智能變電站繼電保護二次回路在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)

薛喬溦

摘 要：隨著科技的發(fā)展，智能變電站數(shù)字化模塊已經(jīng)在電力行業(yè)得到了應(yīng)用與推廣，其中繼電保護裝置由于故障發(fā)生率較高且故障種類較為繁雜，致使二次回路的檢修作業(yè)難度增大。為了提高繼電保護裝置的運行安全性，必須對二次回路實施在線監(jiān)測工作，從而及時對其運行故障加以診斷和分析，確保線路的穩(wěn)定運行。

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

前言

2013至2016年間，智能變電站項目建設(shè)和投資在我國電力領(lǐng)域獲得了空間發(fā)展，年均投入金額超出1000億元的建設(shè)資金為電力行業(yè)變電站的智能化改造工程提供了技術(shù)支撐。智能變電站具備二次回路構(gòu)造簡單、數(shù)據(jù)共享性高、占點面積少、資金投入少等優(yōu)勢特點，是未來變電站建設(shè)運行的必然發(fā)展趨勢。

1 二次回路在線監(jiān)測及故障診斷概述

在智能變電站的日常運行中，常規(guī)二次回路由通信網(wǎng)絡(luò)替代，物理電氣信號由數(shù)字信號取代，從而實現(xiàn)繼電保護二次設(shè)備的信息化管理。其中，網(wǎng)絡(luò)報文裝置作為記錄分析智能網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)的實時監(jiān)測設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對報文信息的存儲和分析以與網(wǎng)絡(luò)流量的實時監(jiān)測等功能，在當前的二次回路試試運行狀態(tài)監(jiān)測工作中主要由專門的技術(shù)人員依照網(wǎng)絡(luò)報文信息對二次裝置發(fā)生異常的原因進行分析，然而報文記錄信息涵蓋內(nèi)容廣泛且復(fù)雜，因此，利用網(wǎng)絡(luò)報文裝置和繼電保護裝置彼此間存在的鏈路相接關(guān)系，有針對性地提取和二次回路運行密切相關(guān)的核心報文信息進行綜合分析就成為了當前實施二次回路在線監(jiān)測與故障診斷的主要思路。在線監(jiān)測及故障診斷的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具體如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 在線監(jiān)測包含信息內(nèi)容

①設(shè)備運行狀態(tài)實時信息。此項監(jiān)測主要包含了設(shè)備軟件和硬件運行的開關(guān)量信息、采樣值信息等內(nèi)容；并以此為依據(jù)幫助檢修人員獲取檢修基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；②告警信息。此種監(jiān)測主要是對開關(guān)量異常、裝置異常、采樣值異常等情況的報警預(yù)告。具體包括PT線路斷線、SV鏈路失效、SV運行異常等項目；③保護動作。此項監(jiān)測內(nèi)容主要包含了保護動作的各項信號信息，如元件運行、動作出口等信號內(nèi)容；④SV運行信息。此項監(jiān)測主要針對的是報文各式或運行狀態(tài)異常等相關(guān)信息數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，具體情況如同步信號失聯(lián)、報文呈現(xiàn)間隔性狀態(tài)、數(shù)據(jù)有效性異常、報文出現(xiàn)亂碼或殘缺等格式錯誤。

3 信息收集方案

在二次設(shè)備運行狀態(tài)的信息采集和監(jiān)測過程中，通常需要依靠網(wǎng)絡(luò)報文裝置實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的記錄和分析工作，考慮到網(wǎng)絡(luò)報文信息數(shù)據(jù)量較大，這就對信息篩選和數(shù)據(jù)調(diào)度產(chǎn)生了巨大壓力。為了提高在線監(jiān)測的實際工作效率，這就需要在站端裝置對系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)信息加以關(guān)聯(lián)、篩選和過濾。在實際操作中，需要按照系統(tǒng)和實際分析需要，將二次回路在線監(jiān)測數(shù)據(jù)信息劃分成暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)和狀態(tài)文件這三種不同類型。暫態(tài)文件是指在鏈路運行時發(fā)生嚴重告警，比如回路鍛煉時，則裝置需要此刻相對應(yīng)的全部鏈路數(shù)據(jù)信息加以系統(tǒng)性整理，從而生成相關(guān)文件。而穩(wěn)態(tài)文件指的是系統(tǒng)長期運行中所監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)信息，包括光強、溫度以及電壓電流等文件內(nèi)容。狀態(tài)文件指的是監(jiān)測鏈路運行中實時通斷信息文件。

