智能变电站继电保护状态监测与故障诊断系统研究

智能变电站继电保护状态监测与故障诊断系统研究

饶浏扬

（广东电网公司梅州供电局广东省梅州市514000）

摘要：随着科学技术的不断进步和发展，智能变电站的规模也在不断扩大，同时也得到了普及，有效的推动了电力行业的发展。在智能变电站大规模的应用过程中，继电保护设备与常规变电站相比出现故障的几率也逐渐变大，同时故障种类逐渐变多。为了提高智能变电站继电保护设备的运行可靠性和运检水平，我们需要对继电保护的运行情况进行实时监视，同时进行在线分析诊断。在此基础上，我们针对智能变电站继电保护状态检测和故障诊断系统的功能进行了分析，为推动智能变电站的不断发展和改进打下基础。

关键词：智能变电站；继电保护；状态监测；故障诊断

引言

随着信息时代的发展，数字化智能变电站得到了广泛的应用，但是智能变电站当中的继电保护装置容易出现故障，同时故障类型也比较复杂，因此我们需要采取科学手段来进行保护。只能变电站把可见的二次回路变成了不可见的二次回路，因此导致故障诊断的工作难度增加，对于检修人员的技术水平也有了更高的要求，为了保证变电站能够稳定运行，我们必须要实时监测继电保护状态，掌握系统的运行情况，进而可以及时发现问题采取策略。

一、继电保护状态监测与故障诊断系统功能定位

智能变电站的继电保护状态监测与故障诊断系统可以实现对全站SCD文件的管理和控制，同时也能够对继电保护的状态进行监测。此外还可以智能分析虚端子、虚回路等采集的数据和信息，同时进行系统的诊断和故障报警。信息采集主要包括系统的保护装置、智能终端、安全自动装置、站控层交换机、过程层交换机以及保护系统当中的二次联接回路。在SCD文件的基础上，系统能够更加直观友好的把只能变电站的运行情况与信息反馈到维修人员和运维人员那里，为其后期的检修、运维、异常故障处理以及故障分析工作提供可靠的参考依据。

二、智能变电站继电保护状态监测与故障诊断系统的网络结构与功能实现

2.1系统的网络结构

继电保护状态监测与故障诊断系统是由位于变电站端的继电保护状态监测和故障诊断系统，以及主站系统内部署的状态监测模块共同组成。其中继电保护状态监测和故障诊断系统的构成是数据采集模块和数据信息管理模块。数据采集模块是通过过程层的网络来收集过程层设备的相关数据和信息，进而将数据采集工作完成。而数据信息管理模块是用来存储和管理数据采集模块的相关信息，同时及时分析系统出现的故障，进而实现对变电站的继电保护和故障诊断。系统本身会将故障诊断的结果上传到调度端，方便工作人员进行查看，同时也可以采取对应的措施进行维修。在智能变电站调度端还设置了继电保护状态的检测模块，主要是围绕着主站内的软件系统来进行工作和监测，是一个单独的工作模块。我们需要不断的优化和完善智能变电站网络结构，进而提升系统的性能和运行的可靠性。

2.2系统功能的实现

2.2.1SCD模型的文件管理

在继电保护状态检测和故障诊断系统当中，SCD模型文件管理是关键组成部分之一。SCD模型文件管理其主要的功能和作用就是帮助系统获取智能变电站的运行数据和信息，同时还可以对过程层的虚回路与软压板之间的关系进行详细的描述，对于调度令以及二次侧之间的关联情况进行描述。通过SCD模型文件管理，可以掌握系统的通信参数、二次侧回路的检测信息以及网络拓扑结构的实际运行状态，同时对变电站全站范围内的数据和信息进行监测，有利于实现对智能变电站的管理。如果对SCD模型文件管理进行相关的更新和升级之后，那么数据管理模块当中的过程层虚端子能够和SCD模型文件当中的CRC之间进行核对和比较，进而在SCD的界面上反应出最新的更新信息，同时提醒工作人员。此外，还可以对SCD模型文件管理更新之后的功能与范围以及IED装置受到的影响进行明确。对于继电保护状态监测与故障诊断系统而言SCD模型文件管理属于至关重要的，唯有借助SCD模型文件管理才能够对智能变电站全站范围内的运行状态实现监控，进而实现系统故障诊断的目的。

2.2.2继电保护及二次回路的状态监测

该系统能对交换机、智能终端、保护装置以及合并单元的上传的数据和信息，进行分类整理与存储，通过对过程层网络报文进行采集，实现对系统网络通信状态的监控与分析。

2.2.3继电保护故障智能诊断

继电保护故障智能诊断常用的方式主要如下：

（1）系统利用接收合并单元和交换机等对收集到的信息进行上报，同时对于这些数据和信息进行管理。而直接采集的过程层网络能够实时监测系统当中存储的信息，同时对信息进行分析进而得出网络通信的运行情况。

（2）监测预警，利用系统装置当中的硬件报警信息、监测的数据信息和相关的巡检信息来评估系统的运行情况，同时根据监测信息的变化趋势来对系统进行故障预警。而用于进行监测预警的装置和硬件信息主要有：①装置差流；

②装置电源电压；③装置过程层端口发送／接收光强和光纤纵联通道光强；④装置温度。

（3）系统本身需要根据相关的监测信息来确定装置内部硬件出现故障的位置。系统能够收集相关的数据和信息，同时进行分析而得出故障位置，主要收集的数据是光纤接口处的状态信息、设备短路异常信息数据以及装置报文等，在分析数据的过程中，明确故障的具体位置，进而为工作人员的检修工作提供便利可靠的条件。

（4）变电站系统可以利用图形来生动的展示出开关故障、交流回路、闭锁回路的运行情况，同时对其运行状态进行描述。故障的图形展示主要是在调度端，而调度端利用逻辑功能实现对故障的图像描述，给工作人员对系统的识别提供了方便。

三、智能变电站继电保护状态监测与故障诊断系统的应用

某500kV变电站于2016年投入运行，改变电站当中应用了智能变电站继电保护状态监测与故障诊断系统，如图2为系统架构。

图2继电保护状态监测与故障诊断系统

该系统具体的应用流程主要包括以下几方面：

第一，系统利用相关的工具接入SCD管理文件，之后借助SCD管理文件监测整个系统，收集系统的数据和信息并进行存储，最终形成继电保护状态监测模型。

第二，利用画图装置，对系统的电路图、接线图以及保护装置的运行图进行描绘，工作人员可以根据图像掌握系统的运行状态，实现对系统的统一管理。

第三，系统是通过合并单元、过程层交换机、接收保护设备来得到信息，之后根据信息来管理系统，在遇到系统故障时，信息也会出现对应的变化，此时报警系统会发出警报，工作人员可以采取措施进行解决。

第四，系统的过程层交换机可以对设备的遥信量进行接收，同时为系统进行故障诊断提供参考依据。

第五，系统本身可以利用二次工作安全措施，对设备进行检修，同时还能够将检修结果及时反馈，保证故障维修的质量。

四、结语

智能变电站继电保护故障排查难度逐渐变大，因此出现了智能变电站继电保护状态监测与故障诊断系统，在系统当中通过SCD文件的应用能够对智能变电站的二次设备进行有效的管理，同时实现对二次设备的监视、智能诊断以及故障分析。进而工作人员可以根据数据和信息及时采取措施来解决故障，为智能变电站的稳定发展和运行打下基础。

参考文献

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[2]王同文，谢民，孙月琴，等.智能变电站继电保护系统可靠性分析[J].电力系统保护与控制，2015，43(06):58-66.