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智能变电站二次设备状态监测技术研究李东明

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：李东明

[导读] 摘要：近年来，在我国经济快速发展的背景下，加快了电力市场的发展步伐，从而对供电安全提出了更高的要求。

        （国网内蒙古东部电力有限公司扎鲁特旗供电分公司内蒙古通辽 029100）
        摘要：近年来，在我国经济快速发展的背景下，加快了电力市场的发展步伐，从而对供电安全提出了更高的要求。而智能变电站二次设备作为整个电力系统当中的重要组成部分，在运行的过程中，常常会受到人员、天气、环境等多方面因素的影响，使其出现各种故障，导致整个电力系统的运行受到影响。因此，对智能变电站二次设备状态监测技术进行研究具有重要意义，为确保智能变电站二次设备运行的安全性奠定良好基础。
        关键词：智能变电站；二次设备；状态；监测技术；研究
        一、引言
        近些年来，我国智能电网建设投入日益加大，坚强智能电网规模及相关的变电站、输电线路数量逐渐加大，二次设备校验工作量迅猛增加，对电力公司工作提出了更多要求。电力公司由于人员编制不多、工作压力大，很多工作人员长期处于高强度工作条件下，一定程度上影响了智能变电站二次设备维护、检修工作水平。因此，有必要采用先进的二次设备状态监测技术，提高二次设备运维检修工作的自动化、智能化成都。
        二、智能变电站二次设备状态监测的必要性
        与一次设备相比，二次设备最大的区别是不直接接触、联系电力系统，它们是电力系统的辅助性设备。虽然二次设备在电力系统中扮演的角色、地位不同，可对智能变电站电力系统运行安全依然有着很大影响。特别是一次设备发生故障时，二次设备可起隔离、保护等作用，确保电力输送稳定。所以，加强智能变电站二次设备状态监测是必要的，利于保证电能质量。
        对智能变电站二次设备进行状态监测，能减少电力系统故障发生率。在智能变电站运行中，二次设备是辅助性设备，对一次设备运行状态进行监测，可在一次设备故障发生加以调节于控制，利于降低电力系统故障发生率。此外，进行二次设备状态监测可发现二次设备的运行隐患，并予以解决，保证二次设备运行能力。综合以上内容，不难看出二次设备状态监测在智能变电站安全运行中的重要作用，是保证二次设备、一次设备及智能变电站安全运行的重要技术手段。
        三、状态监测的主要内容
        3.1交换机状态
        智能变电站的主要技术特点是通信网络化，智能变电站利用间隔层，借助网络方式，实现了与智能终端通信以及合并单元通信，实现了数据的实时采集。智能变电站自动化系统是基于通信网络建设的，因此，对交换机状态进行评估有着现实意义。对交换机状态的监测评估多采取模糊综合评价法来定量化处理。如果结果异常，则会及时告警并且提示，在通信网络影响系统运行前，及时将安全隐患消除。
        3.2智能组件跳闸回路
        在智能变电站二次设备状态监测中，智能组件跳闸回路定检是主要内容。为了避免保护出口跳闸回路发生触点粘连以及失效等问题，在设计智能变电站自动化系统时，将后台监控系统与智能组件连接，以实现跳闸触点定检告警。基于硬件软件化，改进操作箱功能，进而实现在线监测以及离线定检。当开关处于合位时，能实现在线监测，监测定位跳闸回路。当开关处于分位时，变电站智能终端能够及时接收系统命令，进而实现分闸回路离线定检功能以及合闸预置功能等。
        3.3过程层通信状态
        智能变电站自动化系统中，利用间隔层以及过程层网络通信可实现信号电缆的功能，利用SV以及GOOSE实现信息传送。如果SV与GOOSE收发出现异常时，则可以立即诊断，明确是间隔层装置故障，还是智能组件故障。在进行诊断时，可以采取报文分析仪诊断法，通过分析SV与GOOSE特性，明确传输机制，通过判断接收端是否可以接收信号，进而来判断通信状态，非直接监测发送端状态。在实际诊断中，间隔层装置将GOOSE发送给智能组件，再利用另外的GOOSE将其传输给间隔层装置，再将状态值传递给监控后台，实现间隔层装置与智能组件的GOOSE发送与传输。

