智能变电站继电保护在线运维系统关键技术

智能变电站继电保护在线运维系统关键技术

余荣峥涂鑫国庞瑾

（国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司安徽省芜湖市241000）

摘要：随着智能设备在工程中的广泛应用。变电站的工作也投入到了智能化的行列。智能化设备将传统电缆不能够在线进行检测的弊端克服.变成随时可供检测的光纤化网络。这对于变电站工作的实时监视监测具有重要的意义，也为在线状态的监测与检修提供了良好的基础。

关键词：智能变电站；继电保护；在线监测；系统

在智能变电站发展形势下，传统的继电保护运维模式已经无法满足供电站运行的基本要求，为此，需要加强在线运维系统的状态监测，加大系统的检修力度，以此提升在运维技术水平。

一、概述

变电站继电保护设备对保障电力系统的安全可靠运行起着决定性作用。在智能变电站技术条件下，继电保护设备大量采用数字化、网络化、智能化技术，使得传统的依赖人工定检的运维方式更加复杂和困难，实现状态检修已成为发展趋势。借助智能设备及运维系统自身的状态采集及评估能力，为继电保护运维人员提供检修决策的依据，实现按设备运行工况进行检修，能够准确定位故障，缩短停电检修时间，提高供电可靠性。近年来，智能变电站的应用和推广为实现继电保护设备的状态监测与检修创造了良好的技术条件。继电保护设备的智能化程度不断提高，对其自身状态及性能数据的收集和监视能力越来越强；全站遵循IEC61850规范进行建模和通信，对继电保护设备状态数据的分析和处理更加方便和快捷；变电站过程层组网取代了传统的二次电缆连接，对二次回路的状态监测得以实现。关于继电保护设备运维问题的研究已有很多。从继电保护专业的角度来讨论继电保护设备状态监测的对象和内容。通过研究继电保护状态评价方法和预警机制给出了继电保护状态评价系统的设计方案。则通过建立数学模型计算继电保护各状态的概率来评估状态检修的可靠性对继电保护可用性的影响。但专门针对智能变电站技术条件下继电保护状态监测与检修进行论述的文献较少，特别是从工程应用的角度，全面考虑继电保护设备相关的各技术环节，综合论述建模通信、系统架构及功能实现的几乎没有

二、继电保护装置的状态监测

传统的变电站继电保护装置，显示两种状态信息：正常或异常。与此相对应，检修的模式也只有两种：如果显示信息是正常，其模式为定期检修；如果显示信息是异常，其模式是故障检修。智能变电站的继电保护设备可以做到对数据的连续监测.尤其是对关键性的信息的甄别，这是最有力的一种运作方式。它不仅仅只管接收.还能将信息输送出去，也就是说，对信息会形成一个完整的回路。其所具备的先进性是其他设备所达不到的。

1.状态监测信息，智能设备可以对变电站的保护设备进行实时的检测与数据分析，这样得来的数据综合利用价值都比较高。为了实现智能设备对于变电站的最大的价值利用，必须把相关的设备数据传输到计算机中，这些信息相当细化，主要包括以下内容：（1）电源信息.输出电源的信息。（2）温度信息，在设备运行的过程中，产生的工作温度等信息。（3）光强信息.发送和接收的光强信息。（4）统计信息，像正常工作实践、装置采样值（SV）等信息。（5）自检信息.硬件设备、回路自检等信息。合并单元、智能终端可以对上面的一些信息进行输出：①温度信息，即设备运行过程中所产生的工作温度等。②光强信息.这里面包括了装置过程层光纤接口发送和接收两个方向的光强信息

2.状态监测信息传输方式，在工程实践中，合并单元和智能终端都是划分到过程层的网络中的.数据在后台进行分析的时候，监测到的信息是不能够直接上传上去的，所以为了达到数据的实时性，一般会采用两种较为常见的方式.实现数据的上传和监测。（1）通过测控装置对数据实现转发。在线监测信息通过GOOSE、SV网络配（SMV）报文发送给测控装置，测控装置接收到报文后，会将数据通过制造报文的规范（MMS）上报给检测系统。第二种是通过网络分析仪直接对数据进行转发。这种仪器可以在监测的过程中捕获有价值的信息，进行深度的分析，然后再通过终端口发送出去相关的数据。（2）在网络分析的基础上，可以将获得的数据进行发送。过程层的豹纹在传送的过程中会被网络分析仪截获，在解析的基础上，可以以MMS报文发送端口进行数据的发送工作。在实践运用中，大多情况是把上述两种方式综合起来使用.这种状态一般会在设备运行的过程中形成一种固定有效的模式.对于信息的效率要求较少的，可以采用长周期、慢方式的过程来完成，对信息概率要求高的状态，则需要加快速度。这些都是我们在实际的过程中通过积累的经验获得的判断。实际应用中可综合采用上述2种方式。状态检修需要的信息都是在设备运行过程中形成。对信息突概率较少的状态信息，可以采用周期略长、相对缓慢方式传输数据。

三、智能化变电站存在的技术优势

1.智能的变电站在保护装置方面采取统一的通信准则，通信方面的准则也是通信的规范在设备的行为和设备的描述性方面的特征以及数据方面的命名，数据定义和通用配置语言方面都属于这个通信准则的范围之内，它和传统的相关标注进行比较的话，很明显的可以得出一个简单的通信规约，这是整个数字化变电站自动化系统的一个标准，为了加强对设备之间可操作性，就可以在不同的厂家之间实现无漏洞的连接，也就是让变电站的自动化系统中的对象通过这样的系统建立起统一的模型。运用MMS功能运用到装置和后台之间，进行数据方面的交换也就是整个间隔层的部分，SMV的需要服务到采样值方面的传输也就是在整个过程层的部分。

