智能變電站二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測分析

安珊珊　段欣陽

摘要：變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是實(shí)時(shí)監(jiān)測繼電保護(hù)等二次設(shè)備運(yùn)行狀況的重要手段，是變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的重要保障。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及評估是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，文章針對智能變電站技術(shù)特點(diǎn)，對二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：智能變電站；二次設(shè)備；狀態(tài)監(jiān)測

1、智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測發(fā)展的必然性

智能變電站采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動完成信息采集、測量，控制、保護(hù)，計(jì)量和監(jiān)測等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級功能的變電站。

近年來隨著電網(wǎng)規(guī)模的快速發(fā)展，變電站和輸電線路的數(shù)量越來越多，繼電保護(hù)設(shè)備的校驗(yàn)工作量急劇增加，而各電力公司由于編制所限人員的增加很少，同時(shí)繼電保護(hù)工作是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的工作，人才培養(yǎng)周期長，工作壓力大，目前很多供電公司都存在繼電保護(hù)人員超負(fù)荷工作的情況。如何使繼電保護(hù)設(shè)備少檢修、免維護(hù)，從而降低繼電保護(hù)檢驗(yàn)的工作量和維修成本，這就需要在變電站配置技術(shù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備。

2、智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

智能變電站中基于微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的繼電保護(hù)設(shè)備其強(qiáng)大的“自檢”能力為狀態(tài)檢修技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了良好的基礎(chǔ)。智能變電站的繼電保護(hù)裝置二次電流、二次電壓輸入的方式不同于常規(guī)變電站，取而代之的是光纖以太網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)字采樣值報(bào)文的輸入：保護(hù)動作出口不再是跳閘、重合閘接點(diǎn)，而是光纖以太網(wǎng)傳輸?shù)腉OOSE開關(guān)量信息。

因此，二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測不同于一次設(shè)備，一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測一般都需要安裝另外的監(jiān)測設(shè)備，對主設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測；而二次設(shè)備由于繼電保護(hù)及安全自動裝置一般都具有在線自檢功能及通訊功能，再加上考慮到二次回路的負(fù)載及安全性等因素，一般不另外附加監(jiān)測設(shè)備，屬于嵌入式狀態(tài)監(jiān)測。利用裝置本身自檢及裝置之間的互相監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。因此，建立變電站二次設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)，必須著手開發(fā)具備全面監(jiān)測狀態(tài)信息的全新的保護(hù)、自動裝置及其他智能設(shè)備。

目前智能變電站繼電保護(hù)裝置需要監(jiān)測的主要對象包括：

（1）裝置的電流、電壓等SV 通道的狀態(tài)。

（2）裝置的遙信、遙控等GOOSE通道的狀態(tài)。

（3）裝置直流逆變電源的狀態(tài)。

（4）裝置本身自檢如：FLASH擦寫次數(shù)統(tǒng)計(jì)、扇區(qū)健康狀況監(jiān)測、RAM 是否出錯(cuò)、看門狗是否動作、裝置的重啟次數(shù)等。

智能變電站采用的數(shù)字化保護(hù)測控裝置使二次設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測更為全面、可靠。與常規(guī)變電站相比，智能變電站的二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測有著明顯的優(yōu)勢。

2.1 分布式數(shù)字化保護(hù)裝置的狀態(tài)監(jiān)測

在智能變電站，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)為我們提供了數(shù)字化變電站的通信框架，由于采用電子式互感器ECT、EVT，一次的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，傳送到保護(hù)裝置的是經(jīng)過合并器加工的符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的以光纖為媒介的數(shù)字信號；保護(hù)動作后輸出的不再是跳合閘接點(diǎn)，而是光纖以太網(wǎng)傳輸?shù)腉OOSE信息，基于此標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測則變得較為容易實(shí)現(xiàn)。

分布式保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)單臺IED 的功能，以間隔為單位，不同的間隔配置獨(dú)立的繼電保護(hù)裝置和過程層接口，重要間隔按雙重化配置，如主變間隔、220kV級以上線路、母線間隔等。

