论文部分内容阅读
摘 要：该文对智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统框架进行了简单介绍，分析了在线检测信息技术，阐述了信息采集方案的内容，针对在线监测与故障诊断原理进行了深入研究，对现有网分装置进行了优化，希望可以提高二次回路在线监测与故障诊断技术质量，提高智能变电站运行稳定性。
关键词：智能变电站;继电保护二次回路;在线检测;故障诊断
在智能变电站中，传统的二次回路逐渐被通信网络所替代，传统的物理电气信号也不再进行使用，更多的选择数字信号，将所有二次设备基于网络连接在一起，实现在线监测。但是目前在线监测需要技术人员从网络报文记录设备中提取的内容数据进行系统的异常分析，因为网络报文记录的数据量非常大，严重影响了对异常分析的质量，工作人员很难根据记录的信息定性、定量分析故障特征，将很多重要信息遗漏，进而无法制定出完整的二次回路的预警和保护方案，不利于整个系统的安全稳定运行。
一、智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统的框架概述
智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统的框架在整体上分为两个大的部分，分别是站端装置和主站系统。其中主站系统主要是在地调或省调的调度端发布布置内容，站端是记录网络报文装置的信息采集源，不需要安装额外的新设备，节省了成本开支，符合经济适用的原则。智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统可以根据网络报文记录的数据分析继电保护设备是否与通过线路保持有效的连接，通过对网络报文关键数据分析和采集，上传到调度中心，最后在调度端完成数据分析。在一些新建成的智能变电站，数据采集源的端口可以直接选择在线检测与故障诊断装置端口。
站端主要的工作是进行信息采集、整理、过滤和信息配置。如果通信网络出现故障，站端装置可以及时的进行故障信息收集，并集成相关诊断数据，上传到主站系统中，主站对集成的数据进行分析，将结果显示在主界面上。
二、在线监测的信息内容分析
首先，装置运行状態下信息的分析。在装置运行状态下，信息分析主要侧重以下三个方面：第一方面是在软件信息自检中，可以检测软件装置的在运行过程中的温度、电源电压、光强等信息。第二方面是采样值，样值包括了差动电流、支路电流等信息。第三方面是开关数量控制，主要是对开入量状态下运行的设备进行监测，并实现长期持续性的监测，保证其能够为日后的维修工作提供基本技术资料以及维修的依据。
其次，保护动作下的信息分析。保护动作信息分析主要分为以下两个方面：第一个方面是分析保护动作信息，其是指在保护动作开启状态下及保护动作元件信号下产生的信息;第二个方面是在动作出口信号下，是指具体出口以及整组动作完成的时间信息。
最后，告警状态下的信号信息分析。告警信号主要包括三方面的信息内容：一是，采样值的异常告警，当SV链路发生中断后，采样值处于品质异常的状态下，也会造成检修异常;另外也会发生CT/PT断线故障，导致采样值处于异常状态，发出告警信号信息。二是，开入量的异常告警信号信息，开入量异常告警信号信息主要包括GOOSE检修异常、链路中断异常、开入量异常三方面的信息内容。三是，装置异常发出的告警信号信息，在失电告警或闭锁情况下，继电保护的二次回路会发生异常，告警信息能够及时、准确的传达故障的诊断信息，并评估设备的运行状态，为维修人员的工作提供数据参考，提高变电站维修的准确性和维修质量。
三、信息采集方案
由于在线监测信息由网络报文记录分析装置采集，考虑到过程层和站控层间的网络报文数据量巨大，存在大量的冗余与非重要的信息，对调度数据网造成很大的压力。为实现快速有效的在线监测与故障诊断，站端装置采集到数据后需要进行数据的关联、过滤以及筛选。
根据系统以及研究需求，将在线监测信息分为稳态、暂态以及状态文件，其中暂态文件指的是当链路中出现重要告警（如回路断链等）时，由装置将该时刻APPID对应的所有链路信息进行整理生成的文件。稳态文件则是记录长时间监测信息（如温度、光强、电压电流等）文件，状态文件为监测链路实时通断状态的文件。实际应用过程中，网络报文记录分析装置按照一定的时间间隔定时上送状态文件和稳态文件，当站控层中有重要告警数据、变化量超过5%或分析状态有改变时主动上送暂态文件。主站端实时查询上送的数据与各二次设备的对应状况。二次回路在线监测与故障诊断系统存储站端上送的信息，并进行实时诊断分析，同时统计分析状态信息的长期变化规律，并结合装置异常时的状态特征，评估健康状况，做出诊断决策。
四、在线监测与故障诊断原理
4.1SV/GOOSE链路诊断原理
