摘要：智能变电站中，通信网络取代了传统的二次回路，数字信号取代传统物理电气信号，实现了二次设备的网络化。网络报文记录分析装置作为智能站网络通信状态监视的重要设备，实现报文的存储及分析、网络流量实时监视以及报警等功能。所以继电保护在线监测相关研究取得的这些成就，可避免当前人工定期检验所带来的过剩维修的问题。本文提出了智能变电站继电保护及相关设备的状态监测，对在线监测信息进行了分析，并且介绍了当前的在线监测系统的应用。希望能够为相关学者提供一定的借鉴和指导。
关键词：智能变电站;继电保护;二次回路;在线监测
1继电保护及相关设备状态监测
传统变电站继电保护装置只能发出“正常”或“异常”的状态信息，与之对应的检修模式是故障检修或定期检修，智能变电站继电保护及相关设备支持可连续监测关键模拟量的状态信息，并支持以通信的方式输出这些信息，状态信息监测子系统通过接收并缓存状态信息，识别并分析状态信息的长期变化规律，并结合装置损坏时的模拟量的状态特征，能够实现基于这些状态信息的继电保护状态检修。
1.1状态监测信息
为实现智能变电站继电保护相关设备的状态监测数据的综合利用，需要把相关设备的在线监测信息传输到计算机，以实现状态监测数据分析。可用于智能变电站继电保护状态检修监测的信息包括：电源信息，电源电平输出；温度信息，运行设备的内部工作温度、装置过程层光纤接口的温度；光强信息，装置过程层光纤接口的发送光强、装置过程层光纤接口的接收光强；统计信息，实际运行无故障时间、装置采样值（SV）统计信息、装置面向通用对象的变电站事件（GOOSE）统计信息等；自检信息，装置硬件和回路自检信息等。合并单元和智能终端可以输出如下信息用于状态监测：温度信息，运行设备的内部工作温度、装置过程层光纤接口的温度；光强信息，装置过程层光纤接口的发送光强、装置过程层光纤接口的接收光强等。
1.2状态监测信息传输方式
实际工程应用中，由于合并单元和智能终端是划分到过程层网络，数据分析后台是划分到站控层网络，故其在线监测信息不能直接上传。可采用如下2种典型方式来实现相关数据的上传。（1）通过测控装置转发数据。如图1所示，在线监测信息通过GOOSE、SV网络配置（SMV）报文发送给测控装置，测控装置接收到报文后，将数据通过制造报文规范（MMS）报文上送给监测系统。（2）通过网络分析仪直接转发数据。如图2所示，网络分析仪可捕获过程层在线监测信息报文，进行报文解析后，再通过MMS报文发送端口转发数据。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。对信息突变概率较少的状态信息，可以采用周期略长、相对缓慢的方式传输数据，例如全站继电保护设备每2h报送1次状态信息。而当变化量超过5％或分析状态有改变时，则实时报送1次。
2在线监测信息分析
二次设备运行状态信息包含装置的SV/GOOSE/MMS链路异常信号和装置的自检信息。根据二次回路在线监测与故障诊断的需求，针对智能变电站内不同类型智能二次设备的特点，将在线监测的信息分为装置的运行状态信息、告警信号信息、保护动作信息等。
（1）装置的运行状态信息：装置的运行状态信息包含装置的软硬件自检信息、采样值、开关量信息。其中软硬件自检信息包含有装置的运行温度，通道光强，电源电压信息。采样值和开关量信息包含各支路电流、差动电流以及重要的开入量状态。对此类信息长期进行监视统计，为状态检修提供基础数据和检修依据。（2）告警信息：告警信息包含采样值、开关量异常告警及装置异常告警。其中采样值异常告警包括CT/PT断线、SV品质异常、SV链路中断、SV检修状态不一致。开入量异常告警包含开入量异常、GOOSE链路中断、GOOSE检修不一致。装置异常告警包含失电告警、闭锁。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在二次回路出现此类重要告警时，快速进行故障诊断和状态评估，采取“异常后快速定位，异常前状态评估”的策略。为运检人员提供有效指导，提高智能站维护便利性。（3）保护动作：保护动作信息包含保护动作信号(保护启动、保护动作元件)和动作出口信号(出口相别，整组动作时间)。（4）SV/GOOSE运行状态信息：SV/GOOSE的运行状态信息指的是报文状态以及格式异常信息。SV报文状态包含幅值精度、相位精度、双AD一致性、报文等间隔性、检修状态、同步状态、数据有效性、同步信号丢失。报文格式异常指的是由于设备故障导致的SV/GOOSE报文残缺、过长、乱码等报文帧格式错误。
