智能变电站二次设备状态监测分析

安珊珊　段欣阳

摘要：变电站的二次设备状态监测是实时监测继电保护等二次设备运行状况的重要手段，是变电站安全、稳定、可靠运行的重要保障。设备状态监测及评估是状态检修的基础，文章针对智能变电站技术特点，对二次设备状态监测进行了研究。

关键词：智能变电站；二次设备；状态监测

1、智能变电站的二次设备状态监测发展的必然性

智能变电站采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、測量，控制、保护，计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。

近年来随着电网规模的快速发展，变电站和输电线路的数量越来越多，继电保护设备的校验工作量急剧增加，而各电力公司由于编制所限人员的增加很少，同时继电保护工作是一项技术性很强的工作，人才培养周期长，工作压力大，目前很多供电公司都存在继电保护人员超负荷工作的情况。如何使继电保护设备少检修、免维护，从而降低继电保护检验的工作量和维修成本，这就需要在变电站配置技术先进的状态监测设备。

2、智能变电站的二次设备状态监测

智能变电站中基于微电子、计算机技术、网络技术的继电保护设备其强大的“自检”能力为状态检修技术的实现提供了良好的基础。智能变电站的继电保护装置二次电流、二次电压输入的方式不同于常规变电站，取而代之的是光纤以太网传输的数字采样值报文的输入：保护动作出口不再是跳闸、重合闸接点，而是光纤以太网传输的GOOSE开关量信息。

因此，二次设备的状态监测不同于一次设备，一次设备状态监测一般都需要安装另外的监测设备，对主设备进行监测；而二次设备由于继电保护及安全自动装置一般都具有在线自检功能及通讯功能，再加上考虑到二次回路的负载及安全性等因素，一般不另外附加监测设备，属于嵌入式状态监测。利用装置本身自检及装置之间的互相监测来实现在线监测。因此，建立变电站二次设备在线监测系统，必须着手开发具备全面监测状态信息的全新的保护、自动装置及其他智能设备。

目前智能变电站继电保护装置需要监测的主要对象包括：

（1）装置的电流、电压等SV 通道的状态。

（2）装置的遥信、遥控等GOOSE通道的状态。

（3）装置直流逆变电源的状态。

（4）装置本身自检如：FLASH擦写次数统计、扇区健康状况监测、RAM 是否出错、看门狗是否动作、装置的重启次数等。

智能变电站采用的数字化保护测控装置使二次设备的状态监测更为全面、可靠。与常规变电站相比，智能变电站的二次设备状态监测有着明显的优势。

2.1 分布式数字化保护装置的状态监测

在智能变电站，IEC61850标准为我们提供了数字化变电站的通信框架，由于采用电子式互感器ECT、EVT，一次的模拟信号转换为数字信号，传送到保护装置的是经过合并器加工的符合IEC61850标准的以光纤为媒介的数字信号；保护动作后输出的不再是跳合闸接点，而是光纤以太网传输的GOOSE信息，基于此标准实现继电保护状态监测则变得较为容易实现。

分布式保护装置实现单台IED 的功能，以间隔为单位，不同的间隔配置独立的继电保护装置和过程层接口，重要间隔按双重化配置，如主变间隔、220kV级以上线路、母线间隔等。

之所以说数字化保护装置的状态监测更为容易实现，是因为电子式互感器的应用，进入保护装置的是光数字信号，二次电流、电压输入、AD采样不复存在，对数字采样部分实现状态监测更加容易。装置本身可以对接收的SMV采样值报文进行监视，如有接收中断、丢数据帧、接收数据帧CRC不正确等现象，立即告警SMV 采样异常即可。

数字化智能开关的使用，使二次控制系统的操作回路通过软件编程的方式实现智能化，本身具备在线监测功能，继电保护状态监测不存在常规变电站操作回路无法在线监测的瓶颈问题。大量光纤取代铜缆，也不再需要回路绝缘状况监测（直流回路除外）。强大的以太网通信技术的应用，使数字化变电站继电保护设备的状态检修网络灵活、强壮、可靠性高。

2.2 集中式数字化保护装置的状态监测

集中式数字化保护装置可实现多台IED 的功能，如图1所示的线路集中式保护装置，包括了若干条线路的保护测控功能，为了增加可靠性和维护方便性，即使低电压等级，集中式保护一般按双套保护配置。相对分布式保护装置状态监测的技术实现，集中式数字化保护装置的应用，使得整个变电站的监测对象大大减少，而且状态监测实现也相对简单。

对线路保护装置的线路3的SV、GOOSE通道的监测，由于集中式保护按双套保护配置，则可采用简单的比较法：比较双套保护装置的相同间隔（如线路插件3）的采样值，当比值超过设定门槛时发出报警信号，据此认为其中一条甚至两条SV 通道有异常；比较两台保护装置同一LD的GOOSE信息，因为GOOSE反应的是断路器和刀闸的位置等信息，而同一时刻的断路器的位置是一定的，因此比较法同样适用于GOOSE通道的监视。

双套保护配置为实现装置自身的自检和装置之间的互检提供便利，而且集中式保护把原来分布式装置抽象为一个个LD，因此原来每台分布式装置所包含的电源监测功能、装置自检功能、软压板监测功能都集中到了一台IED中，这样不但减少了监测对象，也方便了检修人员的检修维护工作，大大减少了工作量。例如，相对于按间隔配置的保护，基于结构优化的集中式保护装置结构更为紧凑，电源数量极大减少，这使得二次设备监测的重点之电源监测的实现更为方便。

3、结论

智能变电站的全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为二次设备状态监测技术的发展和应用提供了有力条件，特别是集中式数字化保护装置的应用，减少了继电保护二次设备的数量，优化了二次设备的结构，对继电保护二次设备监测实现更为有利。

参考文献：

[1]吴杰余，张哲，尹项根，胡文平.电气二次设备状态检修研究[J]. 继电器. 2002（02）

[2]施义.电力设备状态监测的现状及发展趋势[J]. 攀枝花科技与信息. 2002（04）