智能变电站二次回路故障智能诊断技术研究

智能变电站二次回路故障智能诊断技术研究

胡鹏飞,王宝恒

国网天津市电力公司蓟州供电分公司，天津  301900

摘要：利用智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术，可以及时发现故障产生的原因和位置，有效提升故障监测和诊断的效率，确保智能变电站继电保护二次回路运行的安全性和稳定性。加强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的应用和研究，对于电力系统的发展有重要意义。

关键词：智能变电站；二次回路故障；智能诊断技术

引言

随着电力行业的不断发展，传统变电站逐渐向智能变电站转化，在实现信息共享、信息传输的同时，在很大程度上保证了电力系统的安全稳定运行。传统的二次回路逐渐被淘汰，目前多采用网络信息技术，实现电力工作的自动化、网络化。深入分析、优化智能变电站二次回路在线监测和故障诊断，强化其适用性，能够提高工作效率和质量，降低人力和经济成本，全面提升电网运行质量。

1智能变电站二次回路结构

智能变电站由三层两网结构构成，三层为过程层、间隔层和站控层[5]。过程层为智能终端、合并单元等与一次断路器、开关和互感器等相关的设备；间隔层为二次保护、测控等相关设备；站控层为后台监控主站等系统。两网为过程层与间隔层之间的过程层通信网络和间隔层与站控层之间的站控层通信网络，过程层网络的通信协议报文为SV、GOOSE，站控层网络的通信协议报文为MMS。目前在建110kV以上电压等级智能变电站取消了合并单元设备，即二次保护装置直接从TA、TV互感器二次侧采集电压、电流信号，TA互感器、TV互感器将一次电流、电压信号转换为二次电流、电压信号，通过一系列的二次回路转接点，最终传输至二次保护、测控等设备，开关、断路器的位置接点通过一系列的二次转接及传输至智能终端，智能终端通过开关量与GOOSE报文转换后利用光纤将数据传输至二次保护、测控装置，最终实现智能变电站二次回路信号的传输。

2继电保护二次回路在线监测技术的应用

2.1警告信息

警告信息主要分为开关值异常警告、采样值错误警告、设备错误警告等。其中，开关值异常警告代表在智能变电站运行期间产生GOOSE链路中断，并且在GOOSE维护中出现较大的偏差，导致各项信息和数据的准确性较差；采样值错误警告代表智能变电站在运行期间SV链路出现异常信息，并且维护状态不一致，链路产生中断的现象，这严重影响智能变电站的运行性能；设备错误警告代表电力设备产生异常，出现停工的现象。针对这些问题，继电保护二次回路在线监测技术可以将各项异常数据和信息发送给终端，工作人员可以根据这些异常数据和信息，快速地排除故障，以此避免造成严重的影响，保证智能变电站继电保护二次回路运行的稳定性。

2.2设备操作信息

设备操作信息是继电保护二次回路在线监测技术的一项重要应用，主要分为采样数据、开关数据、自检数据等。常见的设备操作信息有电力设备的运行温度、电源电压、支路电流等。应用继电保护二次回路在线监测技术，可以获取和监测设备操作信息，并且将所获取的数据与数据库中的数据进行对比，以此确定电力设备运行是否出现异常。电气设备运行异常确定完成以后，需要准确、详细地记录相关数据，并且及时维护，确保电力设备运行的稳定性和安全性。

2.3SV/GOOSE状态信息和动作保护

SV/GOOSE状态信息和动作保护是智能变电站中常见的信息数据，主要由诊断数字消和消息格式组成。SV/GOOSE的状态信息主要包括相位精度，在继电保护二次回路运行期间，如果次级回路出现故障，SV/GOOSE的状态信息会产生乱码和丢失。利用继电保护二次回路在线监测技术，可以根据SV/GOOSE的状态，进行实时监测和分析，这样便于确定其运行故障，可以及时处理，提升处理的效率。

