关于智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断的研究

包晴川 张志兵

摘 要：随着我国通讯技术的飞快发展，变电站内的通信网络初步代替了二次回路，变电站综合自动化系统也在发展过程中体现出智能化与二次回路网络化的特点。但目前还有很多电力企业仍然采取传统的检测方法来检修、维护设备，单纯以网络报文的手段来分析变电站站内设备互联问题已不能满足智能变电站的要求。

关键词：智能变电站;继电保护;二次回路;在线监测;故障诊断

引言

较于常规变电站，智能变电站的显著特征是二次设备网络化，即以数字信号取代物理电气信号、以通信网络取代传统二次回路。显然，对网络报文的有效监测和分析是开展智能变电站继电保护故障诊断处理的主要途径。当前，一般的网络报文记录装置能达成报文存储、网络流量监视等功能，但由于智能变电站的类实时信息过于庞杂，使得依靠该类装置进行二次回路故障特征辨识的专业运维人员未能作出直观的定量和定性分析。因此，构建二次回路在线监测与故障诊断系统，对核心报文数据进行深度挖掘，形成完整的二次回路预警和分析策略很有必要。

1继电保护与二次回路现状分析

尽管我国电力事业在起步阶段便大大落后于先进国家，然而经多年发展，电力系统整体水平迅速提升，其中便包括继电保护与二次回路部分，这是电力安全与稳定的基础。如今，我国具备了完整的继电保护技术体系，不论是继电保护系统的设计研发，还是保护装置的安装调试维护，均达到较高甚至领先的水平，而且在微机保护方面也有很大发展。通过将计算机技术应用于继电保护，使得电力设备得到全方位的保护，该方面的研究可追溯到二十世纪七十年代。当前，神经网络继电保护、自适应继电保护、暂态保护等先进智能保护理论不断发展，未来继电保护将会更加集成和智能。而且，计算机技术也较好的应用于二次设备功能的组合与优化，自动控制及监测功能得以很大提升。在智能电网建设与发展中，需要从基础技术入手，筑牢网架结构的技术根基，才能掌握电网发展的技术主动性，以便在激烈的国内外电力技术领域竞争中获得优势。

2在线监测信息种类

（1）装置的运行信息。具体包括软硬件自检信息、采样数值、开关量信息。其中装置的运行温度、通道光强与电源电压等是软硬件自检信息。而每条支路的电流、差动电流与开入量等代表了采样值与开关量信息。长时间监测、整理上述信息，有利于提高状态检修的水平。（2）告警信息。具体包括采样值、开关量异常报警和装置异常报警。这部分报警信息出现在二次回路时，可快速判断故障和评估状态，指导运检人员的工作，从而便捷的维护智能站。（3）保护动作。具体包括保护动作信号、动作出口信号。（4）SV/GOOSE运行信息。具体指报文状态与格式异常信息。设备发生故障引起SV/GOOSE报文出现帧格式错误，如报文缺失、延时等。

3继电保护二次回路在线监测与故障诊断原理

3.1SV/GOOSE链路诊断原理

在规定的时间内，有效的GOOSE、SV信息未及时传递至接收端设备，则发生预警。比如，继电保护装置SV链路异常，直接干扰继电保护装置获得系统数据，此时通过站控层MMS对链路断线告警报文实施传送，与此同时网络报文记录分析装置同步获得这部分报文信息。在网采、网跳回路之间存在一致的系统观测源，监测对比发送方与若干个接受方之间的链路状态，按各装置传输的链路报警报文对链路异常准确分析。直采回路与网采的SV端口存在显著差异，无法对比监测链路，这是难以确定故障发生位置的原因，只有借助其它二次设备的网采回路，统计各类故障点，通过继电保护装置的告警对不能获得对比信息的直跳回路故障实现定位。

3.2交流回路状态诊断

由网络报文记录分析装置与继电保护装置收集交流量，对二次回路的交流量实时监测。智能站为达到双重化保护的目标，一般采取双AD采样的方法，对比由MMS传输的双AD采样值和两套保护的采样值，当它们之间形成相对较大的误差，则说明继电保护完成了统一采样告警，则明确至少有一套继电保护的交流回路发生异常，这为继电保护装置提供相应的异常二次回路。系统对比网络报文记录分析装置SV和继电保护装置MMS传递的采样值，当二者形成比较合理的误差，则不会发生SV断链告警，初步明确SV二次采样回路正常运行;当继电保护装置对应的采样回路正常，但网分装置与保护装置获得的采样值超过了正常水平，代表网络报文记录分析装置的交流采样回路非正常，根据网络报文记录分析该装置获得对应的二次非正常回路。

3.3保护动作诊断原理

（1）双重化配置保护装置。严格检查AB套保护装置操作，进一步获得正确的继电保护装置动作，突出其时间性。按GOOSE的开关量时间准确计算时间差，对比动作元件在保护过程中的特点，系统了解保护动作是否正确。（2）单重化配置保护装置。模拟单重化配置的保护装置与网络报文记录分析装置，综合进行对比，从而对交流回路科学监测，系统比较由以上装置获得的信号，全方位掌握开关量回路的运行状态。同时，对变化的模拟量以及单重化保护操作逻辑有效融合，判断保护动作是否正确。二次回路故障诊断中迅速定位二次回路故障是主要内容。当前的智能变电站二次回路中，存在很多的光纤通道与光交换设备，故障诊断系统对通道异常情况快速定位，明确是否在保护装置、交换设备、某段光纤等出现了故障，如此节省了查找二次系统故障的时间，从而稳定供电。基于全站网络报文、二次设备状态监测信息、交换设备的网络数据，综合全站的网络构架、SCD配置、物理端口等，准确定位通道发生故障的部位。

结束语

鉴于当下智能站普遍存在的二次回路在线监诊缺失的情况，以实际二次设备配置为考量点，经由对网分装置功能的优化提升，提出具有高度适用性、容错性的面向智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断的方法体系框架，可仅基于相关通信报文的筛选比较、综合分析而实现全网继保层面故障研判的辅助决策，理论上能大大提升智能站二次运维的效率和成效。可提高系统运行水平，促进电力企业发展也具有重要意义。

参考文献：

[1]李远，李虹，罗建平.智能变电站二次回路在线监测与故障定位方法的研究与实现[J].电气技术，2019（9）.

[2]宗志亚.基于扰动激励的智能变电站继电保护故障诊断关键技术[J].电测与仪表，2019，56（21）.

[3]李多娇.智能变电站二次继电保护中存在的问题及解决方法[J].区域治理，2018，000（044）：192.

（新东北电气集团高壓开关有限公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110000）