智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术分析

凌飞鸿 孙学斌 章江海 吕洋 苏庆

摘要：随着我国电力系统的不断发展，智能变电站也在电力系统中得到了广泛的应用，为了进一步提高智能变电站继电保护装置其二次回路的可靠性，也就需要相关的研究人员能够构建一套完善的二次回路在线监测以及故障诊断技术，并借此来提升我国电力系统的运行稳定性以及安全性。本文就智能变电站继电保护二次回路的在线检测以及故障诊断技术进行了简要的分析。

关键词：智能变电站;继电保护;二次回路;在线监测

为了提高智能变电站继电保护二次回路的在线监测技术以及故障诊断技术，就需要不断改进、完善传统的技术，强化它们的适用性和容错性，促进工作效率和质量的大力提升。

1. 智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术的构成

1.1主站系统

在利用在线监测与故障诊断技术后，智能变电站的通信网络会逐渐取代传统的二次回路，并且在物联网理念的指导下，使各项电力设备通过数字信号相互连接，从而实现在线监测和故障诊断。就在线监测和故障诊断系统的整体架构来看，主要包括主站、后台、站端、远动等部分，其中主站系统是整个监测系统的核心，主要在系统中承担“大脑”作用，根据其他部分的运行情况下达调度指令。主站系统需要建设在保护设备、网络记录、数据分析等功能之上，然后用网络连接各项功能，使监测数据得到全面的采集和分析。

1.2站端装置

站端装置在整个监测和诊断系统中承担信息的过滤和配置功能，与主站系统之间具有相互协调和相互影响的关系。例如在设备的运行过程中，一旦系统监测到故障信息，相关信息就会通过通信网络传输到站端装置，然后由该部分对收集到的数据信息进行筛选和确认，最后通过远动装置将处理后的信息传输到主站系统。在信息的整个传输过程中，都要在后台完成诊断和处理过程，并且在监控画面上直观显示处理结果，从而使设备故障得到有效分析和解决。

1.3监测信息

系统监测信息主要包括以下几个部分，分别是运行状态信息、保护动作信息和警告信号信息。就运行状态信息来看，主要包括软件检测信息、硬件检测信息、电压信息、温度信息、电流信息、开关量信息等，从而使设备的运行情况得到直

观展示，同时对各种数据进行储存，为以后维护工作提供可靠依据 ;就保护动作信息来看，主要包括出口信号、动作信号等，能够使被保护元件、保护时间及具体动作给予直观展示 ;就警告信号信息来看，主要包括故障位置、故障时间、检修状态、短线信息、开入量异常、装置异常等，有利于提高设备检修及维护质量。

2. 在线监测与故障诊断原理分析

2.1 SV/GOOSE 链路诊断原理

在实际运行时，接收端设备处于设定的频率时，能够自动接收 SV/GOOSE 信号，若在此频率下没有接到信息，则系统会自动告警。GOOSE 网用于间隔层和过程层设备之间的状态量与控制数据传输，保护装置与本间隔的智能终端之间采 用GOOSE 点对点通信方式。而 SV 网用于间隔层和过程层设备之间的采样值传输，保护装置与本间隔的合并单元之间也采用点对点的方式接入 SV 数据。也就是我们常说的 “直采直跳”。由于各装置系统观测源相同，通过对接收装置系统观测源与接受装置链路监测对比分析，依据相应告警机制分析结果，能够快速定位故障。

2.2交流回路状态诊断原理

智能变电站继电保护二次回路在线监测和故障诊断系统运行，在监测二次回路交流量时，将网络报文记录分析装置，同继电保护装置相互结合，通过对采集信息做对比分析，来进行故障诊断。 智能变电站采样与 A/D 转换是在合并单元实现的，其关键是采样数据传输的同步性问题。通过对比分析采样数据，判断是否处于正常范围内，进而判断二次回路运行状态。当误差大于正常范围，但继电保护装置没有产生异常信号，则极有可能是继电保护交流回路存在异常。

2.3保护动作诊断原理

监测交流回路运行状态，通过对比分析单重化配置保护装置以及报文模拟量，以监测位置信号为指标，进行回路状态判断。将单重化配置保护装置实际情况，比如保护动作逻辑和模拟量，结合分析保护动作的精准性。对于双重化配置保护装置，通过检测 A、B 保护装置，进而分析装置动作的精准性。在进行诊断时，先进行出口时间和动作元件的检查，接着计算时间差，做好对比分析，以明确保护动的精准性。

3. 继电保护二次回路故障诊断技术和在线监测的应用

3.1开关量输入二次回路状态检测

智能变电站继电保护装置，采取开关量输入二次回路的方式，采集相关信号，包括保护动作信号与闭锁信号等，来判断继电保护装置运行的性能。利用在线监测与诊断技术，进行继电保护装置的自检与诊断功能，能够实现部分开关量输入二次回路实际状态的检测。具体包括以下内容：

（1）保护接点动作型开入量二次回路状态检测。为确保继电保护设备动作的准确性，要引入相应的开关量進行分析，比如变压器保护动作接入电压闭锁。 以断路器失灵保护案例进行分析，明确检测逻辑。在正常情况下，失灵保护启动开入量为 0，当系统故障时，开入量为 1，此时继电保护动作，能够实现故障切除。需要注意的是，当保护检测到开入量是 1，并且时间>10s，则判断此开入量与开关回路出现异常。基于此，在单套保护装置中，引入保护动作型开入量， 按照超时判断逻辑，能够实现在线状态检测。

（2）双套保护设备开入量二次回路检测。对于此类装置，按照相关规范，其为开关量输入，二次回路接入要双重化配置。通常情况下，相同间隔的 2 套保护，其对应开入量状态要保持相同。基于此，利用保护信息系统，对此装置采集的开入量进行状态采集与分析。若二者状态未能相互对应，则能够诊断此开入二次回路异常。利用此检测方法，能够准确检测出各类异常状况，包括二次回路断线故障、接点粘连以及绝缘故障等，实现保护装置在线监测与诊断。

3.2断路器二次操作回路运行状态检测

智能变电站断路器二次操作回路，其主要是由智能操作终端以及智能操作箱等组成。 保护主要通过网络监测手段，对二次操作回路，开展实时状态检测。 按照继电保护状态检修相关规范与要求，依据状态评价结果，进行状态检修。由于跳合闸出口接点处于密封状态，难以获得其工作状态，采取传统的检测手段，难以实现快速精准检测。对于此问题，采用其它方式来取代原单接点动作方式，比如双接点串联方式，实现在线状态检测。利用继电保护二次回路在线监测与诊断技术，对智能变电站继电保护装置，进行运行状态检测，能够及时发现二次回路运行故障问题，在实际应用中发挥着积极的作用。值得一提的是，二次回路故障诊断中，故障精准定位是主要内容，利用此技术能够精准定位故障发生在保护装置或者交换设备等位置，能够缩减故障时间，进一步提升供电的可靠性。

4.结束语

随着变电站智能技术的不断发展，传统的二次回路逐渐被通信网络取代，促进继电保护二次设备向网络化和自动化发展。相关部门要加强对在线监测和故障诊断技术的分析，不断提高效率。

参考文献：

[1] 叶远波，孙月琴，黄太贵，郭明宇，黄勇.智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].电力系统保护与控制，2016（20）：148～153.

[2] 张明凯. 变电站继电保护二次回路的在线监测及故障诊断技术 [J]. 自动化应用，2018（03）.