智能电网二次设备状态监测内容分析

王堃，张立中，冯国礼，刘家琦

（国网宁夏电力有限公司信息通信公司，宁夏 银川 750001）

1 背景介绍

智能电网涵盖的范围十分广泛，包括电力监管、软硬件的研发和应用、系统运行等内容。在电力系统日益完善、电力体制不断革新的过程中，为了使电网能够满足安全性、经济性、稳定性方面的要求，应积极引入最新的技术，搭建统一的信息平台，在此基础上进行有效的监控和分析。过去的调度系统仅涉及到一次系统信息，难以跟上智能化、集成化的步伐，一体化调度系统应该将一、二次系统信息都涵盖在内，完成对二者的建模、信息采集等工作。当前最先进的智能电网调度系统能够对二次设备进行监视和分析，但仅能采集继电保护设备、故障录波器的信息。未来，二次设备的检修会朝着智能化方向发展，而相关信息的采集和监测是状态检修的前提。如果能够对二次设备进行智能化的检修，就能够避免很多传统的检验项目和工作，节省检修成本、缩短检修导致的停电时间，同时使二次设备能够更加可靠的运行。鉴于此，本文对二次设备运行状态的监测展开了研究和分析。

2 当前电网二次设备运行情况

在现实中，二次设备导致电网故障的事件层出不穷。对二次设备的异常分析可知，根本因素是调试人员经验、设计部门、厂商及电网基础建设等有待完善。针对局部区域设备缺陷的研究表明，硬件方面的缺陷占比高于50%，剩下的缺陷以软件和运行管理为主。其中，常见的设备故障包括了死机、重启，以及零部件老化、通信不稳定等。动态跟踪二次设备的运行状态，能够有效的降低其故障率，减轻传统检修工作负担。二次设备状态检修，需要利用自动化的监测以及自诊断技术，综合应用各方面的历史资料，完成二次设备的评估，据此编制检修方案。状态检修的核心体现为设备状态监测、诊断以及检修决策。其中，状态监测是检修的前提；设备诊断需要利用监测出的状态，兼顾设备的历史信息，综合应用各种技术，反映出设备的实际状况。

3 二次设备状态监测内容

3.1 电源系统监测

电源系统发生异常状况，有可能造成二次系统的彻底崩溃，通常情况下，电源系统都是独立的，然而就二次设备系统而言，电源系统是非常重要的构成部分之一。另外，电源系统的故障率和原因，这两方面的信息同样需要统计，针对这一系统的监测内容包括：在线监视直流电源系统母线正对地绝缘、在线监视直流电源系统母线负对地绝缘、直流电源系统母线正电压、直流电源系统母线负电压、在线监视直流电源系统各支路正对地绝缘、在线监视直流电源系统各支路负对地绝缘、直流电源系统备用控制母线电压、蓄电池电压、直流电源系统合闸母线电流、蓄电池电流、蓄电池充放电记录、蓄电池温度补偿。在现实中，电源监测系统通常都会集成各式各样的霍尔传感器，在CPU的控制下运行，从而采集各方面的数据，然后运用科学的传输技术，把数据发送给告警中心。主站端和厂站端的电源系统并不是完全相同的，一般来说前者采用的是交流供电方式，驱动计算机服务器及通信设备的运行，而后者通过直流方式供电，其核心在于保持三相负载的均衡，避免供电电压出现大幅的波动，保障优质的供电。

3.2 设备开入开出回路监视

在二次设备工作时，松动、接触不良等缺陷难以察觉到，尤其是智能变电站技术的广泛应用，使很多设备就地部署，在恶劣的工况下运行，发生二次回路接触不良缺陷的可能性很高。若这样的缺陷出现在保护出口回路上，就会出现保护拒动的问题。

当前，针对开入开出回路，主要利用双重化的采集配合数据辨识技术对其进行监视。在二次回路监视这一事项上，随着变电站智能化水平的提高，其监测的主要对象将会变成智能组件和通信状况。

