部件，具有数据采集、分析及指令下达等功能。需要注意的是由于某些智能变电站结构的限制，主站系统的布置必须要严格依据便利性的原则，尽量不增加设备，并充分应用数字化报文分析装置，完成信息采集工作。如果是新建设的智能变电站，则可用在线监测设备、故障诊断设备进行数据采集。

端站设备能够对变电站运行产生的各种数据进行采集、分配、过滤。这样当电力网络出现故障，且运行数据出现异常之后，端站设备就可以进行数据分析、故障诊断，并将与之有关的信息、数据归纳、汇总在一起，从而生成相应的报告文件。之后，就会将故障报告发送给主站，方便工作人员分析、检测故障。这样工作人员就可充分依据故障报告快速确定故障点、制定故障解决方法，从而使故障维修工作更加高效。

2.在线监测信息

结合智能变电站二次设备特征、电力网络故障类型来看，智能变电站继电保护二次回路在线监测的信息可分为以下几种：

第一，电力设备运行状态信息。比如自检信息、开关量信息、采样信息等。其中自检信息是指电力设备在运行过程中呈现出来的温度信息、电源信息、电压信息等。采样信息、开关量信息是指各种电路的电流、开关量等信息。这些信息能充分反映出电力设备的运行状态，为后续的故障检测工作提供更可靠的数据参考。第二，预警信息。主要是指电力设备产生的各种异常信息。如采样值异常预警信息、开光量异常预警信息。采样值异常预警信息还可分为电压表切换开关检修状态异常信息、CP/TP断线信息等。开光量异常预警信息还可分为失电警告信息、闭锁信息等。可以说，这些都是比较严重的预警信息。在出现这些预警信息时，工作人员一定要迅速进行故障诊断，并快速定位、评估，以免故障范围扩大，造成更严重的电力故障。第三，保护动作信息。如保护动作信号、动作出口信号。当出现这类保护信号时，就意味着输电线路异常。第四，SV/GOOSE运行状态信息。如报文状态异常信息、格式异常信息。其中报文状态异常信息包括同步信号丢失信息、检修状态异常信息等。格式异常信息包括报文残缺、乱码等异常信息。

3.信息采集方案

报文记录分析装置是在线监测系统采集信息的主要装置。而在线监测系统的过程层、站控层中的报文数据量比较大，且其中存在许多冗余信息，会增加信息采集的难度。所以，为了能筛选性、高效性、针对性地搜集数据信息，可对站端装置采集的信息进行过滤、筛选。但在之前需先对在线监测系统信息进行初步分类。比如可将其分为稳态信息、暂态信息、状态文件。所谓稳态信息是指记录设备长时间运行的温度、光强、电压电流等信息文件。暂态信息是指在出现预警之后，由装置整理的信息文件。状态文件是指监测链路实施通断状态的文件。相对来说，只要筛选、采集上述三种信息文件就可进行故障监测。

在实际应用过程中，网络报文记录分析装置会按照一定的时间间隔上报稳态文件、状态文件。但是在出现重要预警报告、分析状态改变之后，该装置则会主动上报暂态文件。接下来，主站端就会进行数据、二次设备实际运行状态的对比。存储站端会进行上报信息的诊断分析、统计，并进行异常状态特征评估，方便工作人员决策、诊断。

三、智能变电站继电保护二次回路故障诊断技术

1.SV/GOOSE链路诊断技术

如果与过程层相连的接收端设备在一段时间内没有收到SV/GOSSE信号信息，就会产生预警信息。这样就可故障诊断。比如当继电保护装置链路出现异常之后，那么继电保护装置就不能获得有效信息。当监测到继电保护装置无信息时，站控层MMS就会上传链路中断预警信息。除此之外，合并单元SV异常、网分装置链路异常、测控装置链路异常也可应用这种故障检测技术。需要注意的是直采回路与网采SV端口型号存在区别，无法进行链路状态对比，判断故障、寻找故障点。所以，可提前设置故障点，并绘制故障点概率表。然后以此为基础进行故障点的寻找、定位。

2.交流回路故障诊断技术

可以应用网络报文记录分析装置、继电保护设备进行交流回路流量信息数据的采集、分析、判断。这样就可迅速完成故障的监测、诊断。就智能变电站来说，多是采用双AD采样工作方式，并配置双重保护机制，进行采样数值、保护机制的实际采样值的对比、分析，确认其相对误差在允许范围内。如果继电保护装置不会发出预警，则可认为回路运行正常。如果未在允许误差范围内，且继电保护装置发出预警信息时，则可认定回路运行异常。

3.保护动作诊断技术

主要是依据监测的交流回路位置信号，判断其运行状态。在实际应用过程中，多是应用双重化保护装置进行两路保护装置实际动作的监测、诊断，进而判断继电保护设施的运行状态。如对其实际动作、出口时间等对比。需要注意的是在这一过程中要依据GOSSE开关量的实际时进行出口时间差值的计算。这样才能准确检验、判断。

另外，对于具有单重化保护装置的二次回路来说，主要是借助网络报文记录分析装置对各模块进行监测，并进行模拟、对比、分析。同时，还需依据实际监测结果及测控装置发出的位置数据进行对比，进而完成开关量回路运行状态的实时监测。最后，再将模拟量变化与实际动作逻辑进行对比，进而判断动作的准确性。

四、实际应用分析

1.开关量输入二次回路状态的检测

通过应用开关量输入二次回路，不仅仅可以完成信号采集，而且还可以进行继电保护装置性能的检测。而利用在线监测、诊断技术正可以实现二次回路状态的检测。比如可以进行保护接点动作型开入量二次回路状态的检测。以断路器失灵保护动作为例，正常情况下断路器失灵保护启动开入量为0.而当其发生故障后，就会变为1。这时继电保护会动作，并使其再次转变为正常状态的0。

2.断路器二次操作回路运行状态的检测

智能变电站断路器的二次操作回路中的设备基本是智能型的，可以与智能监测系统相连，借助网络监测手段，完成回路状态的实时监测，然后就可以结合相关标准、规范，对实时监测结果进行分析、评价。需要注意的是断路器跳合闸出口接点是密封的，不容易检测。对此，可应用双接点串联方式，降低检测难度。

综上所述，智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术能够及时发现二次回路运行故障，提高故障检测的精准度，缩短故障时间，提升智能变电站的安全性。由此可见，在电力行业智能化水平不断提高的背景下，深入研究智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术是具有现实意义的。

参考文献

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