继电保护的二次回路故障状态实时监测分析.pdf

质量与管理模具制造 2023年第11期继电保护的二次回路故障状态实时监测分析王治宇，孙祺帆（国网冀北电力有限公司超高压分公司，北京 102488）【摘要】随着智能电网技术的不断发展，继电保护二次回路构成变得越来越复杂，处理的实时信息非常庞杂，这增加了故障概率。为了提高电网继电保护的可靠性，构建在线实时监测系统就显得格外重要。在线实时监测系统是一种用于对二次回路进行故障检测和分析的系统。通过该系统，可以深度挖掘核心报文数据，进而形成完善的二次回路故障预警及分析体系。该体系可以准确地判断二次回路中出现的故障类型和位置，并及时给出故障诊断和处理建议。关键词：继电保护；二次回路；故障状态；实时监测中图分类号：TM727 文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.11.073Real Time Monitoring and Analysis of Secondary Circuit Fault Status in Relay ProtectionWang Zhiyu，Sun Qifan（State Grid Jibei Electric Power Co.,Ltd.,Ultra High Voltage Branch,Beijing 102488,CHN）【Abstract】With the continuous development of smart grid technology,the composition of relay protection secondary loop becomes more and more complex,and the real-time information processed is very complex,which increases the chance of failure.In order to improve the reliability of power grid relay protection,it is particularly important to build an online real-time monitoring system.Online real-time monitoring system is a system for fault detection and analysis of the secondary loop.Through this system,the core message data can be deeply mined,and then a perfect secondary loop fault early warning and analysis system can be formed.The system can accurately judge the type and location of faults in the secondary loop,and give suggestions for fault diagnosis and treatment in time.Key words:relay protection；secondary circuit；fault status；real time monitoring1 二次回路监测系统总体架构为了更好地监测二次回路，设计了一个完整的监测系统总体架构。这个监测系统分为调度层、厂站层和终端层三个层面，每个层面都承担着不同的任务。首先是终端层，它负责实时收集二次回路监测信息并将其上传至厂站层。这个层面的主要任务就是收集数据，数据的收集是整个监测系统的基础。在这个层面，会使用各种传感器和仪器实时监测二次回路的运行状态，并将数据上传至下一层。接下来是厂站层，它负责采集、配置、预整理和过滤信息，并在网络异常时快速上传至调度层。这个层面主要对数据进行处理和筛选，确保数据的准确性和可靠性，并将处理好的数据上传至调度层。在这个层面，会使用各种软件和算法对数据进行处理和分析，以提高数据的精度和可靠性 1。2 变电站继电保护二次回路的风险原因第一，环境因子的作用。继电保护运行环节中，229质量与管理模具制造 2023年第11期温度突然变化、元件老化、工作电源变化等常见的环境因素都会增大产生安全隐患的概率。