吳福明

（國(guó)網(wǎng)蘇州供電公司，江蘇蘇州 215000）

0 引言

隨著我國(guó)變電站技術(shù)快速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)化已逐漸取代二次回路，繼電保護(hù)也在朝著智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。但仍有很多企業(yè)使用的是傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，以網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的方式進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)的分析和檢修，而這個(gè)過(guò)程中因受到多種原因的影響，而導(dǎo)致各種問(wèn)題的不斷出現(xiàn)。因此需要加強(qiáng)對(duì)在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的研究，加強(qiáng)智能檢測(cè)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。

1 智能在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）在智能變電站的發(fā)展中，不斷融入網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字傳輸、信息共享，讓變電站智能化水平不斷提高，變電站工作效率明顯提升。作為變電站中的關(guān)鍵部件，繼電保護(hù)裝置對(duì)于變電站智能水平有著重要影響。在傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行中工作人員發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，會(huì)進(jìn)行手工調(diào)解相應(yīng)的設(shè)備；定期對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行巡檢，若在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)不正常情況及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)處理，或填報(bào)缺陷，或要求停運(yùn)故障設(shè)備，經(jīng)過(guò)檢修調(diào)試正常后，才能繼續(xù)投入使用。相比于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置，在全面的測(cè)控技術(shù)下，智能繼電保護(hù)裝置改變了傳統(tǒng)的工作方式，變被動(dòng)檢修為主動(dòng)監(jiān)測(cè)，讓繼電保護(hù)效率大幅度提高，也節(jié)省了人工費(fèi)用，減少了員工精力投入，讓繼電設(shè)備穩(wěn)定性大幅提高。

（2）智能變電站繼電保護(hù)設(shè)備具有更先進(jìn)的調(diào)試方式，能夠從多個(gè)線路同時(shí)進(jìn)行，設(shè)備中的配合性也得到提高。在日常運(yùn)行時(shí)若電網(wǎng)中出現(xiàn)異常情況，繼電保護(hù)裝置將通過(guò)智能控制功能進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，若自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)法解決時(shí)，可由人工方式二次修正。既減少了人工作業(yè)量，也使系統(tǒng)檢修效率大幅度提升。在系統(tǒng)的巡檢中，讓系統(tǒng)巡檢變得更加高效，智能變電站自身的診斷技術(shù)具有自動(dòng)化特征，在運(yùn)行過(guò)程中，只要出現(xiàn)微小異常，系統(tǒng)能夠快速進(jìn)行修正，同時(shí)分析原因以供工作人員參考。該模式讓變電站巡檢效率大大提高，可以減少巡檢頻度，讓變電站成本有效降低，電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益有所增加。

2 繼電保護(hù)二次回路的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的整體構(gòu)架

在變電站中，傳統(tǒng)的二次回路逐漸被通信網(wǎng)絡(luò)所取代，應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)，利用數(shù)字信號(hào)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的互相連接，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。在系統(tǒng)構(gòu)架中，包含了主站系統(tǒng)、后臺(tái)系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)裝置及站端裝置，主站系統(tǒng)設(shè)置在調(diào)度控制中心，其余設(shè)置在變電站內(nèi)。因此，新建智能變電站需要應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)以及診斷的裝置，在數(shù)據(jù)采集端對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行分析，發(fā)揮出實(shí)際應(yīng)用性。

（1）主站系統(tǒng)建立在網(wǎng)絡(luò)記錄分析設(shè)備和保護(hù)設(shè)備基礎(chǔ)之上，兩者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或線路有效的連接在一起，從而能夠提取必要的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)分析可以在調(diào)度端實(shí)現(xiàn)。在很多新建的智能變電站中，在線監(jiān)測(cè)和在線診斷是設(shè)置在數(shù)據(jù)采集端的基礎(chǔ)上。

（2）站端裝置的作用是采集和整理繼電設(shè)備的信息，同時(shí)對(duì)信息進(jìn)行過(guò)濾和配置。在通信網(wǎng)絡(luò)中，如果出現(xiàn)了故障信息，故障信息能夠以最快速度被輸送到站端裝置，隨后將接收到的信息收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)處理之后傳給后臺(tái)，同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)裝置傳遞給主站系統(tǒng)。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)于信息的收集和診斷需要建立在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)或主站系統(tǒng)，并將分析的結(jié)果呈現(xiàn)在監(jiān)控畫(huà)面上，以直觀的形式完成對(duì)故障的分析。