3.3 互感器二次回路的监视：TA和TV断线告警监视

保护电流互感器（TA）二次回路容易发生接触不良缺陷，即便是常规检验也难以察觉到。在正常状况下，TA二次回路中的电流不为零，若该回路中产生了接触不良问题，接触电阻因此而提高，局部部位出现严重的温升现象。如此一来，接触面加速氧化，导致接触电阻进一步提高，由此陷入到恶性循环中，进而引发开路故障，出现保护拒动或误动事件，严重时绝缘击穿，设备报废，甚至是造成人身安全事故。

对于上述问题，可以采用导体温度测量红外测温，判断有没有发生接触不良的问题，并准确的定位缺陷。若检查出同一电流回路中两个位置的温度存在明显的差异，此时就需要对TA二次负载进行检测。然而，这一方案只能通过巡检方式实现，不能通过在线监测实现。在线监测的原理，是基于电流回路的不同信号进行逻辑判断，比较交流信号数值，举例来说，三相电流长期的失衡，采用负序电流和零序电流综合判断等方法发现预告问题，马上予以排查。电压互感器（TV）断线故障，利用监控设备获取三相电流、电压等数据，然后进行逻辑综合判断，就能够及时的发现并给出警告信息。

3.4 二次设备系统绝缘监视

二次电缆处在恶劣环境下，绝缘性能老化速度加快，这一问题的常用监测手段，是采用绝缘检测装置跟踪评估支路的绝缘性能，而该方法能够检测出的最大绝缘数据偏小，通常是几十KΩ，而保护装置需要回路绝缘超过1MΩ，所以这种方法在该场景下并不太适用，结合实际的需求研究新的监测方法是很有必要的。

3.5 二次设备通信通道状态监测

变电站内布置的各种装置，比如直流屏、智能电能表等，其在运行的过程中，会利用通信网络发送遥测、遥信、遥控、故障等多方面的信息，尤其是在异常状况下，需要传输的信息更多。具体的通信方式包括：简单串行通信（如RS-232，RS-422，RS-485）、现场总线方式(CAN，longwords等)、以太网通信（电缆、光纤）。利用装置通道异常告警监视方法，可以动态的跟踪设备通信通道状况。

这种方法能够自动的监视和统计设备的通信通道异常状况，提供异常告警的发生时间、状态及其持续时间等方面的信息；通道异常告警信息可以根据装置来自定义；上述数据的历史信息会被自动保存起来，方便后续的查询，以及总计发生次数和故障率等数据的计算。最后，监测信息和统计结果发送给调度端，在后续的设备考核过程中使用。

3.6 二次设备工况监测

工况监测的对象主要为二次设备软硬件系统资源，通过它能够反映出实时的CPU 的使用率、内存容量、磁盘空间等，除此之外，还能够设定资源使用率的上限，一旦实际使用率达到该上限时，就会提供警报信息。在以往，针对二次系统研究以其整体可靠性为主，而如今更加强调的是从系统设计以及元件重要性方面着手，以找到薄弱之处，为设计者编制更加合理的设计方案指明方向，同时使系统能够更加可靠的运行；除此之外，兼顾系统设计和元件的重要性，有助于促进维修资源分配的优化，在此基础上编制更加科学、合理的维护计划。

3.7 二次设备软件版本和校验码监测

为使二次设备能够更加可靠的工作，保障设备功能是一致的，应该及时的升级二次设备软件版本，利用记录管理功能。一旦出现软件功能问题，交由供应商将设备拿回去维修。对软件版本进行有效的监视，能够促进现场设备管理成效的改善，对各个时期的各种二次设备进行分类管理，将设备历史信息管理工作严格的落实到位。

4 结语

调度一体化模式的应用推广对调度系统集成二次设备状态监测运行状况监测功能有推动作用。本文对二次设备状态监测的功能进行了探讨，分析了电网中的二次设备状态监测的问题，提出了关于二次设备状态监测功能的建议。同时，就主站的功能需求进行了阐述，充分发挥了二次设备状态监测功能的实用价值。