2.电子式的互感器，把传感的模块和整个合并单元两个部分，共同构建成为一个电子式特征的互感器，整个传感器的模块还可以叫做远端的模块，在对高压一次侧进行安装的时候，需要对于一次侧电压电流方面进行实际的采集，以及有序的转换之后，转变成为数字的信号，在整个二次侧安装合并的单元，对于合并处理器方面，各个相远端模块进行信号方面的传输，在整个智能的变电站之中.把二次元设备与电子式互感器之间的接口，以及相关的装置进行合并，让它们行使各自的职责，对于合并的信号以及同步的数据、信号方面的分配以及供电，和传统的电流、电压互感器之间进行对比，整个电子式电压方面的互感器以及电流方面的互感器，本身具有宽频带而且动态测量范围很大，它还不含铁芯具有很高的测量准确度，能够实现很好的传输方面的性能。

四、继电保护二次回路在线监测

智能变电站的二次回路也包括了两种不同的检测方式：物理链路通信状态和逻辑链路通信状态

1.物理链路通信在线监测，为了实现物理链路通信的在线监测.物理链路的拓扑信息要有一个明确的掌握。无论是采用组网的通信方式。还是点对点的方式.智能变电站的保护系统都要按照一定的效益进行。（1）整个装置。如果装置电源不处于正常状态.那么光纤网络口通信也会处于不正常状态。（2）接口插件。如果装置光纤接151插件不处于正常状态，那么光纤网络口通信也会处于不正常状态（3）光纤接口。如果一个光纤接口处于不正常状态.那么这个光纤接口通信也会处于不正常状态。接收方具备监视功能，一旦光纤链路出现异常情况那么接收方就不能获得相应的数据.由此可知.光纤链路存在问题.但是问题出在哪并不能直接确定，即无法定位到是发送方光纤接口、通信链路或者是接收方光纤接口发送了异常。

2.逻辑链路通信在线监测，智能变电站的二次回路流程如下：SCD文件转换成为可识别文件一解析文件一发送并接收文件一剖析数据对于配置文件来说，去本身就具有一个独特的机制.即循环冗余校验（CRC）机制，这在一定程度上可以使得配置文件在内容上不会出现偏差，但是却不能准确判定文件是否正确因此，智能变电站的在线监测模式不止一个，有物理链路通信、网络通信；这样就可以大大提高配置文件和SCD文件的一致性考虑到IEC61850标准的相关要求.GOOSE以及SV在工作时进行数据交换，其交换了通信数据、配置数据，这在一定程度上为在线监测提供了便利在GO0SE、SV进行数据交换的过程中，信息可以通过（MAC，APPID）进行识别，数据之间的关系也得以呈现：而SCD文件所定义的信息有以下几种：（1）发送端GOOSE、SV报告控制块和相对应数据集（DataSet）。（2）接收端Inputs和发送端相联系的数据（3）在发送GOOSE、SV的过程中，会产生相应的信息，例如MAC、APPID等在上面的信息中，我们可以知道在线监测的工作流程：获取SCD文件—读取网络配置（GSE）—、SMV、DataSet的相关内容_&pide;确定FCDA与GSE、SMV之间的具体关系_+检索通信（Communication）节点一确定GSE、SMV的网络配置信息检索GOOSE输入（GOIN）、SV输入（SVIN）为前缀的LN中的In—puts信息一获得FCDA、插件、端口信息。

五、智能电网中继电保护技术发挥的作用

1.预保护功能，在智能电网的运行中注意其子系统的不平衡功率，以及控制系统的状态，可以对可能发生的事故起到预防作用，进行事故预警和保护.达到智能电网的新需求。

2.使输电断面的安全性提高。在输电线路中全面发展其过负荷保护措施，可对连锁过载跳闸进行自动预防，避免停电事故大范围发生，对电网的保护力度进行强化。现代技术的应用可使电网的运行安全得到最大程度的满足，使继电保护装置在智能电网中发挥作用，提高输电断面的安全性。

3.使智能电网安全、有效运行，继电保护技术中包含的体系十分完整，可以分析电力系统中的故障，明确继电保护技术的原理与实现方法，设计继电保护、保证其运行、完善维护技术，因此继电保护技术的应用可以降低电气元件的故障发生率。使智能电网保持正常运行。

4.双重保护智能电网，电力领域中应用的信息技术与网络技术因智能电网智能化特点的应用而得到有效促进，将智能传感器在智能电网系统中应用。可以做到智能化处理收集到的相关数据，继电保护装置在智能电网中一方面发挥其继电保护的基本功能，另一方面还可以对出现的故障进行智能化诊断，使系统自我恢复，并在短时间内实现隔离。

智能变电站的保护研修项目如果能够顺利的开展.可以从最大程度上保障电力设备的利用率。同时，还可以大大提高变电站智能变电站在运行过程中的可靠性.使企业的生产效益和经济效益得到双重的提高。

参考文献

[1]吴凯.智能变电站继电保护管理系统的设计及实现.2016.

[2]杨明辉，谢文华.智能变电站继电保护在线运维系统的技术应用与实践.2017.

[3]孙习东.继电保护装置状态检修的可靠性研究.2016.

作者简介

余荣峥：（1987），男，湖北武汉，国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司，运维站值长，工程师。

涂鑫国：（1987），男，湖北潜江，国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司，工程师。

庞瑾：（1987），女，河南西华，国网安徽省电力有限公司芜湖供电公司，运维站站长，工程师。