郑国魁
赵县供电公司 051500
摘要：近年来，随着电网快速建设，越来越多的智能变电站投入运行。区别于传统变电站中的保护装置，智能站的继电保护装置有着很大改变，其运行维护手段也不能一概而论。目前，将状态检修应用于一次设备方面的研究和实践成果颇丰。在借鉴此经验的基础上，提出了智能站继电保护装置的状态检修策略，可以为智能变电站继电保护装置状态检修工作的开展提供了理论支持和实践基础。本文对智能变电站继电保护状态检修策略进行研究。
关键词：智能变电站;继电保护;状态检修
1建立状态指标集
在智能变电站中，保护装置的运行状态受到了来在不同层面的多个因素影响，而且每个影响因素的影响力存在明显差异，并在其中占有不同的比例。考虑到智能变电站在实际中存在投运时间短、投运数量少等情况，关于继电保护装置状态检修方面的经验极其欠缺，且整个行业内没有一个统一的切合实际的检修规范。本文在常规变电站继电保护状态检修的基础上，结合智能变电站实际运行情况、继电保护装置的技术特点和运行状态，建立了智能变电站继电保护装置状态检修的状态指标集。该状态指标集主要包括两个方面:
(1)历史运行数据
历史运行数据包含下面五个方面，即装置投运时间、装置家族性缺陷情况、装置随机性缺陷情况、装置平均无故障时间和装置正确动作率。
（2）实时运行数据
实时运行数据采自装置当前运行状态下的各类数据，可直接有效的反应当前观测装置的运行状态。考虑智能变电站中的技术特点、数字化程度和通信规约，实时运行数据包含下面七个方面，即装置外观良好情况、装置目前运行环境(温湿度)、装置绝缘和互感器绝缘情况、装置采样精度、装置通信状态、装置通道延迟和装置差流检查情况。
2智能变电站继电保护系统故障异常分析
2.1光纤通信通道
对于光纤通信通道结构来说，其故障受两部分影响：①光纤；②光收/发模块。
2.1.1光纤
光纤衰耗是有一定的时变性的，也就是运行时间越多，其老化越严重，光纤衰耗就会不断增加，会影响到数据的正确传送。如果衰耗过大，会使信号接收的光功率变小，使得数据通信不能实现，使得误码率不断上升，对继电保护设备的正常工作有着极大的影响。
2.1.2光收/发模块
光模块受到ESD操作是光收/发模块最突出的故障。所谓ESD操作就是静电放电，由于其地出现瞬间电流，使热量放出，会使设备受到损伤。使这一故障出现的因素有三个方面：①环境干燥；②违规操作，例如带电操作等；③有源光纤设备未接地。
2.2合并单元
合并单元的故障主要有四个方面：
（1）额定延时漂移。所谓额定延时，就是一个时间差，主要包括两个方面：①电子式互感器产生的延时；②合并单元自身产生的延时。
（2）采样值序号错误。在工作正常情况下，SV报文的序号是由零开始的，开始向50N-1进行增加，之后再向零进行恢复，所有相邻两帧的SV报文序号是不间断的。然而在工作中，由于其它因素的影响，使得前后采样值的序号发生错位、间断的现象。
（3）丢帧。合并单元在工作中，会出现丢帧的情况，使得数据报文不全面，使得二次智能设备性能受到影响，例如保护动作延时等，如果没有得到有效处理，会出现保护拒动的情况。SV报文丢帧，通常可用单位时间内（一般是10min）的丢帧率进行考核。
（4）A/D采样值不统一。在智能变电站中，合并单元的采样单元对互感器进行采样时，利用两路双数字/模拟系统来完成。
2.3继电保护装置
继电保护装置由于其结构具有一定的复杂性，在工作过程中，其可能出现的故障有很多：
（1）保护装置和合并单元间、智能终端间的光纤通信中断。这是因为光纤通信通道故障造成的，比如光收/发模块出现不正常等，使得通信中断，使得采样值信息不能获取，使得信息交互无法实现。
（2）通信报文不正常。对于智能变电站来说，在保护装置前，采集环节有很多，例如合并器等，使连接的环节也不少。在对这些环节进行采集、连接时，所有的不正常都会使发送的数据出现丢帧、丢包等情况。SV数据丢帧、丢包使得采样值不连接，会对保护性能产生影响。
（3）零漂过大。在智能变电站中，模拟/数字采样向电子式互感器的采集器进行转移，因此，这一故障是因为电子式互感器发生的，零漂过大就是在直流偏移中将输入信号加入，从而影响保护性能。
（4）两路模拟/数字采样值不统一。本文以电流通道为例，假定Ad1和AD2是两路采样值，两者出现不一致时，会将告警报文进行发送，使运行人员对其进行处理。本文提出三个不同的处理方式：
方式一：两路Ad进入到的CPU不一样，任一CPU在将一个单独的逻辑判别完成后，最后2个CPU在第3块CPU上进行串联，再于GOOSE跳闸出口。
方式二：两路AD进入到的CPU是相同的，同时两者在CPU内将两个保护逻辑处理模拟进行完成，将它们串联在一起，再于GOOSE跳闸出口。
方式三：在保护CPU前端，对AD进行一致性校验，倘若两者的差异不小，那么就可以看成是直接的SV数据不正常，可以和直采SV相关的保护进行闭锁。
