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继电保护二次回路在智能变电站中的设计实现苏勇

发表时间：2021/5/13 来源：《中国电力企业管理》2021年2月作者：苏勇

[导读] 随着经济和电力行业的快速发展，继电保护系统是构成电力系统的重要内容，它的二次回路在运行中容易受到环境与人的因素影响，从而增加整个系统的故障率。而智能变电站的出现，由于通信网络代替了二次回路直接降低了二次回路的故障率。

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摘要：随着经济和电力行业的快速发展，继电保护系统是构成电力系统的重要内容，它的二次回路在运行中容易受到环境与人的因素影响，从而增加整个系统的故障率。而智能变电站的出现，由于通信网络代替了二次回路直接降低了二次回路的故障率。相关人员客观评价二次回路运行时，利用智能变电站传输、获取信息数据，及时找出故障，保证二次回路安全运行。
关键词：智能变电站；继电保护；二次回路
        引言
        随着科技发展，电力工程相关技术也有很大进步，特别是继电保护与二次回路部分，并呈现出智能化、自动化及集成化等特点。在智能电网建设中，逐渐凸显出传统继电保护与二次回路的劣势，信息网络技术、自适应保护等已成为技术发展的重要趋势。本文在分析继电保护及二次回路的基本概念及现状的基础上，对其发展趋势及继电保护及二次回路新技术进行了探讨。
        1继电保护二次回路隐患排查工作的重要意义
        在二次回路工作期间，假如二次回路产生了断线问题，因为变电站继电保护体系在相对较短的时间之内对工作所需要的相关电压数据进行获取存在一定的困难，就会导致工作开展所获取的电压数据与实际相较存在一定的差异，从而对保护工作的开展产生较大的影响。同时，在二次回路之中可能会出现的问题是比较多的，相关管理部门为了能够高效解决这些问题，就需要对隐患的排查工作进行高度重视，确保二次回路运行的安全性与稳定性，从而充分发挥出继电保护的实际价值，进而使整个变电站运行的高效性及其可靠性得以最大限度的保证。
        2继电保护与二次回路现状分析
        尽管我国电力事业在起步阶段便大大落后于先进国家，然而经过多年发展，电力系统整体水平迅速提升，其中便包括继电保护与二次回路部分，这是电力安全与稳定的基础。如今，我国具备了完整的继电保护技术体系，不论是继电保护系统的设计研发，还是保护装置的安装调试维护，均达到较高甚至领先的水平，而且在微机保护方面也有很大发展。通过将计算机技术应用于继电保护，使得电力设备得到全方位的保护，该方面的研究可追溯到二十世纪七十年代。当前，自适应继电保护、暂态保护等先进智能保护理论不断发展，未来继电保护将会更加集成和智能。而且，计算机技术也较好的应用于二次设备功能的组合与优化，自动控制及监测功能得以很大提升。在智能电网建设与发展中，需要从基础技术入手，筑牢网架结构的技术根基，才能掌握电网发展的技术主动性，以便在激烈的国内外电力技术领域竞争中获得优势。
        3继电保护及二次回路新技术
        3.1交流回路层面
        实现二次回路交流量在线监测的总体方针是将网络报文记录装置和继保设备采集的交流量作比对分析。具体如下：①对继保设备经由MMS上传的双AD采样值和双重化保护的两套采样值进行比较，若差值不越限且无继保采样告警，则认为双AD采样或者双重化保护的交流二次回路无异常；②若差值越限，但继保采样未告警，则认为至少有一套继保的交流回路是不正常的，并给出具体详情。将网络报文记录装置的SV和继保设备通过MMS上传的采样值进行比较，若最大差值不越限，且两类设备都不发SV断链告警，则视SV二次采样回路无异常态。当继保采样回路无异常，但网络报文记录装置和保护设备之间的采样值差值有越限情形，则认为网络报文记录装置的交流采样回路出现异常，并给出具体详情。
        3.2保护动作诊断原理
        （1）双重化配置保护装置。严格检查AB套保护装置操作，进一步获得正确的继电保护装置动作，突出其时间性。

