智能站继电保护在线监测及分析诊断装置管理

段佳莉

摘 要：智能变电站基于IEC61850标准为将全站信息转化成虚拟的数字量，在简化施工节省电缆的同时也导致智能变电站的内部智能设备连接关系不直观，加大了现场工作人员查找故障的难度。设备间的“虚回路”关系的不可见性造成继电保护有误动的风险、增加现场运维检修的难度，从而导致继电保护的可靠性降低。

0 引言

“十二五”期间，变压器、开关、刀闸、输电线路等一次设备状态检修工作被列为国网公司的工作重点，输变电设备在线监测系统建设快速推进，监测数据采集进入自动化阶段。一次设备的状态特征是规律性和不可逆，其监测点已经明确化，监测数据的利用和状态评估已趋于成熟。在智能变电站的大力建设和IEC61850标准深入推广应用的情况下，国内外对变电站一次设备的状态监测已经做了充分的研究。相反，二次设备定期检修和状态检修都属于预防性检修，而且二次设备状态的特征比较复杂和多元化，即有不可逆的硬件状态，也有可逆的软件系统环境，还有多变的设备外部环境状态，这些都导致二次设备的监测更复杂。

智能变电站的主要特征是智能化一次设备、网络化二次设备、标准化数据交换、状态化设备检修、自动化运维管理。二次设备广泛应用智能终端、合并单元等智能电子设备，并基于IEC61850标准进行建模和通讯，网络技术等发展已经趋于成熟和稳定，便于监测和分析。

1 管理内涵

以实际需求为导向，结合现场工作实际，研制一款智能站二次设备在线监测及智能分析装置，能实现对智能变电站保护定值、压板、控制字、动作事件、SV采样、GOOSE状态等进行全面监测，同时可对定值进行定时自动校核，压板状态进行智能判断，链路连接状态进行自动判断。以可视化的方式对智能变电站进行直观显示，并以监视的全站大数据为依据，进行综合分析、自动校核、智能诊断，为智能站二次设备的运行维护、异常处理、故障分析提供辅助决策手段，全面提升智能变电站的运维水平。

2 主要做法

2.1保护定值自动校核

自动获取保护装置当前区定值，和预先设置好的模板进行比对，从而判断定值或定值区是否发生变更，被变更的定值项和运行定值区将着色，变更信息显示在定值窗下面，告警信息和独立判断的定值区号将发往监控中心。

2.2 保护压板状态监测

SCD文件相应的装置的dsRelayEna数据集。通过61850报告服务自动上送，与数据标准值模板进行比较，从而判断压板状态是否存在，发出“压板变位”黄色警告。并与“压板策略”模板进行条件和要求的核查，自动识别压板投退状态是否符合变电站安全策略，发出“压板异常”红色报警。

2.3压板智能校核

根据配置的智能告警逻辑，判断当前状态是否满足相应的逻辑，产生智能告警；根据开关刀闸等一次设备状态判断间隔运行状态，一次设备状态分为停电和上电运行；其中上电运行又分为正常运行和除缺；除缺分为保护故障，合并单元故障，智能终端故障；不同的故障隔离方式不一样，分为以下四种：

第一种模式是国网“调继（2015）92号”文模式：最小化隔离故障设备，故障设备处理和联调安全措施分开进行；第二种是关联停运模式，一次性隔离停运故障装置和相邻关联设备，更好满足缺陷处理和设备联调要求；第三种是出口停运模式，任何装置故障都退出口跳闸硬压板，没有关联的装置可以继续运行；第四种是全套停运模式，任一装置故障全停保护退出运行。各种处理模式可采用定值进行选择。

2.4物理链路可视化及综合诊断

2.4.1物理链路可视化

智能变电站光纤连接一般有两种，一种是直连，即一对光纤将两个装置直接连接起来，信号直接传递；一种是通过交换机将信号传输过来。全站SCD（substation configuration description）配置文件包含IED（Intellignet Electtonic Device）信息，却没有交换机信息。

但是实际工程应用中绝大部分SCD中都没有配置或没有按照规范配置相应的信息，很难根据SCD文件知道设备间是通过交换机相连还是直连，本系统通过系统配置工具来实现全站链路的可视化。具体如下面四张图所示：

2.4.2 链路综合诊断

本系统既采集站控层数据，又采集过程层GOOSE/SV报文，当链路又异常时，站控层会有相应的链路异常报文，词报文可以知道链路异常情况，但无法诊断分析。本系统在此基础上，同时判断过程层报文情况，两者相结合整体判断链路情况。

3 实施效果

3.1实施后的优点

专业管理涉及调控中心二次技术室、运维检修部变电运检室，适用于所有智能变电站，满足不同厂家设备的要求，适应各种二次设备运行状态监视。主要有以下效果：

1）减少运维工作量：按运规要求开展定值、压板的复核工作，所有定值打印后逐条进行核对，压板逐个校核其投退的正确性，对运维人员来说都有很大的工作量，特别是实现定值自动校核后，使得远方切换定值区成为可能，亦将减少运检人员来回奔波，提升电网运行方式的倒换速度，可及时保证定值随电网方式发生改变，保证电网安全可靠运行；

2）提升设备运行可靠性：自动巡检代替人工校核，将避免人员责任心不强、业务水平不高产生的错误，特别是压板检测，如果运行规程模糊不清或者运维人员使用困难，那漏投、误投压板将在所难免。实现自动巡检后，将有效解决保护定值压板的状态监测问题，为二次设备状态检修创造了条件。

3）图形化显示：图形化方式展示站内光纤物理链路、二次虚回路、保护状态的可视化在线监测及智能诊断，并为智能变电站运维检修安全措施进行在线校核与预警，为运维检修人员提供直观的状态确认手段。

3.2指标提升情况

专业管理指标设定有：定值误整定率、压板误操作率、定值压板校核及时率、链路异常率，控制这些指标将有效提升同业对标的“变电精益化管理指数”和“电网安全风险预警工作评价指数”。

定值压板自动校核和人工核对相比，将有效降低错误发生的概率，减少定值误整定、压板误操作，将极大提高定值压板校核的及时率，提升正常检修和装置故障处理的安全措施，及时发出电网安全风险预警信号。

4 结语

强化智能变电站运行管理，推广保护设备在线监测与智能诊断装置，实现全站二次设备及二次回路可视化展示、装置链路缺陷的快速定位和高效处置、运维检修操作二次防误预警以及二次虚回路误接线和误设置预警、为智能站二次设备故障处理及运维检修操作提供有效的使用工具，提升智能变电站运维水平。深化以数字化推动管理转型的工作，基于电气设备状态监测技术，通过加强管理和技术分析，结合未来电力技术飞速发展的需要，对电力设备进行在线监测，实时监测运行设备的各种参数，及時发现设备的潜在故障和正在实现电气设备的状态检修，对智能电网的安全可靠运行提供有力保障。