3继电保护在线监测系统的应用
3.1应用概况
2016年8月，某地智能变电站（以下简称S站）出现电力火灾，经过分析，该火灾原因是智能变电站变压器出现短路导致，由于继电保护装置的识别上限过高，未能发现电流异常，导致火灾发生。为求应对该问题，管理部门决定进行继电保护方面的优化，拟采用在线监测系统进行监测工作。系统默认监测对象包括温度、电压、电流和长期数据。应用1.2小节的设计理念进行系统设计，默认工作流程为：通过传感器了解某对象的工作态势，并以1.5秒为间隔，以有线通信的方式将收集所获信息传输给单片机，由单片机通过模型匹配的方式了解所获信息是否符合“安全”标准，如果存在异常，则发出警报，由管理人员进行处理，如果严重异常，则由继電保护装置执行应急操作，切断电源、规避风险。。
3.2应用过程
S智能变电站建成于2014年5月，技术人员收集了3年零3个月以来的工作资料，共获取样本3052件，选取温度、电压、电流作为核心对象，构建了2117个标准化工作模型、804个异常模型（报警标准）以及131个危险模型（断电标准），应用K近邻算法进行降维训练，所有训练工作在4天之内完成，通过单片机保存。为保证系统工作的全面性，采用集中管理、分布式监测的方式进行保护，保护对象包括S智能变电站内的发电机、变压器、输电线路和母线。此外，在对温度、电压、电流进行在线监测的同时，嵌入内置存储器，针对所有监测对象的工作值进行记录。变压器工作的三类模型基本参数如表1所示
为了解系统工作的有效性，在常规应用的基础上，额外进行了模拟实验。模拟实验通过计算机进行，以参数调整的方式模拟各类异常和危险情况，判定系统辨识的准确性、报警时间以及是否能够及时切断电源。最后对系统数据收集的情况进行分析，综合判定系统的工作能力。常规应用持续3个月，模拟工作共30次，采用单一参数变化、约束条件不变的模式，分别对温度、电压和电流进行更改，并保证变电站的供电压力保持稳定（默认为70%）。
3.3应用结果与分析
常规应用的情况下，智能变电站仅发生一次电压异常，系统进行了报警作业，经调查是由于雷电攻击导致线路受损所致，给予处理后变电站恢复工作。
常规应用以及模拟实验的结果表明，系统能够精准的识别智能变电站种种异常情况，并及时发出警报，其性能良好，可在后续工作中加以应用。实验的不足之处在于，未能考虑变电站内部物理损坏的情况，同时对于电磁干扰的系数仅取平均值0.12，未能考虑变电站设备严重损坏导致漏电、电磁反应情况下强干扰的破坏效应。
4结语：
综上所述，智能变电站继电保护在线监测系统应用具有重要意义，可以大大改善运行效果。对系统状态进行实时监测，对于发现问题及时分析，得出原因之后制定有效策略解决，有利于保证安全性、稳定性。
参考文献：
[1]程喜胜.智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J].山东工业技术，2018，(18):167.
[2]牛奔，刘睿，赵东.智能变电站继电保护在线监测系统设计与应用[J].建筑工程2017，(19):3020-3020.
论文作者:申畅
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/8
标签：在线论文; 信息论文; 变电站论文; 状态论文; 报文论文; 装置论文; 智能论文; 《电力设备》2019年第14期论文;