基于智能变电站环境下继电保护二次回路监测及故障诊断研究

湛江中汇电力咨询有限公司 徐煜韬

随着智能技术发展，变电站继电保护二次回路质量不断提升，变电站逐渐朝着智能化管理的方向发展。科学化的检测和高效率的诊断能保障变电站工作顺利开展。须对相关工作给予足够重视，不断总结应用经验，推动监测及故障技术不断发展。

1 继电保护相关概述

1.1 继电保护与二次回路发展现状

我国的电力行业起步较晚，但随着近十几年的发展，继电保护可靠性的提升和智能化电力系统已经成为电力安全与稳定的重要保障，整体水平也在逐步提升。目前国内已形成了一套完整的继电保护技术，无论是在继电器保护系统的设计、开发、安装、调试、维修等方面，均已臻至高水准，并在微机保护领域取得重要进展。利用计算机技术可对继电器进行全面的保护。目前包括神经网络、自适应继电器、暂态保护等先进的智能安全技术，都在不断地发展。未来，继电保护将会越来越一体化、越来越智能化。另外，计算机技术在各种辅助设施的功能整合与优化中得到了较好地运用，使得自动化控制功能得到了明显地改善。在智能电网建设与发展过程中，必须从基础技术层面进行研究，以便在未来的竞争中取得有利地位。

国内外电源技术。在智能变电站的日常工作中，采用通信网络取代传统的二次回路，以数字信号取代物理信号，完成继电装置的信息管理。其中，网络消息装置是一种实时监控装置，用以对智能网络的工作状况进行记录与分析，能够对消息信息进行存储与分析，并对网络业务进行实时监控，从而对工作状况进行检测；目前二次回路的监测工作。本文从网络消息的角度对二次回路的故障成因进行了分析。但消息的数据量很大、而且很复杂，所以网络消息装置要做转播。为了进行全面的分析，核心消息信息的目标提取与二次回路的工作有很大关系。目前，对次级电路进行在线监控和故障检测是目前实现的主要思路。

1.2 技术总体架构

通过对该技术体系结构的理解，可以为智能变电站继电保护二次回路的在线监控和故障诊断提供有针对性的指导。在使用过程中，系统会将数据收集指令发送给智能终端。通过智能终端对继电器二次回路的工作状况进行数据和信息的采集，在采集了大量的数据、信息之后，通过交换器将其传送给网络报文记录和分析设备，对二次回路的运行情况进行分析，从而对二次回路进行故障诊断。一旦诊断完毕，就会立刻将信息传送给监控和诊断设备，监控和诊断设备根据收到的信息来判定有无异常。

若出现异常，应立即启动变电站的保护方式，并对其故障进行详细地分析。一旦定位了故障点，就能根据以前数据库中的数据进行故障排除，提高操作效率。在故障排除过程中，若无法在数据库中发现同类或相似的故障信息，则应在界面上标注“未发现此类故障，请现场勘查并处理”，以保证故障排除的有效性[1]。

1.3 技术优势

该技术可以确保电力系统的安全稳定运行，提高电力设备的运行可靠性。

确保电力系统的稳定和安全运行。随着电力行业的不断向智能化、自动化方向发展，电力系统的安全稳定运行也逐步向智能化的方向发展。在电力系统运行过程中，由于各种原因导致的故障，比如直接回路接地故障，交流回路短路等。在发生故障时，继电保护二次回路会发出警报，但它易受到实际操作环境的限制，造成了故障处理的延时，从而在一定程度上影响了电力系统的安全与稳定。采用实时监控和故障诊断技术，可以有效地解决这个问题。通过对继电器二次回路的工作状况的分析，可以对其进行实时的、动态的监控。通过对二次回路的分析，找出故障的原因、部位，并及时排除故障，防止给电网带来重大的损失。

提高电力设备的故障修复工作效率。随着社会生产力的提高，电力的需求量也在不断增加。随着智能化变电站的不断发展，它所遇到的故障问题也越来越多。智能变电站二次回路故障主要是由电力设备引起的，对电力系统的安全运行造成很大的影响。电力设备是变电站的重要设备，它在使用过程中会受多种因素的影响而发生故障。采用继电保护二次回路的在线监控和故障诊断技术，能够在故障发生的早期就发现故障，并对其进行有效地处理和预防，提高了设备的维修工作效率。

2 继电保护二次回路在线监测技术的应用

2.1 电力系统继电保护二次回路的优点

随着我国电力系统的不断更新和升级，智能化电网已经成为电力系统的一个主要发展方向。智能电网的建设能够有效地改善电力系统的运行，保证电力系统的安全和经济效益。电力系统的稳定性。由于继电保护二次回路是电力系统的重要组成部分，它具有结构简单、造价低廉、体积小、质量好等优点。二次回路能够迅速地进行二次电路的维护与维修。二次保护装置的内部构造比较复杂，从整体上改善了保护装置的工作效率，使故障判定更为精确，从而充分验证了系统的稳定性。

采用二次回路，实现了对继电器的自动控制。及时处理操作中出现的问题，保证对电网进行全天候、实时的监测，保证电力系统的正常运转。此外，电力系统还可以增强保护继电器所用的次级电路的电磁屏蔽性能。总之，在电力系统中采用二次电路，既能节约大量的人力、物力，又能有效地增加供电企业的经济效益。

