变电站继电保护二次回路在线监测及线路故障分析

陈希杰

四川蜀能电力有限公司电网运维分公司 四川成都 610000

继电保护是保障变电站安全性和稳定性提升的重要设备，其对于当前我国电力系统的正常运行具有重要意义。随着近些年我国电力技术的不断发展，大多数变电站在开展继电保护过程中都会采用二次回路的方式来实现其保护效果的提高。但是，在实际开展工作过程，往往会由于二次回路存在故障导致其保护效果下降。因此，在实际开展工作过程中必须加强对二次回路故障的排查，从而保证变电站继电保护工作能够切实发挥效果。基于此，为了保证变电站正常作业，提出了二次回路线路作业状态监测和诊断研究，进而高效发挥继电保护的效用，使变电站得以平稳高速运转。

1 加强变电站继电保护二次回路在线监测重要意义

继电保护是当前电力系统为了保证变电站运行稳定性而采取的重要保障措施，该装置在加装以后，如果变电站运行过程中出现异常或故障，就可以对其立即作出反应，释放警报信号，同时隔离已经发生故障的部分，避免造成更为严重的损失。二次回路是当前变电站继电保护应用较为普遍的一种信号传输结构，其主要作用是可以实现对故障信号的传输，因此二次回路的运行稳定性会直接关系到继电保护的效果[1]。变电站继电保护在运行过程中发生的故障种类较多，其中较为常见的是短路、断路以及接触不良等情况。这些情况的存在很大程度上会导致继电保护无法发挥作用，最终影响到电力系统的正常运行，造成供电稳定性下降。因此，积极开展变电站继电保护二次回路在线监测对于当前我国电力系统的正常运行具有重要意义。

2 变电站继电保护二次回路特征研究

变电站继电保护二次回路是电力系统在长期发展过程中产生的重要保护装置。该装置在使用过程中有效地实现了电力系统安全性和稳定性的进一步优化，在实际使用过程中获得了良好的使用效果。其重要性和效果使得其在近些年的研究过程中受到了人们的广泛重视。该装置虽然在实际使用过程中可以获得良好的效果，但是往往会由于缺乏有效的检修而出现各种问题，造成其稳定性下降，影响其使用效果。要实现这些问题的解决，就必须充分了解其特征。

变电站继电保护二次回路在长期发展过程中逐渐形成了相对完备的系统，因此其具有较为明显的特征性。通过研究可以发现，其特征主要包括以下几点：首先，具有较强的多样性。经过较长时间的发展，变电站继电保护二次回路在结构上较为多样化。虽然从整体而言，其主要包含有继电保护、开关、电源等基本装置，但是由于其需要保护的内容不同，因此在实际设计过程中往往需要加装不同的部件。这些加装的部件虽然在一定程度上有效地满足了保障继电保护稳定性的实际需求，但是其复杂性也在不断升高。尤其是对于检修工作而言，其工作量和工作难度也有了极大地提升[2]。其次，具有较强的综合性。该系统在实际运行过程中，需要多个组成部分协调配合才能获得良好的效果。技术的进步使得当前我国使用的变电站复杂性较强，变电站继电保护二次回路要真正实现良好的运行效果，就必须强化不同部分之间的协调配合。因此，在对该系统进行设计过程中必须充分考虑到其综合性，才能达到预期的效果。

3 变电站二次回路在线监测及线路故障诊断系统总体结构

本系统主要由调度控制中心、继电保护在线监测与故障诊断系统、交换机、网络保温记录分析装置、防火墙、保护设备在线监测诊断装置组成。如图1所示为系统总结结构。

图1 系统总体结构

继电保护在线监测与故障诊断系统向智能终端发出信息采集命令后，调度端开始对变电站二次回路作业状态进行信息采集操作。采集的信息经过交换机传输至网络报文记录分析装置，在此装置作用下，对线路作业信息进行处理，以便诊断线路作业状态[3]。而后立即向监测诊断装置发送消息，判断二次回路当前是否异常，如果发生异常，开启设备保护模式，进一步分析二次回路异常具体位置，并根据系统数据库存储的线路异常历史信息进行诊断生成线路故障问题，并给出一些处理对策。如果未能在系统数据库中查询到此类故障信息，那么，在操作界面上显示“未找到此类故障信息，请现场勘查解决。”

4 二次回路线路故障诊断

4.1 故障诊断基本原理

（1）SV/GOOSE链路诊断基本原理。此故障诊断方法以是否接收到SV信号和GOOSE信号作为故障诊断依据，如果在规定时间范围内尚未收到这些信息，则认为当前线路发生异常，此部分信息会形成警告报文，发送至报文记录装置，而后对信息进行处理，得到详细的故障诊断结果。对于直采回路的故障诊断，SV端口与之不同，加大了链路对比分析难度，对此情况，采取预先配置处理，将线路可能发生故障的所有可能性一一列出。与此同时，分析其他二次回路作业状态，分析可能出现故障的概率。关于故障的具体定位，需要将这些信息发送至几点保护装置，发出警告后，由系统管理员采用排除法确定故障位置。