3 在線監(jiān)測(cè)信息

（1）運(yùn)行狀態(tài)信息。裝置的運(yùn)行信息主要包含：①軟件硬件自動(dòng)檢查信息，自動(dòng)檢查信息包含運(yùn)行過(guò)程中裝置的溫度信息、電壓信息等，這些信息決定了繼電保護(hù)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的功能，向系統(tǒng)直接反映了設(shè)備的運(yùn)行情況。②采樣值，也就是電流的信息，包含支路電流信息及差動(dòng)電流信息，在電路運(yùn)輸中如果出現(xiàn)故障情況，電流信息也會(huì)出現(xiàn)和往常不一樣的變化，因此需要檢測(cè)采樣值信息。③開(kāi)關(guān)量，在長(zhǎng)期運(yùn)行的設(shè)備信息監(jiān)測(cè)中，不僅能監(jiān)測(cè)到故障情況，還能在數(shù)據(jù)記錄下對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集儲(chǔ)存，為系統(tǒng)日后的維護(hù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和依據(jù)。

（2）保護(hù)動(dòng)作信息。在線監(jiān)測(cè)信息的保護(hù)動(dòng)作信息，包含保護(hù)動(dòng)作信號(hào)及動(dòng)作出口信號(hào)。保護(hù)動(dòng)作信號(hào)信息是指涉及到保護(hù)啟動(dòng)、保護(hù)元件這一類(lèi)運(yùn)行信息。動(dòng)作出口信號(hào)信息是指出口信息及動(dòng)作時(shí)間信息。

（3）警告信號(hào)信息。在二次回路出現(xiàn)異常情況時(shí)，警告信號(hào)能夠準(zhǔn)確反映出故障點(diǎn)的信息，能更加快速、準(zhǔn)確地找到故障問(wèn)題和運(yùn)行信息，同時(shí)信息也能應(yīng)用于檢修工作中，便于智能變電系統(tǒng)的維護(hù)。警告信號(hào)信息主要包含，①采樣值的異常警告，如SV（Sampled Value，采樣值）鏈路終端信息、CT（Current Transformer，電流互感器）斷線信息、檢修狀態(tài)信息等，在運(yùn)行過(guò)程中，監(jiān)測(cè)到的信息和平常情況不符合時(shí)，就會(huì)發(fā)出警告信號(hào)。②開(kāi)入量的異常警告。開(kāi)入量的異常信息包含GOOSE異常信息、開(kāi)入量異常信息及鏈路中斷信息等，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常情況時(shí)系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出警告。③裝置異常警告。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)閉鎖或失電情況時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出警告信號(hào)。

4 在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)應(yīng)用

4.1 技術(shù)原理

（1）對(duì)SV/GOOSE鏈路診斷的原理。在系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中，接收端的設(shè)備是按設(shè)定好的頻率運(yùn)行，運(yùn)行過(guò)程中能夠自動(dòng)接收信號(hào)，如果設(shè)定頻率下沒(méi)有接收到信號(hào)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)發(fā)出警告。GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event，通用面向?qū)ο蟮淖冸娬臼录┚W(wǎng)絡(luò)是傳輸過(guò)程層和間隔層之間的數(shù)據(jù)和狀態(tài)量。系統(tǒng)中的保護(hù)裝置和終端間，使用的是GOOSE點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的方式通信。SV是應(yīng)用在傳輸過(guò)程層和間隔層兩者之間的采樣值，系統(tǒng)中保護(hù)裝置和合并單元兩者間也是點(diǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的形式介入SV數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)的觀測(cè)源是一致的，將接收裝置的觀測(cè)源和接受裝置的監(jiān)測(cè)進(jìn)行對(duì)比，然后根據(jù)警報(bào)裝置對(duì)故障進(jìn)行定位分析。

（2）對(duì)交流回路診斷的原理。在智能系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)二次回路流量的監(jiān)測(cè)，使網(wǎng)絡(luò)記錄分析裝置和保護(hù)裝置相結(jié)合，對(duì)信息進(jìn)行對(duì)比后才能進(jìn)行故障診斷。智能變電站在采樣過(guò)程中，通過(guò)合并單元才能實(shí)現(xiàn)A/D的轉(zhuǎn)換，其中關(guān)鍵點(diǎn)是對(duì)采樣數(shù)據(jù)的同步問(wèn)題。通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)對(duì)比，分析數(shù)據(jù)是否屬于正常范圍，對(duì)二次回路的狀態(tài)進(jìn)行判斷。當(dāng)誤差超過(guò)正常范圍情況時(shí)，繼電保護(hù)裝置并沒(méi)有發(fā)出任何異常的信號(hào)，那么就有可能是繼電保護(hù)的交流回路出現(xiàn)了異常情況。

（3）對(duì)保護(hù)動(dòng)作的診斷原理。對(duì)交流回路的運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)，是通過(guò)對(duì)單重化保護(hù)裝置和模擬量的對(duì)比，將監(jiān)測(cè)位置信號(hào)作為指標(biāo)來(lái)判斷回路的運(yùn)行情況。單重化裝置保護(hù)配置運(yùn)行情況包括保護(hù)動(dòng)作邏輯和保護(hù)模擬量，并結(jié)合保護(hù)動(dòng)作的精準(zhǔn)性進(jìn)行分析。在雙重化裝置保護(hù)配置中，通過(guò)對(duì)保護(hù)裝置檢測(cè)來(lái)分析裝置動(dòng)作的準(zhǔn)確度。在診斷過(guò)程中，首先進(jìn)行的是對(duì)動(dòng)作元件及時(shí)間方面的檢查，在做好時(shí)間差計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行對(duì)比，才能保證保護(hù)動(dòng)作具備精準(zhǔn)性。

