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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。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工程应用
在2013年度投运的220kV北京未来城和110kV武汉未来城新一代智能变电站中，投运了南瑞继保研发的智能变电站继电保护在线监测系统，该系统架构如下图所示。状态监测系统的实施流程为：（1）通过配置工具导入SCD文件，将光强、温度等在线监测信息提取录入数据库，建立保护状态监测模型。（2）通过画图工具，在画面上绘制展示保护装置的在线监测信息；配置监测信息的上下限值，当监测信息越限时进行越限告警。（3）和装置建立MMS连接，实时接收智能站相关装置的在线监测数据。（4）装置侧的遥信量、遥测量以MMS报告采用实时上送方式，条件触发产生的装置在线监测相关数据录波文件（简称状态信息文件）通过MMS文件传输服务方式。（5）后台通过解析SCD/CID文件，并抓取网络报文，进行状态对比分析。（6）数据告警和查询分析：遥信量变化可告警；遥测量可进行越限报警入库,并支持历史查询和展示历史库中的趋势曲线；状态信息文件则通过专用工具进行特征提取和的状态分析。
4结束语
智能变电站继电保护状态检修研究项目的开展，可最大限度地提高电力设备的利用率，减少设备停电时间；降低误碰、误接线、误整定事故的概率，提高变电站保护系统的运行可靠性，保证电网的可靠运行；对降低检修过程中人、财、物的浪费，提高企业经济效益也具有重要意义。文中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。后续工作是，在智能变电站继电保护在线监测系统的基础上，结合传统变电站的继电保护评价规程中的评价要求，研究如何进一步提升智能变电站继电保护状态检修的水平。
参考文献：
[1]韩平，赵勇.继电保护状态检修的实用化尝试[J].电力系统保护与控制，2010，38(19)：92-95.
[2]许伟国，张亮.数字化变电站网络通信在线故障诊断系统的设计与应用[J].电力自动化设备，2010，30(6)：121-124.
论文作者:赵云峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/13
标签：在线论文; 信息论文; 状态论文; 报文论文; 装置论文; 变电站论文; 智能论文; 《电力设备》2017年第6期论文;