基于同源信息比对的智能变电站保护装置状态监测技术研究

胡毅，翁一潇，刘磊

（国网湖北省电力有限公司检修公司，湖北 武汉 430000）

在智能电网建设的持续推进之下，电网运行以及设备检测等工作的数据量也呈现指数级的增长趋势，而且这与大数据所具有的特征都是相符的。在电力系统数据的爆炸式快速增长下，因此传统数据处理已经无法满足在电力行业的庞大数据中快速获得所需知识信息并进行分析的需求，而电力大数据技术分发展与应用也是电力行业信息化与智能化发展中不可避免的需求。智能电网不仅仅只是数据庞大，其中最为重要的就是在大量的数据分析之下获得有价值的数据信息。由此可见大数据的分析法在智能电网发展中的地位是尤为重要的，甚至可以说是对信息是否有存在价值具有决定性作用的。当前大数据的分析中主要有可视化、数据挖掘算法以及状态决策分析等方法。

1 继电保护自检范围

微机保护自检范围主要有运行环境、硬件软件以及二次回路。

（1）运行环境。运行环境指的就是装置内部湿度。这对于继电保护装置来说在使用寿命方面是存在很大影响的。例如电源插件中的电解电容器，它的寿命会因为温度的影响而发生变化，一般来说，电容器应在温度较低的环境下工作，当电容器实际工作温度超出它所规范的标准时，电容器在缩短寿命的同时也会出现严重的损毁现象,且所装置的液晶屏长期处于高温状态下工作也很容易发生老化损坏现象。

图1 智能组件构成图

图2 智能单位功能原理图

（2）装置硬件。例如装置工作电压、模拟量采集状况以及开入采集等状况都属于硬件的自检范围。装置工作电压中也含有逆变电源所输出的工作电压，当工作电压不够高的时候便会导致低电压看门狗的启动或者一些电子元器件处于临界状态中。CPU进行这些临界状态的电子元器件访问时便会出现问题。当出现异常的时候，模拟量采集数据便会出现差错。

保护装置的电压与电流数据主要从模数转换器或者MU中获取，通过对这些数据的加工与处理然后进行电网运行状况的判断。当模拟量采集系统发生异常情况的时候，继电保护装置会出现拒动或者误动的异常情况。模拟量采集系统的自检范围中应包括ADC工作状态、MU的采样数据抖动情况以及物理通道的零漂与刻度等。

（3）软件自检。保护软件的自检具体有软件版本以及信息存储等状况。软件版本又包括软件版本号以及CRC校验码等信息。信息存储状况具体包含程序文件以及定值、软压板等。

（4）外部回路自检信息。外部回路自检信息主要包括模拟量输入、开关量输入以及控制等方面的回路状况。模拟量输入回路主要有电压互感器以及电流互感器的二次回路状况。开关量输入回路自检主要有开关闸刀的位置以及连闭锁信号等内容。控制回路自检主要有跳闸回路以及合闸回路等安全状况。

2 基于同源信息比对的关联监测技术

根据相关数据的统计结果分析，次回路出现绝缘不良以及接线松动是当前使继电保护不良化的重要原因之一。继电保护故障信息系统中故障录波器模拟量信息以及开关量信息都为二次回路状态的检测和故障诊断工作提供了有利条件。故障信息子站建立相当于设备对象监测信息数据库，对冗余信息的一致性进行实时检测，当双方之间的差异性达到一定的极限时，监测装置便会进行异常的警告提示。通过同源信息的对比，经过检测可知二次回路中的隐性故障，比如电流与电压回路的两点接地。这是对装置自检与停电检验方面不足的弥补，将继二次回路的在线检测能力提升了一个层次。

2.1 电流回路关联监测

就当前来看，国产微机保护在设计方面已经实现了装置内部电流采集回路的冗余，这是可以实现装置级同源信息对比的，但是该设计局限于装置内部采样环节的监视，无法对二次回路中的异常进行监视。事实上同一间隔的不同CT二次绕组是分别接入不同的保护及监控等装置之中的，详情可见图3。对于同样的220千伏线路的间隔保护进行信息采样的对比时，当测量的异常出发条件得到满足时，便可推测其中的一套电流采样环节出现了异常。

图3 电流回路的检测原理

如上图3所示。电流回路的关联检测中可以将测控装置与需要关联检测的保护装置进行串联后进行测量。在图3的例子中是将母线保护与线路保护进行关联测量。因为母线保护动作时涉及到线路上的开关动作，以此来作为关联动作校验的信号测量。

2.2 电压回路关联监测

根据相关的保护规定，经过N600（全零组小母线）连通的电压互感器二次回路应在控制室内将N600的一点进行接地。每个PT二次中性点化的开关场接地点应当断开。为了确保接地的可靠性，中性点必须断绝开关或者接触器，并在开关场PT二次中性点位置进行放电间隙的装置。

2.3 基于同源信息比对的关联分析

当继电保护出现部分失效情况，且保护处于启动或者是出口的状态下才可以进行检测，所以故障录波数据以及动作报文分析在电网故障分析及继电保护故障的检测中发挥着重要作用。当电力系统出现故障时，不仅线路本身保护动作会发生故障，相邻间隔的启动及录波信息也都会出现故障。为了对电网事故进行快速的分析，对继电保护行动的正确性进行评估，首先要进行一次故障的相关信息采集与分析。在搜集到故障信息基础上再进行设备的处理，通过时间、保护时间以及多端信息等因素进行智能化分群并进行快速的故障诊断，及时评估保护动作的正确性。

3 结语

智能电网不仅仅只是数据庞大，其中最为重要的就是在大量的数据分析之下获得有价值的数据信息。由此可见大数据的分析法在智能电网发展中的地位是尤为重要的，甚至可以说是对信息是否有存在价值具有决定性作用的。保护装置对于电网的安全稳定运行而言至关重要，其对应的运行状态辨识则直接影响了保护的正常工作的稳定性。为此，对保护装置进行可靠的检测则显得尤为重要。考虑到保护装置中大量的采集量来自同一源头，而结合同源信号的特征进行检测则具有较强的实用性。本文所提的基于同源信息的关联检测技术可以在针对保护装置的检测时，对相关的逻辑和信号通路和模拟量检测一次完成，其优点在于操作简便。但是该方法也存在不好的地方，即在检测出错误后，进行故障排查需要重新进行。但是总的来说本方法可以提高保护装置的检测效率。