之所以說數(shù)字化保護(hù)裝置的狀態(tài)監(jiān)測更為容易實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)殡娮邮交ジ衅鞯膽?yīng)用，進(jìn)入保護(hù)裝置的是光數(shù)字信號，二次電流、電壓輸入、AD采樣不復(fù)存在，對數(shù)字采樣部分實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測更加容易。裝置本身可以對接收的SMV采樣值報(bào)文進(jìn)行監(jiān)視，如有接收中斷、丟數(shù)據(jù)幀、接收數(shù)據(jù)幀CRC不正確等現(xiàn)象，立即告警SMV 采樣異常即可。

數(shù)字化智能開關(guān)的使用，使二次控制系統(tǒng)的操作回路通過軟件編程的方式實(shí)現(xiàn)智能化，本身具備在線監(jiān)測功能，繼電保護(hù)狀態(tài)監(jiān)測不存在常規(guī)變電站操作回路無法在線監(jiān)測的瓶頸問題。大量光纖取代銅纜，也不再需要回路絕緣狀況監(jiān)測（直流回路除外）。強(qiáng)大的以太網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)字化變電站繼電保護(hù)設(shè)備的狀態(tài)檢修網(wǎng)絡(luò)靈活、強(qiáng)壯、可靠性高。

2.2 集中式數(shù)字化保護(hù)裝置的狀態(tài)監(jiān)測

集中式數(shù)字化保護(hù)裝置可實(shí)現(xiàn)多臺IED 的功能，如圖1所示的線路集中式保護(hù)裝置，包括了若干條線路的保護(hù)測控功能，為了增加可靠性和維護(hù)方便性，即使低電壓等級，集中式保護(hù)一般按雙套保護(hù)配置。相對分布式保護(hù)裝置狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，集中式數(shù)字化保護(hù)裝置的應(yīng)用，使得整個(gè)變電站的監(jiān)測對象大大減少，而且狀態(tài)監(jiān)測實(shí)現(xiàn)也相對簡單。

對線路保護(hù)裝置的線路3的SV、GOOSE通道的監(jiān)測，由于集中式保護(hù)按雙套保護(hù)配置，則可采用簡單的比較法：比較雙套保護(hù)裝置的相同間隔（如線路插件3）的采樣值，當(dāng)比值超過設(shè)定門檻時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，據(jù)此認(rèn)為其中一條甚至兩條SV 通道有異常；比較兩臺保護(hù)裝置同一LD的GOOSE信息，因?yàn)镚OOSE反應(yīng)的是斷路器和刀閘的位置等信息，而同一時(shí)刻的斷路器的位置是一定的，因此比較法同樣適用于GOOSE通道的監(jiān)視。

雙套保護(hù)配置為實(shí)現(xiàn)裝置自身的自檢和裝置之間的互檢提供便利，而且集中式保護(hù)把原來分布式裝置抽象為一個(gè)個(gè)LD，因此原來每臺分布式裝置所包含的電源監(jiān)測功能、裝置自檢功能、軟壓板監(jiān)測功能都集中到了一臺IED中，這樣不但減少了監(jiān)測對象，也方便了檢修人員的檢修維護(hù)工作，大大減少了工作量。例如，相對于按間隔配置的保護(hù)，基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的集中式保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)更為緊湊，電源數(shù)量極大減少，這使得二次設(shè)備監(jiān)測的重點(diǎn)之電源監(jiān)測的實(shí)現(xiàn)更為方便。

3、結(jié)論

智能變電站的全站信息數(shù)字化、通信平臺網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了有力條件，特別是集中式數(shù)字化保護(hù)裝置的應(yīng)用，減少了繼電保護(hù)二次設(shè)備的數(shù)量，優(yōu)化了二次設(shè)備的結(jié)構(gòu)，對繼電保護(hù)二次設(shè)備監(jiān)測實(shí)現(xiàn)更為有利。

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