由于内部因素与外部因素的综合影响，导致器件在高温下的失效，从而导致器件的性能下降。二次回路电缆在外老化时，可能会导致多点接地，或因接头松脱而导致电流互感器断路；第二，变压器的多端接地。变压器的多端接地。由于变压器在多个地方均有接地，因此，如果发生故障，则会产生短路电流，从而导致变压器上的电压差值增大，最后，中线电压被改变。在回路中，该行为具有很大的危险性，会使零序电压、相位幅度等随时间增大而增大，从而影响到变压器的安全运行；在相同的电流回路中，由于多个节点间的位置差，将会产生附加的电流，从而增加电流互感器的负载，导致变压器的误差增加，对保护设备的功能没有任何帮助；第三，线路连接错误。在装置的装配过程中，应着重注意联结部分的品质，否则会增大在安装时发生端连接错误和虚连接的概率，从而使继电保护设备对二次量信息的采集受到干扰。如果控制回路中出现了接线错误的问题，即使有保护设备，也难以对断路器进行输出，最后会对继电保护设备的安全工作产生影响。3 二次回路故障在线监测系统的要点3.1 SV/GOOSE链路监测如果最终信号接收装置在设定的时刻没有收到对应的 GOOSE、SV信号，则会发送期望的报警信号2。例如，当保护装置的SV链路出现了异常状况时，保护装置就不能正常地接受到有关的消息，接着会通过 MMS向网络消息记录和分析装置上载对应的断开报警信息。对网采和网跳回路来说，由于两台设备都有一个相同的系统观察信号，所以，可以根据发射设备和多台设备之间的数据进行比较进行监控。该方法还可以对每条线路的报警信息进行准确定位，从而实现对线路故障的准确定位。针对直采和直跳回路分析，直采与网采 SV端口存在显著差异，不能根据链接状况的比较来进行有效的监控，因而也就不能判断出故障的部位。因此，对直采，就要采用预先设置好的办法，将可能出现的问题一一罗列出来，并依据其他二次回路设备的网采回路资料，分析每个点失效的可能性。而在直跳回路中，由于难以得到与之对应的数据，因此，只有根据保护装置发出的报警信号才能确定出该线路的具体位置。3.2 多点接地故障与解决办法多点接地故障也是较为普遍的一种故障，它会引起中性线电压偏移、相电压升降等，在实际工作中不易察觉。因此，对故障进行诊断必须建立在对系统维进行全面的分析基础上。第一，针对该问题，当保护装置二次侧发生正反转时，其电压会发生较为显著的偏差，提高了方位要素的判定困难，但是各个保护装置的二次线路仍能平稳工作。当故障发生时，由于其所处的电压偏差与所设定的数值有较大的偏差，造成了变频器、接地距离保护的误判，增加了误动作的概率；第二，在出现正交接地时，由于相位下降，各接地点间存在较大电阻，而且不会有太大的偏差。所以，该保护装置仍能保持其功能，并能确保其防护作用发挥。若出现逆向错误，则会导致零序电源保护的误动。因此，本文提出了一种新的二次组态保护器，即二次组态保护器。根据现有规定，在220 kV及以上电压电流互感器的运行中，必须有两组起到保护作用的二次线圈，在双重化配置保护条件下，使交流输入回路能够独立运作。为了提高对缺陷和故障的探测效率，在对其进行在线状态探测时，需要找到较为明显的同源性。通过分析，发现系统的电压电流数据属于错误类型，就说明继电保护二次回路不存在问题，如果超出了监控范围，就说明有异常。通过对故障点的在线检测，能够对故障进行有效的治理，并对二次回路进行最优的检测和维护，保证二次回路安全稳定工作3。3.3 在线监测二次设备运行情况相关信息主要包含了链路异常以及自检等多方面的内容，其自身功能难以满足故障分析需求，所以，需要结合实际故障情况对故障特点进行深入分析，以此为依据确定在线监测内容。对监测信息，应该将运行情况分析以及保护动作分析作为主要内容，其中，对保护动作的分析主要包含了对动作以及出口等相关信息的分析。而对运行情况的分析则主要是对电流、电压、温度以及软硬件等相关信息的分析，以便能够更清楚地了解设备的使用状态，从而使后续各项工作高质量开展。告警类则主要包含了设备异常、短路以及故障信息等相关内容，该环节的分析能够为高质量开展运维检修工作奠定良好的基础。动作信息的在线监测中，动作信息主要涉及两个方面的内容：继电保护动作的信号，也就是 230质量与管理模具制造 2023年第11期启动类的信号以及动作元件信号；动作出口信号，整组动作时长以及出口相别等相关信息。