4.2 在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)應(yīng)用

（1）二次回路輸入開(kāi)關(guān)量狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和診斷。在智能變電站中，繼電保護(hù)裝置使用開(kāi)關(guān)量輸入的二次回路作為保護(hù)裝置對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行收集，如閉鎖信號(hào)、保護(hù)信號(hào)等，然后才能對(duì)運(yùn)行性能進(jìn)行判斷。使用在線監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)，使保護(hù)裝置具備了自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)診斷功能，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)量輸入的二次回路狀態(tài)檢測(cè)。

保護(hù)接點(diǎn)的動(dòng)作開(kāi)入量對(duì)二次回路狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要保證繼電裝置準(zhǔn)確性需引入開(kāi)關(guān)量分析，如變壓器的保護(hù)動(dòng)作要連接電壓閉鎖。例如，在斷路器失靈情況下進(jìn)行的保護(hù)動(dòng)作，可對(duì)保護(hù)邏輯進(jìn)行檢測(cè)。正常情況時(shí)失靈保護(hù)需要啟動(dòng)開(kāi)關(guān)量為0，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)開(kāi)入量是1，此時(shí)進(jìn)行繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，需要對(duì)故障進(jìn)行切除。在這個(gè)過(guò)程中，若保護(hù)裝置檢測(cè)到開(kāi)入量為1，同時(shí)時(shí)間＞10 s，可得出開(kāi)入量及開(kāi)關(guān)回路存在異常情況。在單套保護(hù)裝置中需引入保護(hù)動(dòng)作的開(kāi)入量，根據(jù)判斷邏輯對(duì)系統(tǒng)在線情況進(jìn)行檢測(cè)。

在雙套保護(hù)裝置中，根據(jù)相關(guān)信息可以了解到，是開(kāi)關(guān)量的輸入在接入二次回路的時(shí)候，需要使用雙重化的配置。一般情況下，同樣的間隔包含兩套保護(hù)，對(duì)應(yīng)的開(kāi)入量也應(yīng)該一致。因此，應(yīng)用保護(hù)信息系統(tǒng)在裝置內(nèi)對(duì)狀態(tài)信息進(jìn)行收集和分析，如果兩者狀態(tài)信息不能互相對(duì)應(yīng)，則可判斷出二次回路出現(xiàn)異常情況。使用該檢測(cè)方法，能準(zhǔn)確判斷出不同類(lèi)型的異常情況，包括二次回路的斷線故障、絕緣故障及接點(diǎn)粘連等情況，這樣也就實(shí)現(xiàn)了在線監(jiān)測(cè)和在線診斷。

（2）二次回路中斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷。在智能變電站中，斷路器二次操作回路是由智能終端和操作箱構(gòu)成。對(duì)裝置的保護(hù)需使用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的手段，對(duì)二次回路則需進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和要求，對(duì)狀態(tài)進(jìn)行檢修時(shí)，在系統(tǒng)中跳合閘接點(diǎn)是處于密封的狀態(tài)，不能直接得到其運(yùn)行情況，使用傳統(tǒng)檢查手段，無(wú)法快速而精準(zhǔn)的檢測(cè)。因此，需要使用其他方式進(jìn)行檢測(cè)。例如，使用雙接點(diǎn)的串聯(lián)，對(duì)裝置進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。

使用在線監(jiān)測(cè)和在線診斷技術(shù)，能對(duì)保護(hù)裝置運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，使故障問(wèn)題能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。使用雙AD形式采樣，對(duì)電路進(jìn)行有效監(jiān)控，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)兩者誤差是否在閾值范圍內(nèi)，可快速發(fā)現(xiàn)異常和提出警示，檢修人員能更加快速掌握系統(tǒng)異常的原因。在對(duì)故障進(jìn)行診斷時(shí)，重要的步驟是對(duì)故障的精準(zhǔn)定位，使用該方法，能準(zhǔn)確確定故障保護(hù)裝置和變換位置，可有效減少故障時(shí)間，讓供電性能更加安全可靠。

5 結(jié)論

基于智能在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，分析在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的整體構(gòu)架，以及在線監(jiān)測(cè)信息等，包括運(yùn)行狀態(tài)信息、保護(hù)動(dòng)作信息及警告信號(hào)信息。通過(guò)研究在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)在繼電保護(hù)二次回路中的應(yīng)用，既可用于二次回路輸入開(kāi)關(guān)量狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和診斷，也可用于二次回路中斷路器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和診斷。