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利用间隔层运行状态可以判断智能组件的发送以及接收状态。通常情况下，1个智能组件能够将SV以及GOOSE发送给多个装置，也可以接收多个GOOSE。故障监测原理是通过判断发送与接受端口等来实现的，当某路发送端口/接收端口能够正常通信，则此网口正常。当全部端口属于上述情况，则可以判定网口故障。
        四、智能变电站二次设备状态监测技术
        4.1二次设备状态监测设想与优势
        智能变电站应用了计算机技术、微机继电保护装置等先进技术和设备，本身的自检功能已经很好，但是继电保护装置作为二次设备，为了充分发挥其对一次设备的辅助性作用，还需采用状态监测技术对二次设备运行状态进行实时监测。为此，应当采用数字化保护测控装置，利用各装置及继电保护装置间的互相监测实现对二次设备运行状态的在线监测，使二次设备状态监测更全面、各可靠。
        4.2二次设备状态监测技术应用
        1、分布式数字化保护装置
        分布式保护装置以间隔为单位，具备单台IED功能，不同的间隔配置完全独立的继电保护装置。此外，过程层接口也完全独立。一些重要的间隔采用双层配置。数字化保护装置的状态监测之所以更容易实现，主要在于应用了电子式互感器，保护装置进入信号都是光数字信息，不存在AD采样、电压输入等，而数字采样部分更容易进行状态监测。
        采用数字化保护装置后，对SMV采样值报文进行动态监视，若出现数据帧丢失、接收中断等现象，装置立即告警采样异常。使用数字化智能化开关，二次控制系统操作回路运行更智能化，而且智能化开关本身就具备监测功能，能对操作回路进行有效监测，这一点是常规变电站不具备的。用光纤替代传统的铜缆，除了直流回路外，其他回路绝缘状态也不需要监测。
        2、集中式数字化保护装置
        集中式数字化保护装置具备多台IED功能，其中囊括了很多条线路的保护与监测功能。为强化装置可靠性，方便后期运行维护，低电压等级的集中式数字化保护装置一般采用双套配置。与分布式数字化保护装置相比，集中式数字化保护装置在二次设备状态监测中的应用，减少了要监测的对象，一定程度上降低了状态监测难度。如，对继电保护装置信息通道进行监测时，因为采用了双套配置的集中式数字化保护装置，通过简单的比较法就可以了解运行状态监测结果。对双套保护装置的相同间隔采样值进行对分析，如果比值超过设定的标准值，则发出告警信号，表示信息通道有异常情况。
        采用双套集中式数字化保护装置后，不仅为保护装置自检和相互间的互检提供了便利，也将分布式装置抽象的划分为一个个LD，使每台分布式装置的自检功能、电源监测功能等全部集中在一个IED中，极大减少了监测对象，利于后期运行维护与检修，明显降低运维人员工作量。如，集中式数字化保护装置的结构比分布式更紧凑，不需要按照间隔配置相应的保护装置，这样一来，电源数量就减少了。电源状态监测是状态监测的主要对象，它的数量减少了，需要状态监测的对象自然也就减少了，便于降低运维检修工作人员的工作压力。
        结束语
        因为变电站具有智能化的特点，所以，它能够实现信息的数字化、网络通信平台化和信息共享等。在此基础上，发展二次设备的状态监测技术具有十分重要的意义。运用集中式的保护装置能够大大减少监测对象，避免监测过程中出现接连不断的烦琐问题，使得监测工作简单明了、一目了然。另外，在监测过程中，工作人员能够及时发现问题、解决问题，大大提高了工作效率，促进了变电站的健康发展。
        参考文献：
        [1]王帅，姜敏，李江林，慕宗君，俞华，原辉，李鹏程.全维度智能变电站设备状态监测关键技术研究[J].电测与仪表，2020，57（07）：82-86.
        [2]韦戈山，杨杰.智能变电站二次设备状态监测技术研究[J].中国新通信，2020，22（02）：133-134.