（2）交流回路状态诊断基本原理。采用双AD采样方法采集交流回路作业状态信息，利用MMS计算采样值差异性相关数据，得到采样值相对误差计算结果。如果相对误差超过了规定范围，则认为线路当前作业异常，并发出线路警告信息。如果未出现误差，或者误差计算数值在允许范围内，则认为交流回路并无异常。本系统采用采样值对比和差流对比方式，以设定的阈值作为标准，准确诊断回路作业状态。

4.2 保护动作诊断原理

为了充分发挥保护线路功效，需要保证保护装置的保护动作始终处于正常作业状态。所以，在诊断二次回路作业是否异常的同时，还需要诊断保护动作。本系统采用综合分析法，对线路保护装置动作诊断进行研究。其中，校验指标有3个，分别是保护出口时间差、装置整组时间特性、动作元件一致性，分别对这3个指标进行校验，而后设定权重，根据指标对保护装置作业的影响大小，给出综合判断，从而最终确定当前保护动作是否发生故障。例如，某二次线路发生故障，其对多个支路的运行有所影响，而当前保护动作无法实现同时作业，选择影响较大的支路进行保护，此方案不会对线路的继续运行造成影响，则判定当前保护动作无故障[4]。

5 加强变电站继电保护二次回路故障检修措施

（1）积极强化接线故障排查工作。接线故障是当前变电站继电保护二次回路故障中较为常见的种类。为了避免这一故障对继电保护造成影响，在实际开展工作过程中必须加强线路排查工作。在进行实际工作过程中，一方面要强化重点线路的排查工作，参照变电站继电保护二次回路的设计图纸，对其中涉及到的线路连接和相关节点进行详细检查，尤其是熔断器、闸刀等容易出现故障的部分，要进行进一步的排查，确保其连接紧密，不存在松动和接触不良等情况。其次，在实际开展工作之前要对线路进行测试工作，尤其要关注不同电气元件之间的衔接情况，将获取到的相关信息同以往的数据信息进行比较，在实际运行之前就对其中的异常情况进行了解，从而及时采取有效措施，降低故障的发生概率。

（2）优化设备运行环境。设备运行环境的平稳与否直接关乎二次回路能否正常运行。在二次回路运行时，要有意识地查看各类设备元件的运行状态，对于运行状态明显不正常的问题元件，不能存在侥幸心理，不能大意放过，代之以系统严格地查看各类设备元件，对于那些已经受损或者肉眼察觉到的有磨损痕迹的元件，要果断予以淘汰、按时更换，确保各类设备在运行过程中不失协调性。除此以外，技术操作人员要查看元件的触点，提升接线的精确性，方能确保其中的机械设备的安全性和可靠性始终处于“在线”状态。

（3）完善继电保护负载检修。在变电站继电保护二次回路运行的过程中，应当针对电流的互感器负载做好控制，确保电流的互感器励磁电流小于额定值。因此，在工作人员对其进行检修时，如果遭遇了此类问题，就需要适当地降低。目前，针对负载检修作业，大都会采用线路电阻降低和电流互感器励磁电流降低等方法，但过程中也需要对电流互感器的状态做好监督工作，把握其当下真实状态，以免发生损失和事故。由此可见，负载检修作为变电站继电保护二次回路保护工作中的重点，还需要在准确的数据支持下来展开[5]。

（4）强化二次回路质量审查。由于变电站继电保护二次回路内部结构大都具有较大的复杂性，这便使得其内部部件的质量往往决定了整个变电站继电保护二次回路的质量。因此质量检查成为工作重点。其中，尤其是对电流互感器的选择，要始终明确电力系统和继电保护二次回路运行的需求，以实际需求为标准。企业可采用带小缝隙而剩磁减少的电流互感器为主。由于该类互感器在实际运行中往往很难实现电流饱和，这便在极大程度上降低了事故的发生概率，更容易满足质量审查的要求。

（5）二次回路保护电流检查。通过负载检查可以得出，在继电保护二次回路运行中，针对电流的控制是十分严苛的，因此就需要企业在正式应用保护系统前，做好电流互感器的筛选和安装，确保实际的电流数据能够维持在可控的合理范围内，避免因为电流检查的不到位或者是电流控制的不到位而引发的一系列问题，给变电站继电保护二次回路造成损害。

（6）二次回路保护维护检查。在实际运行中，如果变电站继电保护二次回路的保护措施出现了突然性的失效或者是紧急故障，便需要派遣专业人员前往现场进行处理，并协同监督人员对处理的全过程和变电站继电保护二次回路的实际运行状态进行记录，以此来进行问题的整理，以及处理方法的整理，为后续的工作展开提供科学的数据支持，并形成应急处理方法，减少后续问题的发生，保证电力系统和继电保护二次回路的长久安全稳定运行[6]。

6 结语

综上所述，继电保护是保障变电站正常运行重要基础，因此在实际开展工作过程中必须充分意识到故障监测工作重要性。通过故障监测，可以有效避免二次回路中出现故障误报等情况，使得其可信度得到有效提升。同时，为了改善当前我国变电站继电保护二次回路故障监测工作中存在的问题，必须依据实际情况，积极采用各种故障检修技术，强化故障处理效果，从而保证变电站继电保护二次回路在实际开展工作过程中能够充分发挥作用，真正起到良好的保护效果，为电力系统正常运行奠定坚实的基础。