2.4智能终端
其故障主要有五个方面：①GOOSE链路不正常；②GOSSE网络流量不正常，使得装置工作不正常；③报文错序；④丢帧；⑤同步时钟不正常等等。
3确定智能站继电保护状态检修策略
建立状态指标集可以发现其中包含了众多指标，且不同指标之间关联性不强。目前，应用较多的多状态指标模型主要为比例失效模型和模糊评价模型，二者之间各有各的优劣，从下面四个指标上选取最优模型。
(1)模型计算精度:模糊评价模型主要使用了模糊数学理论，在判断中会受到经验导向的作用，主观性较强，极其容易接收专家经验的不良影响，结果有时会出现较大偏差。但是，比例失效模型是基于统计学原理的模型，模型中使用了大量的历史客观数据。基于这些历史数据的数据分析产生的结果具有较强的客观性和可靠性，不像模糊评价模型一样受到专家经验的不良影响，精度较高。
(2)模型计算速度:模糊评价模型的计算方法运用到了权重集理论，即层次分析法和主成分分析法。计算中各类关系矩阵较为麻烦，且建立状态指标的隶属函数需要使用专家经验，计算速度较慢。而比例失效模型的计算过程中，运用到了极大似然估算法，在初值不太好的情况下可能出现不收敛的情况。虽然计算方法相较于模糊评价模型较快，但是出现不收敛的情况势必会影响计算结果。
(3)模型计算结果:模糊评价模型运用的计算方法会导致其计算结果是一串离散阈值，没有时间性，与现场的实际情况不符。而比例失效模型由于其计算方法，可以得到一个随着时间不断变化的动态阈值，于现场实际情况极其吻合，满足设备状态随着时间不断恶化的这一特性。
(4)模型应用平台的开发潜力:考虑到模糊评价模型在计算精度、计算速度和计算结果中暴露出的问题，可以得出其平台开发潜力不如比例失效模型的结论，比例失效模型的客观性极其适合开发其应用平台。通过对比两种模型这四个方面的优劣，可以发现比例失效模型相较于模糊评价模型更适用于智能变电站继电保护状态检修策略。
4状态检修策略实施方案
4.1光纤通信通道检修策略
在检修策略方面，主要有三种模式：①定期检修，这是因为光纤通道数量不少，定检工作量很多，所以光纤通道进行定检是不适用的。②故障检修，是指故障出现后才实施检修。由于光纤通道倘若出现故障，就会对变电站IED设备的运行产生影响，尤其是SV和GOOSE信号通道，会对电网的安全可靠运行产生影响，这也是不适用。③状态检修。就是结合运行状态对结果进行在线监测，由于各光纤和IED设备之间是相互连接的，光纤通道的运行状态的获取是利用IED设备实现的。因此，状态检修应当和其它的IED设备有机联系起来，不必单独进行。
4.2合并单元检修策略
对于合并单元来说，因为其故障可以利用直接、间接的形式使在线监测得以实现，而且与其随时间变化的特点结合，其检修方式：①以状态检修为主；②以故障检修为辅。对于采样值报文丢帧、采样值不一致等问题，可以通过状态检修来实现，对于零漂移过大问题，尽管当前一些保护设备中未能将在线监测功能进行实现，然而可以利用将监测软件模块进行增加的方式来完成，这类异常也可以通过状态检修的方式来完成。对于合并单元硬件、通信系统等异常，是很难自愈修复的，而且后果严重，一般是通过故障检修方式来进行的。
4.3继电保护单元检修策略
对于智能变电站来说，因为其保护装置结构、故障以传统的继电保护有了很大的改变，所以，其检修策略也有很大的不同。一般来说，都对微机保护装置进行使用，同时模拟量数据采集等，全部在合并单元、智能终端进行。而且微机保护装置的自检测能力是很强的，所以对于定期检修是不适用，可以将状态检修以及故障检修联系在一起。对于保护装置的光收/发模块异常、采样额定延时偏差等异常，由于这些异常是随时间变化的，因此，可以将状态检修进行应用，也就是，把在线监测结果实时向站控层状态检修监控单元进行传送。对于零漂偏移大等异常，可以将监测软件模块进行增加，通过状态检修方式来完成。对于SV、GOOSE通信系统断链等异常，可以将告警、闭锁保护措施进行实施，可以通过故障检修方式来完成。
4.4智能终端检修策略
对于智能终端来说，其结构具有复杂性，不同部分的故障是不一样的，监测手段也是不同的，所以，其检修方式可以将三种方式结合在一起进行应用。对于光收/发模块、GOOSE报文丢帧等情况，可以通过状态检修方式，控制回路断线、开出回路等，可以进行故障检修，对于硬件异常等，也可以利用故障检修方式。
结束语
继电保护系统状态检修能够使可靠性得到改善，减少检修费用，提升设备使用率。在智能变电站中，由于继电保护系统的结构、特点和传统有了很大的改变，使得继电保护的检修技术也有了很大的变化。所以，分析智能变电站继电保护系统状态检修，可以使智能变电站二次系统的运行效率、管理水平得到提升。
参考文献
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