智能变电站继电保护在线监测系统的实现

李多娇

【摘 要】目前，电力系统中智能化、自动化技术不断涌现，变电站继电保护作为电力系统非常关键的一项内容，积极应用在线监测技术有助于变电站水平的提高。基于此，本文对智能变电站继电保护在线监测系统的实现展开探讨，希望能够进一步促进我国电力事业的健康发展。

【关键词】智能变电站；继电保护；在线监测；检测系统

一、引言

在实际的电力系统运行过程中，电气设备在设计、安装和运行等环节经常有故障发生，不但严重的影响了电力系统的安全性和稳定性，对于整个电网的正常运行也造成了极大威胁。因此，想要提升电力系统的安全性和可靠性，保障电网的安全运行，就必须要对变电站的电气设备，特别是高压设备的运行进行有效管理，施行在线监测。

二、继电保护设备的状态监测技术

继电保护（Relay Protection）主要是指对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。继电保护负责采集电网设备的运行状态，然后进行分析判断，输出指令的一个系统。传统的继电保护主要采用的是晶闸管调压器和移相器，对电力设备的电压、电流、相位进行调整，但是由于晶闸管调压器和移相器体积较大，而且调整精度较低，已然无法满足高精度继电保护工作。在现代科学技术的推动下，微电子技术已广泛运用于智能电网继电保护当中。智能变电站继电保护设备状态监测系统主要包括：智能变电站电源信息，电源电平输出，即两功率或电压之比的对数，有时也可用来表示两电流之比的对数；智能电网设备运行温度信息，具体包括设备内部的工作温度、装置过程层光纤数据接口的温度。智能变电站继电保护设备状态监测系统，可以有效监测装置过程层光纤数据接口接受的光强信息。此外，在线监测系统还负责对智能变电站继电保护设备自检信息，装置硬件以及回路自检信息的收集和整理。

三、常用的在线监测技术

（一）电缆局部放电监测技术

局部放电主要是在高强度电场作用下，高压电气设备产生的局部范围内的放电方式。这种放电只和电导体之间绝缘局部短接，因此不能形成一定的导电通道，其通常发生在绝缘内部，可以及时反映出内部绝缘的具体情况。因为局部放电会在一定程度上影响绝缘介质，在强度较高的局部放电条件下，绝缘介质的强度常常会导致电力设备的绝缘强度逐渐下降，导致高压电力绝缘介质出现严重损坏，所以在长时间工作下，高压电力设备绝缘结构不可以在高强度的局部放电环境中运行，同时加强运行监测和检修任务，从而降低绝缘潜在故障发生的几率。

（二）避雷针在线监测

避雷器在线监测方式中主要包括全电流表、阻性电流表及放电计数器。全电流表优点是检测准确度高，但缺点是由于其是容性电流，很难反映出避雷器内部所出现的老化、受潮现象，这会导致一定程度误差出现，对隐形问题很难做出报警。各类检测方法都有一定的优缺点，要将各类检测方法相结合取长补短，才能更好的维护设备的稳定。

（三）SV链路在线监测及故障诊断技术

若接收端装置在限定时间内未收到有效的SV或是GOOSE信息时，则会发出告警。比如，在继电保护设备的SV链路出现异常情况时，此时保护装置则难以获取相应的数据信息，需要经由站控层上报链路断线警报信息，此时网络报文装置则能够及时获取此类告警报文。然后根据报文信息，对网采以及网跳回路等内容进行统一的观测和接收，并借助发送方和接受方之间的数据对比，实现对链路实际运行状态的准确检测。而对于直采回路，由于其网采端口的独特性，无法与其他链路进行实时对比监视，致使技术人员难以对故障点予以准确定位，却能够在预先配置的基础上对所有存在故障问题的线路点予以排查，同时结合其他二次装置的回路网采情况得出各处故障点发生概率。与此同时，由于直跳回路难以获取其他与之相关联的数据对比信息，因此只能依靠继电保护设备上传的告警信息确认故障点发生位置。

（四）保护动作诊断

对保护动作进行诊断时，主要包括两种配置保护设备，即单重化和双重化。监测交流回路情况时，通过比较网络报文模拟量和单重化配置保护设备的位置信号，分析开关量的回路情况。此外，通过分析模拟量的具体变化状况和单重化配置保护设备的保护动作逻辑，判断保护动作的整体准确度。双重化配置保护设备是通过检测两套保护设备的动作来判断设备整体保护动作的准确度。故障诊断专家系统是状态检修中的关键环节，它以设备的状态信息监测为基础，运用专家知识库中存储的大量领域知识和经验，提取反映二次設备运行状态的自检信息，通过模拟人类专家的思维决策过程对信息进行推理和判断，判断设备是否存在故障，确定故障的原因、位置及性质，得出分析结论，指导维修计划。

（五）变压器绕组的变形在线监测技术

因为变压器电感值、短路阻抗与绕组尺寸、相应位置密切相关，通过在线监测变压器短路电抗变化对绕组的实际情况进行有效分析。为了可以精准的判断出变压器绕组发生的变化，研制出变压器短路电抗在线监测系统。这个系统主要是经由采集数据系统、输送电量系统和与其相连的系统设备组成。当前对于变压器绕组变形情况进行监测的常见方法有：频率响应分析法：频率响应分析方法主要是通过对绕组变形的电容值和电感值等网络变化值，通过使用正弦波扫描，监测到的绕组传递函数即是绕组运行状况。频率响应分析方法是目前国际上一种比较先进的在线监测绕组变形技术方法，其抗干扰能力强，灵敏度高，因此可以监测弱绕组变形，但目前尚未明确定量标准判断。振动信号分析法：振动信号分析法主要是针性分析振动传感器测量绕组和铁芯在正常运行过程中产生的振动信号，并根据测量所得的测量变化值来反映绕组和铁芯的具体情况。振动信号系统和电压器的无电气连接可用于对传感器铁芯结构构造是否完整及绕组是否变形进行统一系统监测。

四、在线监测的发展趋势

当前，在电力设备在线监测技术中对于电力设备的状态监测和其故障诊断都存在一定的难度。大多数国家的电力设备监测系统都较为单一，很难对变电站的电气设备进行全面深入的监测。因此，今后电力设备监测系统的发展有以下几个方面。（1）实现功能构架多样，参数更加丰富的综合性监测和诊断，在线监测技术在今后的发展不仅仅要能够将电力设备的运行状态实时的反映出来，还要求能够将电力设备相应的特征参数反映出来。（2）构建完善科学的分布式监测系统，实现对变电站电力设备的集中监测和有效诊断，从而提升监测的有效性和高效性。（3）当前我国电力行业的变电站监测系统在可靠性和灵敏性方面仍然存在一定的缺陷。所以说，想要进一步推动电力行业的发展，必须要加强对在线监测系统可靠性和灵敏性的提升，从而提升在线监测的效率和质量，为电力行业的发展奠定坚实的基础。

五、结语

综上所述，伴随着我国智能电网发展脚步的不断加快，对继电保护设备在线监测方面的需求也更加迫切。本文对智能变电站继电保护在线监测系统的设计与应用进行深入分析，对继电保护设备在线监测的主要技术进行阐述，希望能够为日后变电站继电保护在线监测系统的应用和优化提供可靠的参考依据。

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