接收端设备在固定的频率下会接收到SV/GOOSE所发来的信息，假如在该段频率下突然没有收到SV/GOOSE信息，那么整个系统就会自动告警。在网采、网跳回路方面，因为各个装置的系统观测源是一样的，可以对系统观测源和各个接收装置的链路监测情况进行对比分析，根据分析的结果快速定位到链路异常部位。在直采回路方面，因为与网采SV端口不一致，不能进行链路的对比分析，增加了对故障点的定位难度，需要将可能出现的故障点一一列举出来，再与网采回路情况相结合，分析各个故障点出现的概率，最终找到故障点
4.2交流回路状态诊断原理
在进行二次回路交流量的监测时，可以选择将网络报文记录分析装置与继电保护装置结合在一起，对所采集的信息进行综合对比分析，最终进行判断。智能变电站的采样方式一般为双AD采样，通过将两种装置的采样数据进行对比分析，假如其误差在额定范围之内，那么可以判断二次回路状态正常;假如误差超过额定范围，并且继电保护装置并未有发出异常信号，那么很可能有一套继电保护交流回路有异常现象出现。
4.3保护动作诊断原理
（1）单重化配置保护装置。
在进行交流回路状态监测时，选择将单重化配置保护装置与网络报文模拟量进行对比分析，对比所监测位置信号，判断开关量的回路状态。还可以将单重化配置保护装置的保护动作逻辑与模拟量的实际变化情况结合在一起，最终对整个保护动作的准确性进行分析。
（2）双重化配置保护装置。
对A、B套保护装置动作进行检测，进而分析整个继电保护装置行为动作的准确性。先检查出口时间以及动作元件，再算出相应的时间差，进行对比，最终分析整个保护动作的准确性。
结语
针对目前智能变电站存在的无法进行有效在线监测与故障诊断的问题，结合当前智能站的二次设备情况，通过优化与改善现有的网分装置的功能，提出了一种用于智能站的二次系统故障诊断分析方法，并根据智能变电站自身所特有的特征，以提高智能变电站故障诊断系统的适用性、容错性为目标，提出了智能变电站继电保护在线监测与故障诊断方法。
参考文献
[1]李东福.智能站继电保护二次回路在线监测与故障诊断[J].环球市场，2016，11（19）：98-99.
[1]陈文斌，张延奇，吴萍.变电站继电保护二次回路的分析[J].通讯世界，2016（19）：198-199.
[3]叶远波，孙月琴，黄太贵等.智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].电力系统保护与控制，2016，44（20）：148-153.
[4]孙世贤.浅议智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].科技创新导报，2017，22（11）：92-93.
关键词：智能变电站;继电保护二次回路;在线检测;故障诊断
在智能变电站中，传统的二次回路逐渐被通信网络所替代，传统的物理电气信号也不再进行使用，更多的选择数字信号，将所有二次设备基于网络连接在一起，实现在线监测。但是目前在线监测需要技术人员从网络报文记录设备中提取的内容数据进行系统的异常分析，因为网络报文记录的数据量非常大，严重影响了对异常分析的质量，工作人员很难根据记录的信息定性、定量分析故障特征，将很多重要信息遗漏，进而无法制定出完整的二次回路的预警和保护方案，不利于整个系统的安全稳定运行。
一、智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统的框架概述
智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统的框架在整体上分为两个大的部分，分别是站端装置和主站系统。其中主站系统主要是在地调或省调的调度端发布布置内容，站端是记录网络报文装置的信息采集源，不需要安装额外的新设备，节省了成本开支，符合经济适用的原则。智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断系统可以根据网络报文记录的数据分析继电保护设备是否与通过线路保持有效的连接，通过对网络报文关键数据分析和采集，上传到调度中心，最后在调度端完成数据分析。在一些新建成的智能变电站，数据采集源的端口可以直接选择在线检测与故障诊断装置端口。
站端主要的工作是进行信息采集、整理、过滤和信息配置。如果通信网络出现故障，站端装置可以及时的进行故障信息收集，并集成相关诊断数据，上传到主站系统中，主站对集成的数据进行分析，将结果显示在主界面上。
二、在线监测的信息内容分析
首先，装置运行状態下信息的分析。在装置运行状态下，信息分析主要侧重以下三个方面：第一方面是在软件信息自检中，可以检测软件装置的在运行过程中的温度、电源电压、光强等信息。第二方面是采样值，样值包括了差动电流、支路电流等信息。第三方面是开关数量控制，主要是对开入量状态下运行的设备进行监测，并实现长期持续性的监测，保证其能够为日后的维修工作提供基本技术资料以及维修的依据。
