凌飛鴻 孫學(xué)斌 章江海 呂洋 蘇慶

摘要：隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，智能變電站也在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，為了進(jìn)一步提高智能變電站繼電保護(hù)裝置其二次回路的可靠性，也就需要相關(guān)的研究人員能夠構(gòu)建一套完善的二次回路在線監(jiān)測(cè)以及故障診斷技術(shù)，并借此來提升我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性以及安全性。本文就智能變電站繼電保護(hù)二次回路的在線檢測(cè)以及故障診斷技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。

關(guān)鍵詞：智能變電站;繼電保護(hù);二次回路;在線監(jiān)測(cè)

為了提高智能變電站繼電保護(hù)二次回路的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)以及故障診斷技術(shù)，就需要不斷改進(jìn)、完善傳統(tǒng)的技術(shù)，強(qiáng)化它們的適用性和容錯(cuò)性，促進(jìn)工作效率和質(zhì)量的大力提升。

1. 智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的構(gòu)成

1.1主站系統(tǒng)

在利用在線監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)后，智能變電站的通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)的二次回路，并且在物聯(lián)網(wǎng)理念的指導(dǎo)下，使各項(xiàng)電力設(shè)備通過數(shù)字信號(hào)相互連接，從而實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷。就在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)的整體架構(gòu)來看，主要包括主站、后臺(tái)、站端、遠(yuǎn)動(dòng)等部分，其中主站系統(tǒng)是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，主要在系統(tǒng)中承擔(dān)“大腦”作用，根據(jù)其他部分的運(yùn)行情況下達(dá)調(diào)度指令。主站系統(tǒng)需要建設(shè)在保護(hù)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)記錄、數(shù)據(jù)分析等功能之上，然后用網(wǎng)絡(luò)連接各項(xiàng)功能，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得到全面的采集和分析。

1.2站端裝置

站端裝置在整個(gè)監(jiān)測(cè)和診斷系統(tǒng)中承擔(dān)信息的過濾和配置功能，與主站系統(tǒng)之間具有相互協(xié)調(diào)和相互影響的關(guān)系。例如在設(shè)備的運(yùn)行過程中，一旦系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到故障信息，相關(guān)信息就會(huì)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸径搜b置，然后由該部分對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行篩選和確認(rèn)，最后通過遠(yuǎn)動(dòng)裝置將處理后的信息傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)。在信息的整個(gè)傳輸過程中，都要在后臺(tái)完成診斷和處理過程，并且在監(jiān)控畫面上直觀顯示處理結(jié)果，從而使設(shè)備故障得到有效分析和解決。

1.3監(jiān)測(cè)信息

系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息主要包括以下幾個(gè)部分，分別是運(yùn)行狀態(tài)信息、保護(hù)動(dòng)作信息和警告信號(hào)信息。就運(yùn)行狀態(tài)信息來看，主要包括軟件檢測(cè)信息、硬件檢測(cè)信息、電壓信息、溫度信息、電流信息、開關(guān)量信息等，從而使設(shè)備的運(yùn)行情況得到直

觀展示，同時(shí)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，為以后維護(hù)工作提供可靠依據(jù) ;就保護(hù)動(dòng)作信息來看，主要包括出口信號(hào)、動(dòng)作信號(hào)等，能夠使被保護(hù)元件、保護(hù)時(shí)間及具體動(dòng)作給予直觀展示 ;就警告信號(hào)信息來看，主要包括故障位置、故障時(shí)間、檢修狀態(tài)、短線信息、開入量異常、裝置異常等，有利于提高設(shè)備檢修及維護(hù)質(zhì)量。

2. 在線監(jiān)測(cè)與故障診斷原理分析

2.1 SV/GOOSE 鏈路診斷原理

在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，接收端設(shè)備處于設(shè)定的頻率時(shí)，能夠自動(dòng)接收 SV/GOOSE 信號(hào)，若在此頻率下沒有接到信息，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)告警。GOOSE 網(wǎng)用于間隔層和過程層設(shè)備之間的狀態(tài)量與控制數(shù)據(jù)傳輸，保護(hù)裝置與本間隔的智能終端之間采 用GOOSE 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。而 SV 網(wǎng)用于間隔層和過程層設(shè)備之間的采樣值傳輸，保護(hù)裝置與本間隔的合并單元之間也采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式接入 SV 數(shù)據(jù)。也就是我們常說的 “直采直跳”。由于各裝置系統(tǒng)觀測(cè)源相同，通過對(duì)接收裝置系統(tǒng)觀測(cè)源與接受裝置鏈路監(jiān)測(cè)對(duì)比分析，依據(jù)相應(yīng)告警機(jī)制分析結(jié)果，能夠快速定位故障。

2.2交流回路狀態(tài)診斷原理

智能變電站繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)運(yùn)行，在監(jiān)測(cè)二次回路交流量時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置，同繼電保護(hù)裝置相互結(jié)合，通過對(duì)采集信息做對(duì)比分析，來進(jìn)行故障診斷。 智能變電站采樣與 A/D 轉(zhuǎn)換是在合并單元實(shí)現(xiàn)的，其關(guān)鍵是采樣數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫詥栴}。通過對(duì)比分析采樣數(shù)據(jù)，判斷是否處于正常范圍內(nèi)，進(jìn)而判斷二次回路運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)誤差大于正常范圍，但繼電保護(hù)裝置沒有產(chǎn)生異常信號(hào)，則極有可能是繼電保護(hù)交流回路存在異常。

