浅议智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术

陈茜 李晓黎 刘林

摘 要：为能够有效提高智能变电站继电保护二次回路的可靠性，本文将提出一种基于多参信息量的继电保护二级回路在线监测与故障诊断架构。此系统中将会对智能变电站SV、GOOSE、MMS报文进行实时监测分析，进而从中获取到智能变电站过程层和站控层链路异常信息特征，最终指明SV、GOOSE网络断链、数据异常等问题的预警策略，以期能够为业内人士提供理论参考。

关键词：智能变电站;继电保护二次回路;在线监测;故障诊断

安徽省境内某110kV内桥接向变电站中出现10kV馈线故障，引起2号主变发生差动保护动作。在事件发生后，检修人员及时对故障情况进行检修，确定故障是由2号主变在前一次运维时，运维人员在更换装置SV板后，为能够有效配置MU电流通道极性，但实际桥开关CT一次极性直线Ⅰ号母线，所以在进行差动保护动作时，2号主变桥开关出现CT二次极性错误。该问题并非是在2号主变发生差动保护动作时才得以表现，而是一直存在变电站中，只是由于该变电站平时负荷相对较小，所以为能够及时发现，但在却在区外故障较大穿越电流情况下产生差流，引发差动保护误动问题。为避免再一次发生该种情况，本文将对智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术进行分析阐述，确保智能变电站的平稳有序运行。

1 在线监测系统组成

在智能变电站中，在线监测与诊断系统主要分为主站系统和端站设备两个层次。其中主站系统主要布置在调度端，作用是对完成预处理的数据信息进行深入分析处理，同数据库中的预设数据进行匹配对比，确定智能变电站中存在的故障情况【1】。在端站设备方面，其在系统中主要负责对智能变电站的运行数据采集、电力分配数据预处理以及数据归纳等工作内容，一旦发生端站设备与主站系统失联的情况，那么端站设备便会同时完成数据收集和故障诊断功能。端站设备在完成数据收集后，其会对数据进行预处理，并自动生成相应的报告文件，之后将报告文件发送给主站系统，主站系统将会根据报告文件来进一步判断智能变电站是否存在故障情况。通过在线监测与故障诊断系统，将可以有效降低工作人员的工作量，提高工作效率和诊断精准性，确保智能变电站故障的及时發现和处理。

2 在线监测信息种类

2.1 警告信息

通常来说，警告信息的主要分为开关量异常警告、采样值异常报告以及设备异常报告三类。其中开关量异常警告主要包括GOOSE链路中断、开关量异常以及GOOSE检修不一致等;采样值异常报告主要包括SV异常信息、SV检修状态不一致、SV链路中断以及CT/PT断线等;设备异常报告主要包括异常闭锁、异常失电等。该些问题均是继电保护二次回路常见异常报告信息，在线监测与故障诊断系统在发出异常警告信息后，工作人员应及时对故障情况进行评估排除处理。

2.2 设备运行信息

设备运行信息是在线监测与故障诊断系统重要的数据来源之一，其主要包括采样数据、开关量数据以及设备自检数据等。主要包括设备运行温度、电源电压、支路电流等。通过该些数据信息，在线监测与故障诊断系统可以通过与数据库中预设参数的匹配来快速判断设备的异常运行情况，并将异常运行数据进行及时记录、存储，为后续检修与故障诊断提供有效的数据支持。

2.3 SV/GOOSE状态信息及动作保护

SV状态信息和GOOSE状态信息均不是由电气设备运行过程中自行产生的，而是一种诊断数字化报文以及报文格式所产生的记录文件。其中SV状态信息主要包括相位精度、双AD一致性、幅值精度以及数据有效性等，继电保护二次回路在发生故障情况后，SV状态信息和GOOSE状态信息便会出现乱码、缺失或者过长等情况，通过对两种状态信息进行监控分析，可以及时确定智能变电站是否存在故障情况【2】。而动作保护信息主要是指动作信号和动作出口信号等信息。

3 在线监测与故障诊断原理

3.1 SV/GOOSE链路诊断原理

在线检测与故障诊断系统在间隔一段时间未接收到有效的SV/GOOS状态信息后便会自行发出告警信息。针对网采、网跳回路的在线检测，系统会通过分析对比发送方和多个接收方之间链路的状态信息来达成监测效果，然后根据各设备所发出的链路告警高温来确定链路异常位置【3】。针对直采回路，虽然系统无法达成链路的直接对比监视效果，但却可以通过预设内容来列举出所有可能存在异常的位置，并综合其他二次设备来共同判断各异常位置的故障几率，为工作人员故障评估工作提供重要参考。

3.2 交流回路状态诊断

交流回路状态诊断会主要是通过报文记录装置和继电保护装置所采集的交流数据进行综合分析诊断。智能变电站大多采用双AD采样，可以通过继电保护装置通过MMS上送的双AD采样数据来判断数据的一致性，若是确定不一致情况，将会直接发出告警信息，同时判断指明继电保护装置中异常二次回路。

3.3 保护动作诊断

在线监测与故障增多系统会通过分析AB套保护装置动作行为的一致性来判断继电保护装置动作行为是否存在故障情况。具体监测内容包括有继电保护装置的动作元件运行数据和出口时间数据等，将该些数据信息与GOOSE状态信息中的数据进行对比分析，最终综合判断继电保护装置保护动作的正确性。

4 实际应用

在智能变电站实际运行过程中，继电保护装置输入开关量的二次回路会产生保护信号、闭锁信号等信号信息，在线监测与故障诊断系统则会在运行过程中对该些信号信息进行实时收集汇总，然后基于SV/GOOSE链路诊断、交流回路状态诊断、保护动作诊断等原理对继电保护二次回路的实际运行状态进行全面检查判断。例如，系统在对继电保护二次回路监测过程中，会先对继电保护装置的输入开关量运行状态信息进行全面分析监测，即若是继电保护装置出现断路器失灵等情况，那么系统便会对继电保护装置的保护动作进行诊断，判断继电保护动作与GOOSE状态信息是否一致，若是不一致则可以确定继电保护装置存在故障情况，进而深入判断继电保护装置故障点，并结合数据库中的预设数据信息给出故障点解决参考建议。另外，在线监测与故障诊断系统在对继电保护装置二次回路进行评估诊断时候，其主要是采用双AD的方式进行实时数据采样，然后与数据库中的阀值数据进行比对分析，若是比对信息出现差值情况，则代表继电保护装置二次回路存在异常故障情况，需要及时采用相应的解决措施。

5 结语

为能够有效提高智能变电站继电保护二次回路的可靠性，本文结合当今智能变电站继电保护二次设备的实际情况，提出一种在线监测与故障诊断系统的设计理论，为后续的在线监测与故障诊断系统的相关体系提供理论指导。最终结合实际应用情况来看，在应用在线监测与故障诊断系统后，可有效提高智能变电站继电保护二次监测诊断的精确性和有效性，降低智能变电站运维管理过程中人力需求，降低运维人员工作强度，提高工作效果，所以值得在当今社会进行普及应用。

参考文献：

[1]杨晓西.浅议智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].中国新技术新产品，2017（021）：68-69.

[2]邹立鑫.浅议智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].中国科技投资，2019（021）：86.

[3]吴涛.变电站继电保护二次回路的设计，实施及相关问题研究[D].长春工业大学，2019.