3智能变电站二次回路在线监测与故障诊断的具体应用

3.1信息收集

为实现二次回路的在线监测与故障诊断，应准确获取信息，通过测量和控制设备、系统传感器完成信息收集。在次级电路正常运行过程中，能够通过系统传感器实时采集信息，并传至测量和控制设备，而后进行数据处理，并向监视系统报告，实现次级电路运行监测。如果辅助环路正常运行，也可以同时收集信息，并通过网络分析仪处理。网络分析仪在获取相关信息后，能够进行在线监测和分析，进一步分析数据，并将其以MMS格式发送，便于工作人员合理利用。

3.2物理链路监控

在监控链路故障诊断方面，如果是运行中的系统，接收器可以实时监视光纤通信。如果接收器无法收集、处理光纤链路操作数据，则反映次级环路已经出现异常故障。一般情况下，故障主要出现在信息发送器及相应端口，可以通过系统相关功能明确故障的具体原因[4]。如果光纤链路状态异常，且传输插件相同，可明确插件位置发生故障，对电路插件进行维护即可；这也表示发送侧设备出现故障，需要及时修理。

3.3逻辑链路监视

通过分析相关信息，可以明确用于继电保护的逻辑电路运行状况。工作人员需要向在线监视系统导入SCD文件，并分析相关数据，阅读GOOSE网络配置；准确构建FCDA，关联SMV、GSE[5]，而后，根据通信节点，进一步明确发送者，保证端口信息、接收者信息没有误差；在上述搜索步骤的基础上，可以明确接收及发送配置之间的差异性，系统可以作出相应反应，及时发送警报，提醒逻辑链发送故障；相关工作人员需要结合预警信息识别故障，及时明确故障原因并进行处理，保证逻辑链接的正常运行。

4智能变电站二次回路在线监测与故障诊断的改进策略

4.1优化电缆质量

通常而言，智能变电站如果出现继电保护异常，主要是因为电缆质量未达标，这对系统的安全性有直接影响，可能会导致二次回路故障风险增加[9]。对于这种情况，施工单位应优化电缆质量，选择专用电缆，并定期开展系统检查，观察不同接线头的状态，避免使用已经损坏或者存在裂痕的电缆，从而保证电力系统的运行效果，消除安全隐患。

4.2合理利用指示灯

在控制电源的过程中，工作人员应合理借助指示灯，选择相同的电源，促使检修、定期维护工作顺利完成。在设计前期方案时，如果使用独立电源，能够在一定程度上规避其他因素影响电力系统运行状况，确保其稳定性及安全性。此外，为指示灯安装独立的电源，能够在二次回路出现异常时，保证指示灯的正常工作，进一步提高其工作可靠性。

4.3运行状态故障诊断

运行状态故障诊断是智能变电站继电保护二次回路故障诊断技术的应用重点，可以获取二次回路电力设备内部硬件系统、软件系统的采样值、开关量等各项数据和信息，以此分析设备运行温度、电源供电温度等是否正常。应用智能变电站继电保护二次回路故障诊断技术，可以实现长期的运行状态诊断，可以获取不同环境及运行状态下的数据和信息，并以此分析故障产生的原因和位置，提出合理的故障解决措施，以此保证智能变电站继电保护二次回路的安全、稳定运行。

结束语

继电保护二次回路是变电站的核心技术，为了保证变电站的稳定性和可靠性，需要根据二次回路线路的运行状态进行在线监测与故障诊断，以及时发现异常和解决异常。随着各项信息技术的发展，各项信息技术逐渐应用到继电保护二次回路的在线监测与故障诊断中，实现数据信号的采集和分析，以此解决传统监测和诊断技术的不足，提升监测与诊断的准确性和有效性，实现智能变电站的发展。

参考文献

[1]刘庆伟.智能变电站二次设备在线运维管控系统的研究[J].宁夏电力,2021(05):53-57.

[2]石星昊,曹景雷,白湘玮.智能变电站的继电保护二次回路故障监测分析[J].集成电路应用,2021,38(10):164-165.