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按GOOSE的开关量时间准确计算时间差，对比动作元件在保护过程中的特点，系统了解保护动作是否正确。（2）单重化配置保护装置。模拟单重化配置的保护装置与网络报文记录分析装置，综合进行对比，从而对交流回路科学监测，系统比较由以上装置获得的信号，全方位掌握开关量回路的运行状态。同时，对变化的模拟量以及单重化保护操作逻辑有效融合，判断保护动作是否正确。二次回路故障诊断中迅速定位二次回路故障是主要内容。当前的智能变电站二次回路中，存在很多的光纤通道与光交换设备，故障诊断系统对通道异常情况快速定位，明确是否在保护装置、交换设备、某段光纤等出现了故障，如此节省了查找二次系统故障的时间，从而稳定供电。基于全站网络报文、二次设备状态监测信息、交换设备的网络数据，综合全站的网络构架、SCD配置、物理端口等，准确定位通道发生故障的部位。
        3.3故障信息与继电保护技术
        要知道，继电保护技术的关键在于故障信息的识别，通过采集和分析明显故障象征来找到故障判据，而故障信息的深度挖掘，能够为我们提供更加灵敏和可靠的跳闸依据，这也是继电保护技术发展的基本动力。传统故障信息的识别主要是工频量和谐波分量，对于保护所用故障象征判据的获取依然可借助合理的二次回路设计得以获取。然而当前故障信息的识别已发展为暂态信息，并且各类基于暂态信息的控制算法获得实际应用，但暂态分析在实用中对检测装置有较高要求，暂态保护也成为今后继电保护发展新方向。
        3.4电力系统中的检修要求
        结合目前电力系统运行过程实际情况，可以发现，运行故障与运行异常是常见问题，因此，加强电气二次设备检修极为重要。在检修的过程中，设备故障、外部环境影响、操作失误均可以引发电气二次设备的异常运行，二次设备需要通过检修保证设备运行稳定，以此提升二次设备的可靠性。考虑到电气二次设备的检测与维修要求，发现设备维修主要依靠设备的自检与状态监测技术，对设备进行全面评估，从而引起工作人员重视，精确测量运行状态，制定完善的维修计划。但是，一味依靠电气保护自动检测功能是远远不够的，由于电气二次设备的元器件抗干扰能力较低，会在不同程度上影响二次设备的检测结果，比如：微电子元件会弱化电气设备抗电磁干扰能力，造成二次检修困难。因此，要求工作人员要全面检测周边环境中的电磁情况，避免在检测的过程中携带对工作产生干扰的设备，以此提升电气二次设备检修精准性。
        3.5绕组特性检查
        部分新投入运行的变电站设备，依然存在有二次绕组极性反接、相序错接以及记录变比错误等部分问题。为了能够有效排查此类隐患，电流互感器工作人员可以对升流仪进行应用，在一次设备电流互感器的位置通过恒定的电流，之后与变比相结合来对计算出的理论二次电流与流进保护装置的实际二次电流进行对比，如果两者之间存在比较大的差异，就可以判定为互感器变比记录存在问题；如果两者之间的相序不一样，例如往断路器的A相电流互感器通过一次电流，但是保护装置反映的是B相或者是C相有电流，就可以判定为相序错接的问题。工作人员还可以对便捷式极性测试仪进行科学合理的应用来针对互感器的回路开展一定的极性测试，对二次绕组极性反接问题进行切实有效的排查。除此之外，电流互感器还需要对伏安特性曲线试验进行开展。
        结语
        智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断的方法体系框架，可仅基于相关通信报文的筛选比较、综合分析而实现全网继保层面故障研判的辅助决策，理论上能大大提升智能站二次运维的效率和成效。
参考文献
[1]徐长宝,庄晨,蒋宏图.智能变电站二次设备状态监测技术研究[J].电力系统保护与控制,2018,43(7):127-131.
[2]张巧霞,贾华伟,叶海明,等.智能变电站虚拟二次回路监视方案设计及应用[J].电力系统保护与控制,2018,43(10):123-128.
作者简介：苏勇（1977-），男，壮族，广西南宁人，大专，助理工程师
主要从事电气工程工作。