装置运行信息的在线监测涉及以下内容：软件以及硬件的检测信息，主要是检测保护设备的温度、电压以及光强等相关信息；采样数值，采样数值主要指的是所有支路相关的详细电流信息；开关量，即对关键开关量的检测，根据检测结果分析设备的实际运行状态，能为后续各项检测工作的高质量开展提供可靠的保障。对这类信息的长期检测，有利于未来检修工作的有序开展。告警信息的在线监测涉及以下内容：对采样值中的告警内容进行监测，查看其是否存在异常。通常情况下，保护设备采样数值不正常告警主要有检修工作不符合常规以及SV链路本身质量不过关等方面；开关量异常告警。开关量异常告警主要包含了 GOOSE检修异常造成的链路中断；装置异常警报，失电荷闭锁等多个方面。一旦出现以上告警信息，就需要立刻分析故障情况，并且找准故障位置，从而为维护工作的开展提供可靠的保障4。3.4 交流回路状态监测近年来，随着电力系统的不断发展，继电保护二次回路的应用越来越广泛。在使用过程中，如何实时监测继电保护二次回路的运行状态成了一个重要的问题。针对这一问题，可以通过结合网络报文记录分析装置及继电保护装置所收集的交流量，并进行综合分析及判断，以提高二次回路交流量实时监测效果。针对继电保护二次回路的设计，可以应用双 AD进行数据采集，并同时配备双重保护措施，以确保数据采集的准确性和稳定性。同时，还可以通过对比双AD采样数据和两套保护采用数据的差值，判断继电保护二次回路的运行状态。如果差值在阈值范围内且继电保护没有发生数据采集不一致的告警，则说明AD数据采集一致，且继电保护的二次回路运行状态正常。3.5 隐性故障与解决办法继电保护是电力系统中必不可少的一项技术，可以对电力系统进行快速、准确的诊断并解决问题。然而，继电保护二次回路由CT回路、PT回路、直流回路组成，容易出现隐性故障，这些隐性故障可能由计算设计失误、元件老化与磨损、二次接线错误引发。为了诊断和解决这些隐性故障，需要重点检查电流互感器，特别是二次接线端子盒。同时，需要充分结合实际完善处理制度，优化已有的缺陷与故障处理规章制度，有关责任要落实到人。工作人员在检查继电保护二次回路隐性故障位置时，务必保证明确性。处理制度的完善还需要有技术人员培训制度作为辅助，加强实践操作，提高处理水平。隐性故障的出现可能会对电力系统造成较大的影响，因此，及时的诊断和解决非常重要。通过对继电保护二次回路进行检查和处理，可以有效地避免隐性故障发生，保障电力系统稳定运行。在此基础上，还需不断完善处理制度，提高工作人员的技能水平，以确保电力系统的安全、稳定和可靠运行。4 结束语综上所述，继电保护二次回路在电力系统中起着至关重要的作用，它能够对电力系统进行监测和保护，避免电力系统因故障而发生严重的事故。然而，由于二次回路结构比较复杂，常常出现故障，就需要快速提取故障信息、分析、判断。只有通过及时发现和解决故障，才能确保电力系统的正常运行和安全性。在实际工作中，需要根据故障信息确定故障成因，然后总结出缺陷和故障的原因，采取相应的方法进行解决。对常见的故障，可以根据以往的经验进行故障排查，尽可能缩短维修时间，提高二次回路的运行质量。另外，还需要采取一系列措施。首先，需要加强对二次回路的维护和管理，经常进行巡视和检查，及时发现潜在的故障，避免其发生；其次，针对二次回路常见的故障，需要建立相应的应急预案，提前准备好必要的备件和工具，以便能够快速、准确地解决故障；最后，还需要进行二次回路的技术改进，采用先进的技术手段，提高二次回路的可靠性和稳定性，为电力系统提供更为完善的保障。参 考 文 献1谢健,陈昕.智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术分析J.光源与照明,2022,(02):2072092黄瀛.继电保护及二次回路故障分析与处理探讨J.电子元器件与信息技术,2021,5(11):2122133李远,李虹,罗建平,等.智能变电站二次回路在线监测与故障定位方法的研究与实现J.电气技术,2021,20(09):7882,964石星昊,曹景雷,白湘玮.智能变电站的继电保护二次回路故障监测分析J.集成电路应用,2021,38(10):164165第一作者简介：王治宇，男，1991年1月生，汉族，河北唐山人，本科，工程师，研究方向：继电保护。（收稿日期：2023-07-20）DMM 231