其次，保护动作下的信息分析。保护动作信息分析主要分为以下两个方面：第一个方面是分析保护动作信息，其是指在保护动作开启状态下及保护动作元件信号下产生的信息;第二个方面是在动作出口信号下，是指具体出口以及整组动作完成的时间信息。
最后，告警状态下的信号信息分析。告警信号主要包括三方面的信息内容：一是，采样值的异常告警，当SV链路发生中断后，采样值处于品质异常的状态下，也会造成检修异常;另外也会发生CT/PT断线故障，导致采样值处于异常状态，发出告警信号信息。二是，开入量的异常告警信号信息，开入量异常告警信号信息主要包括GOOSE检修异常、链路中断异常、开入量异常三方面的信息内容。三是，装置异常发出的告警信号信息，在失电告警或闭锁情况下，继电保护的二次回路会发生异常，告警信息能够及时、准确的传达故障的诊断信息，并评估设备的运行状态，为维修人员的工作提供数据参考，提高变电站维修的准确性和维修质量。
三、信息采集方案
由于在线监测信息由网络报文记录分析装置采集，考虑到过程层和站控层间的网络报文数据量巨大，存在大量的冗余与非重要的信息，对调度数据网造成很大的压力。为实现快速有效的在线监测与故障诊断，站端装置采集到数据后需要进行数据的关联、过滤以及筛选。
根据系统以及研究需求，将在线监测信息分为稳态、暂态以及状态文件，其中暂态文件指的是当链路中出现重要告警（如回路断链等）时，由装置将该时刻APPID对应的所有链路信息进行整理生成的文件。稳态文件则是记录长时间监测信息（如温度、光强、电压电流等）文件，状态文件为监测链路实时通断状态的文件。实际应用过程中，网络报文记录分析装置按照一定的时间间隔定时上送状态文件和稳态文件，当站控层中有重要告警数据、变化量超过5%或分析状态有改变时主动上送暂态文件。主站端实时查询上送的数据与各二次设备的对应状况。二次回路在线监测与故障诊断系统存储站端上送的信息，并进行实时诊断分析，同时统计分析状态信息的长期变化规律，并结合装置异常时的状态特征，评估健康状况，做出诊断决策。
四、在线监测与故障诊断原理
4.1SV/GOOSE链路诊断原理
接收端设备在固定的频率下会接收到SV/GOOSE所发来的信息，假如在该段频率下突然没有收到SV/GOOSE信息，那么整个系统就会自动告警。在网采、网跳回路方面，因为各个装置的系统观测源是一样的，可以对系统观测源和各个接收装置的链路监测情况进行对比分析，根据分析的结果快速定位到链路异常部位。在直采回路方面，因为与网采SV端口不一致，不能进行链路的对比分析，增加了对故障点的定位难度，需要将可能出现的故障点一一列举出来，再与网采回路情况相结合，分析各个故障点出现的概率，最终找到故障点
4.2交流回路状态诊断原理
在进行二次回路交流量的监测时，可以选择将网络报文记录分析装置与继电保护装置结合在一起，对所采集的信息进行综合对比分析，最终进行判断。智能变电站的采样方式一般为双AD采样，通过将两种装置的采样数据进行对比分析，假如其误差在额定范围之内，那么可以判断二次回路状态正常;假如误差超过额定范围，并且继电保护装置并未有发出异常信号，那么很可能有一套继电保护交流回路有异常现象出现。
4.3保护动作诊断原理
（1）单重化配置保护装置。
在进行交流回路状态监测时，选择将单重化配置保护装置与网络报文模拟量进行对比分析，对比所监测位置信号，判断开关量的回路状态。还可以将单重化配置保护装置的保护动作逻辑与模拟量的实际变化情况结合在一起，最终对整个保护动作的准确性进行分析。
（2）双重化配置保护装置。
对A、B套保护装置动作进行检测，进而分析整个继电保护装置行为动作的准确性。先检查出口时间以及动作元件，再算出相应的时间差，进行对比，最终分析整个保护动作的准确性。
结语
针对目前智能变电站存在的无法进行有效在线监测与故障诊断的问题，结合当前智能站的二次设备情况，通过优化与改善现有的网分装置的功能，提出了一种用于智能站的二次系统故障诊断分析方法，并根据智能变电站自身所特有的特征，以提高智能变电站故障诊断系统的适用性、容错性为目标，提出了智能变电站继电保护在线监测与故障诊断方法。
参考文献
[1]李东福.智能站继电保护二次回路在线监测与故障诊断[J].环球市场，2016，11（19）：98-99.
[1]陈文斌，张延奇，吴萍.变电站继电保护二次回路的分析[J].通讯世界，2016（19）：198-199.
[3]叶远波，孙月琴，黄太贵等.智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].电力系统保护与控制，2016，44（20）：148-153.
[4]孙世贤.浅议智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术[J].科技创新导报，2017，22（11）：92-93.