2.3保護(hù)動(dòng)作診斷原理

監(jiān)測(cè)交流回路運(yùn)行狀態(tài)，通過對(duì)比分析單重化配置保護(hù)裝置以及報(bào)文模擬量，以監(jiān)測(cè)位置信號(hào)為指標(biāo)，進(jìn)行回路狀態(tài)判斷。將單重化配置保護(hù)裝置實(shí)際情況，比如保護(hù)動(dòng)作邏輯和模擬量，結(jié)合分析保護(hù)動(dòng)作的精準(zhǔn)性。對(duì)于雙重化配置保護(hù)裝置，通過檢測(cè) A、B 保護(hù)裝置，進(jìn)而分析裝置動(dòng)作的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行診斷時(shí)，先進(jìn)行出口時(shí)間和動(dòng)作元件的檢查，接著計(jì)算時(shí)間差，做好對(duì)比分析，以明確保護(hù)動(dòng)的精準(zhǔn)性。

3. 繼電保護(hù)二次回路故障診斷技術(shù)和在線監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

3.1開關(guān)量輸入二次回路狀態(tài)檢測(cè)

智能變電站繼電保護(hù)裝置，采取開關(guān)量輸入二次回路的方式，采集相關(guān)信號(hào)，包括保護(hù)動(dòng)作信號(hào)與閉鎖信號(hào)等，來判斷繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的性能。利用在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)，進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的自檢與診斷功能，能夠?qū)崿F(xiàn)部分開關(guān)量輸入二次回路實(shí)際狀態(tài)的檢測(cè)。具體包括以下內(nèi)容：

（1）保護(hù)接點(diǎn)動(dòng)作型開入量二次回路狀態(tài)檢測(cè)。為確保繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作的準(zhǔn)確性，要引入相應(yīng)的開關(guān)量進(jìn)行分析，比如變壓器保護(hù)動(dòng)作接入電壓閉鎖。 以斷路器失靈保護(hù)案例進(jìn)行分析，明確檢測(cè)邏輯。在正常情況下，失靈保護(hù)啟動(dòng)開入量為 0，當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，開入量為 1，此時(shí)繼電保護(hù)動(dòng)作，能夠?qū)崿F(xiàn)故障切除。需要注意的是，當(dāng)保護(hù)檢測(cè)到開入量是 1，并且時(shí)間>10s，則判斷此開入量與開關(guān)回路出現(xiàn)異常?；诖?，在單套保護(hù)裝置中，引入保護(hù)動(dòng)作型開入量， 按照超時(shí)判斷邏輯，能夠?qū)崿F(xiàn)在線狀態(tài)檢測(cè)。

（2）雙套保護(hù)設(shè)備開入量二次回路檢測(cè)。對(duì)于此類裝置，按照相關(guān)規(guī)范，其為開關(guān)量輸入，二次回路接入要雙重化配置。通常情況下，相同間隔的 2 套保護(hù)，其對(duì)應(yīng)開入量狀態(tài)要保持相同?；诖?，利用保護(hù)信息系統(tǒng)，對(duì)此裝置采集的開入量進(jìn)行狀態(tài)采集與分析。若二者狀態(tài)未能相互對(duì)應(yīng)，則能夠診斷此開入二次回路異常。利用此檢測(cè)方法，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出各類異常狀況，包括二次回路斷線故障、接點(diǎn)粘連以及絕緣故障等，實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置在線監(jiān)測(cè)與診斷。

3.2斷路器二次操作回路運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)

智能變電站斷路器二次操作回路，其主要是由智能操作終端以及智能操作箱等組成。 保護(hù)主要通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)手段，對(duì)二次操作回路，開展實(shí)時(shí)狀態(tài)檢測(cè)。 按照繼電保護(hù)狀態(tài)檢修相關(guān)規(guī)范與要求，依據(jù)狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果，進(jìn)行狀態(tài)檢修。由于跳合閘出口接點(diǎn)處于密封狀態(tài)，難以獲得其工作狀態(tài)，采取傳統(tǒng)的檢測(cè)手段，難以實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)檢測(cè)。對(duì)于此問題，采用其它方式來取代原單接點(diǎn)動(dòng)作方式，比如雙接點(diǎn)串聯(lián)方式，實(shí)現(xiàn)在線狀態(tài)檢測(cè)。利用繼電保護(hù)二次回路在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)，對(duì)智能變電站繼電保護(hù)裝置，進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)二次回路運(yùn)行故障問題，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮著積極的作用。值得一提的是，二次回路故障診斷中，故障精準(zhǔn)定位是主要內(nèi)容，利用此技術(shù)能夠精準(zhǔn)定位故障發(fā)生在保護(hù)裝置或者交換設(shè)備等位置，能夠縮減故障時(shí)間，進(jìn)一步提升供電的可靠性。

4.結(jié)束語

隨著變電站智能技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的二次回路逐漸被通信網(wǎng)絡(luò)取代，促進(jìn)繼電保護(hù)二次設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)化和自動(dòng)化發(fā)展。相關(guān)部門要加強(qiáng)對(duì)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的分析，不斷提高效率。

參考文獻(xiàn)：

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