2.2 警告信息

警告信息包括：开关值异常警告、采样值错误警告、设备错误警告等。在智能变电站运行过程中，开关值异常警告表示GOOSE 链路故障，在GOOSE 系统的维护过程中会有很大的偏差，从而使所有的数据和信息都不准确。采样值错误警告表示SV 链路在智能变电站的操作过程中发生了不正常的情况。同时，由于系统的维护状况不统一，导致了线路出现故障，对智能变电站的运行造成了很大的影响。设备错误警告表示电源装置发生故障，并造成停机。为了解决上述问题，采用该技术，实现了对各种故障的实时监测。工作人员能够通过异常的数据和信息，迅速地进行故障诊断。从而确保了智能变电站继电保护二次回路的工作稳定。

2.3 设备操作信息

设备操作信息是该技术中的一个重要内容，它包括采样数据、开关数据和自检数据。常用的设备操作信息包括运行温度、供电电压、支路电流等。采用该技术，能够对装置的运行情况进行实时监控。然后通过与数据库中的数据进行比较，判断出电源设备有没有发生故障。在确认电力设备的运行异常后，需要对有关数据进行准确、详细地记录，并对其进行及时地维修，以保证设备运行的稳定、安全[2]。

2.4 SV/GOOSE 状态信息和动作保护

SV/GOOSE 的状态信息与动作保护是智能变电站常用的一种信息，它包括诊断数字消息和消息格式。SV/GOOSE 的状态信息主要包含了相位的精确性。在二次回路运行过程中，当次级回路发生故障时，SV/GOOSE 的状态信息会发生混乱和丢失。采用该技术，对SV/GOOSE 的运行状况进行实时监控与分析，方便对其进行故障判断，并对其进行及时地处理，提高了处理的效率。

3 继电保护二次回路故障诊断技术的应用

3.1 SV/GOOSE 链路诊断

SV/GOOSE 链路诊断是一种常用的故障诊断方法。在智能变电站继电保护二次回路运行过程中，若不能向接收装置（SV/GOOSE）传输网络消息记录与分析装置（SV/GOOSE）的信息及数据，则将发出相应的报警。SV/GOOSE 链路状况对智能变电站继电保护设备的数据及信息的采集有很大的影响。在SV/GOOSE 链路出现异常时，链路应该被切断并发出警报，通过站点控制层（MMS）进行信息和数据传输。同时，网络消息记录与分析装置也必须保持在同步采集信息和数据的状态。在智能变电站继电保护二次回路运行过程中，由于网络采集与网络跳回环路之间有同一观测源，使多台接收机能够相互连通。通过对各装置的接线报警和数据分析，判断智能变电站继电保护二次回路的工作状态，从而进行后续的故障处理。

3.2 交流电路状态诊断

交流电路的状态诊断是通过网络消息记录、分析、继电保护等手段采集数据，对智能变电站继电保护二次回路的流量进行实时采集与分析。同时，通过使用双重AD 来达到双保险的目的。在交流电路的故障诊断中，可以直接获得MMS 所传输的双AD 的取样值、并与之进行比较，从而判断是否有异常，并将由网络消息及分析装置所传输的取样资料与变电站所测得的资料进行对比。如果有误差就说明存在故障，要针对不同的问题进行处理，这样才能提高处理的效率[3]。

3.3 保护动作故障诊断

双配置保护技术。重点是对保护设备AB 组的运行情况进行检测，并对二次回路的故障进行分析。如有问题应立即进行维修。从而确保了智能变电站继电保护二次回路运行正常、稳定。时差的计算是基于GOOSE 的转换时间。依据保护程序中各操作部件的特性，判定保护行为有无异常。

单配置保护技术。该技术采用了模拟单配偶的保护装置、网络消息记录等技术，对各种保护设备进行了综合地分析、对比，并对交流线路进行了实时监测，对保护动作进行了分析。该技术可以将变量模拟与单一的保护逻辑结合起来，从而判断保护行为是否正常。

3.4 运行状态故障诊断

在智能变电站继电保护二次回路故障诊断技术中，运行状态的故障诊断是其中的一个重要内容，它可以获得二次回路的硬件系统、软件系统的采样值、开关量等数据，从而分析设备的运行温度、供电温度等。通过对该技术的分析，可以对各种工况和工作状况进行长时间的诊断。通过对故障的成因、部位进行分析，并给出了相应的处理方法，从而确保了智能变电站继电保护二次回路的安全稳定运行[4]。

4 继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术的应用优化

数据和信息的获取和处理。在运用上述技术时，可以通过传感器来获得各种数据和信息。通过网络分析器进行数据和信息的传递，并把各种数据和信息存储到处理中层对信息进行在线监测。在分析结束后，通过MMS 的格式将数据和信息上传至共享系统，极大地提高了故障处理效率。

物理链路监控与诊断。为了使物链路中的光纤达到最优，在采用上述技术的同时，必须确保接收端和光纤连接的充分对接。若光纤线路发生故障，接收机将不能收到回路操作资料。此时，必须将光纤链路和发射端口连接起来，才能解决这个问题。若故障主要发生在传输机，则必须将光纤与端口相连。从而确保物理链路系统的稳定运行，提高上述技术的使用成效。

逻辑链路监测和诊断。要强化智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术使用成效，还必须加强逻辑链路监测和诊断。为确保采集数据的准确性，须将SCD 文件导入监控系统，并根据实际操作要求建立合理网络结构、建立相应的数据集合；为实现数据和信息的检索，须建立FCDA 系统，建立与GSE、SMV 等系统的良好联系，确保FCDA系统的工作性能；确保接收方与端口的信息一致。在对信息和数据进行检索的过程中，当发送配置与接收配置间出现例外情况时系统会即时发出警告。同时，显示出智能变电站继电保护二次回路故障的成因及位置。此时可依据警告的信息和数据，进行故障排除，确保智能变电站继电保护二次回路正常运行。