4 二次回路在線監(jiān)測及故障診斷的原理

4.1 SV鏈路在線監(jiān)測及故障診斷原理

若接收端裝置在限定時間內(nèi)未收到有效的SV或是GOOSE信息室，則會發(fā)出告警。比如，在繼電保護設(shè)備的SV鏈路出現(xiàn)異常情況時，此時保護裝置則難以獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，需要經(jīng)由站控層上報鏈路斷線警報信息，此時網(wǎng)絡(luò)報文裝置則能夠及時獲取此類告警報文。然后根據(jù)報文信息，對網(wǎng)采以及網(wǎng)跳回路等內(nèi)容進行統(tǒng)一的觀測和接收，并借助發(fā)送方和接受方之間的數(shù)據(jù)對比，實現(xiàn)對鏈路實際運行狀態(tài)的準確檢測。而對于直采回路，由于其網(wǎng)采端口的獨特性，無法與其它鏈路進行實時對比監(jiān)視，致使技術(shù)人員難以對故障點予以準確定位，卻能夠在預(yù)先配置的基礎(chǔ)上，對所有存在故障問題的線路點予以排查，同時結(jié)合其它二次裝置的回路網(wǎng)采情況得出各處故障點發(fā)生概率。與此同時，由于直跳回路難以獲取其它與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)對比信息，因此只能依靠繼電保護設(shè)備上傳的告警信息確認故障點發(fā)生位置。

4.2 交流回路在線監(jiān)測及故障診斷原理

針對交流回路的在線監(jiān)測，可借助網(wǎng)絡(luò)報文裝置以及繼電保護設(shè)備對采集到的具體交流量信息數(shù)據(jù)予以綜合判斷。在智能變電站的運行中通常實行雙AD采樣工作，同時配備有雙重化保護，經(jīng)過對采樣數(shù)值以及兩套保護的實際采樣值對比，得出它們的相對誤差，同時還需保證誤差值在閾值允許范圍內(nèi)，并且繼電保護并未發(fā)出相斥告警，則判定雙AD采樣可同或是二次回路運行狀態(tài)正常。若二者誤差在閾值范圍之外，并且繼電保護設(shè)備發(fā)出的采樣告警發(fā)出不一致告警，則認為交流回路發(fā)生異常。在實際運行中，主要是借助網(wǎng)絡(luò)報文裝置采集到的SV及繼電保護設(shè)備MMS采樣值實現(xiàn)回路診斷作業(yè)。

4.3 保護動作在線監(jiān)測及故障診斷原理

①雙重化保護裝置。此種配置保護主要是對AB套兩路保護裝置實際動作性為的發(fā)生一致性對繼電保護設(shè)備的作業(yè)準確性予以判斷的。主要檢查內(nèi)容包括動作與案件和出口時間，在這一過程中需要結(jié)合GOOSE開關(guān)量的實際時間得出出口時間差值，以此完成整項校驗程序。②單重化保護裝置。單重化保護裝置主要是借助網(wǎng)絡(luò)報文裝置分析回路運行涉及到的各個模塊，并對其進行模擬及對比，并實現(xiàn)交流回路運行狀態(tài)的實時監(jiān)測，借助測控裝置所發(fā)出的位置信信息數(shù)據(jù)對比完成對開關(guān)量回路運行狀態(tài)的實時監(jiān)測作業(yè)。并將模擬量變化情況和當重化保護的實際動作邏輯進行有機結(jié)合，對動作行為準確性予以系統(tǒng)性分析。

5 總結(jié)

綜上所述，本文主要以二次回路在線監(jiān)測及故障診斷概述為切入點，對系統(tǒng)運行進行了初步了解，然后對在線監(jiān)測包含信息內(nèi)容進行了分析，在基礎(chǔ)上重點探討了二次回路在線監(jiān)測及故障診斷的原理，從而提高智能變電站二次回路在線監(jiān)測及故障診斷的工作效率和準確性，提升檢修效率，以此確保線路的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]文繼鋒， 盛海華， 周強，等. 智能變電站繼電保護在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J]. 電力工程技術(shù)， 2015， 34（1）：21-24.endprint