变电站继电保护二次回路的在线监测及故障诊断技术研究

付强 陈琦 李延彬

摘  要：电力行业一直是处于发展的浪尖，为提高变电站线路故障的监测效率，有关继电保护技术在不断创新与完善。文章主要对在线监测系统的组成、监测信息、信息采集方案及故障诊断技术进行了研究，对继电保护状态检测的重要性进行阐述，并对相关在线状态监测与故障诊断技术进行分析与探讨。

关键词：继电保护;二次回路;在线监测;故障诊断

1、关键意义

系统且科学的使用二次回路检测与警报系统对维护变电站的电力系统和保障变电站的继电保护功能至关重要，因为该系统可以检测出交流回路与直流回路是否出现短路的现象，从而降低安全事故的发生率。但是变电站受外在影响因素较多，受因素影响也较大，其中最主要的是外界环境和气候对变电站二次回路监测的干扰而引起的继电保护异常现象，如果在巡检维护中突发回路断线事故，会对变电站的电网运行造成更为严重的后果，将大大降低电网的安全性和稳定性。因此妥善规避和解决上述安全事故的发生，变电站应合理运用可以实时监控的在线状态监测技术和继电保护设备，随时随地捕捉电厂设备的作业情况与状态，发现问题及时解决。因为在影响实地监测的因素有很多，而且实时检测功能也较难设计，因此变电站应根据自身电网运行状况以及参考电站周边环境、所处地理位置、外界气候等采取行之有效的措施，从而保障在线状态监测技术正常且有效的运行[1]。

2、隐患来源

2.1环境影响

变电站设备是需要定期维护与更换，设备是由使用寿命的并且容易因接触外界环境更加减低使用的寿命，尤其是继电保护的二次回路更容易受其影响，内部元件会随之老化，从而产生严重的安全隐患。此外由内外部因素共同作用而引发的安全事故在潜伏期更加难以发现。外因例如：由于电子元件的特性与温度的影响呈抛物线形式，在极端温度作用下，电子元件的功能性会负增长，从而工作电源会发生变化，进而对给定电位带来不良影响;内因例如：二次回路电缆因维护保养工作没有做到位，外部线圈和内部铜丝就会老化，进而造成多次接地、接线板松动、CT开路等安全事故，此外形成的寄生电路会造成变电站的严重故障，不能触发继电保护功能[2]。

2.2互感器连接有误

互感器连接最容易因多点接地造成对继电保护的有害影响，主要多点连接问题有两个种，一种是多点式电流互感器接地，另一种是电压互感器多点接地。第一种互感器连接方式产生安全隐患的原因在于，受地电位差的影响，电回路在多个触点之间产生额外的附加电流会进一步使电流互感器的负载增大，与正常运行的结果对比产生更大的误差，极大降低了互感器的正确性，造成继电保护装置保护功能的失效。第二种互感器连接方式产生的安全隐患的原意在于，如N600变压器多点接地时，受内因影响较大，其中若系统发生故障会令失灵的电流直接进入地网，令变压器两端的电势差加大，从而导致互感器中性点电压发生偏移，保护采样时对相幅值和零序电压造成不良影响，最终令继电保护装置失效[2]。

3、在线监测及故障诊断技术的工作原理与系统设计

3.1在线监测技术的内容

在线监测技术监测的内容包括实时运行状态、预警、保护动作、SV运行等信息。第一，实时运行状态信息主要包括两种数据，1.采样值信息;2.软硬件运行的开关量信息。以上相关数据信息都可帮助维修人员进行设备维修、保养等工作时获取设备需要维修的基本数据信息。第二，预警信息。此类信息主要是三种异常信息进行监测，1.异常开关量;2.异常采样值;3.异常装置信息。具体包括的故障也有三类，1. SV链路故障;2.PT线路断线;3.SV项目运行异常。第三，保护动作。此类主要监控二次回路的元件的动作以及动作输出等信号数据。第四，SV运行信息。此类监控的主要监控四类，1.同步信号;2.报文格式信息;3.数据有效性;4.报文呈现间隔。监控该类信息的目的在于实时掌控各类型异常运行的数据信息，减轻后续维护工作的压力与工作量[3]。

3.2变电站继电保护二次回路的系统框架设计

此系统依次通过执行继电保护、电流电压控制、样品值测量、关联信号、故障记录仪以及遥控装置等功能，从而实现相互依存的关联单元组合，进而实现监控测量之类设备的正常健康的运行。在线监测诊断系统主要分为两部分，一是站控装置。二是主站系统。其中站控装置是对进行站内设备信息进行一系列的数据处理与配置，主要功能包含数据采集整理、信息提取汇总以及信号传输等，并且该装置还可独立进行网络数据上报、独立分析文件记录。此外该装置与继电保护设备可以线路互联，当变电站的继电设备有异常情况时，该装置控制器可以十分便捷高效的识别故障，采集故障信息，之后将搜集到的相关数据传输到主站系统进行处理。主站系统的主要功能是通常对前一级装置采集到的故障数据进行处理，在调度段进行布置，最后显示在可视化设备中呈现故障的发生时间、发生位置、故障的类型等信息，减轻工作人员的维修压力，并做到及时且高效的处理[4]。

3.3交流回路在线检测技术

实现有关交流回路的在线监测功能，需要借助两类设备的協助，一类是继电保护装置;另一类是网络报文装置，以上两种装置都可采集特定的信号数据，并且可以相互关联，对两者采集到的通信数据进行综合判断，就可有效的监测出是否有故障出现。随着科技的进步，变电站采样技术也在不断地更新换代，目前电站通常采用双AD采样技术，并且实行双重保护模式，将两组保护的采样值与实际采样值进行比较，分析相对误差，若在阈值之内，且继电保护不发出相斥性报警，则运行正常。若差值在阈值范围之外，继电保护装置报警发出不一致的警告，则交流电路有异常问题[3]。

4、结论

总而言之，对变电站继电保护二次回路的在线监测及故障诊断技术的研究，一方面利于相关电力行业降低人工成本，增加企业利润与产值;另一方面减轻变电站维修压力与时间，提高工作人员工作效率。交流回路、SV链路以及保护动作等在线监测技术有效保障变电站的正常工作，增加企业利润。

参考文献：

[1]杨鹏. 变电站继电保护二次回路的在线监测及故障分析[J].电子测试，2019（06）：87-88.

[2]刘彭.变电站继电保护二次回路的在线监测及故障分析[J].技术与市场，2021，28（08）：83-84.

[3]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）：97-98.