智能变电站二次回路在线监测技术研究

王宏伟　郑运召

摘要：本文结合智能变电站二次设备状态监测技术的现状，对二次回路进行在线监测技术的研究，监测链路是否存在异常。并进行虚端子及虚回路可视化展示，研究了链路异常定位技术方案。为验证二次设备在线监测及二次回路在线监测，构建仿真系统。模拟变电站二次回路运行状态，计算正常、异常后的二次回路特征数据，为故障分析提供数据支持。

关键词：智能变电站 二次回路 监测技术

中图分类号：TM76；TM63 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）05-0000-00

1绪论

目前智能变电站二次回路通过光缆连接，各个保护装置输入、输出端子为逻辑连接，不具可视化。同时智能变电站利用GOOSE信号传输开关量，其特点为实时联通状态可以自检。基于以上两点，实现二次回路在线监测，需要对智能变电站全站IED设备间虚端子及回路达到可视化效果，利用各个IED设备的链路告警信号及相关压板状态驱动可视化回路通断的动态展示[1]。

智能变电站运行、维护及检修人员能够在站内通过工具随时观察全站的IED设备虚端子连接情况及虚回路的可视化图面，方便快捷的了解链路是否存在异常。虚端子及虚回路可视化展示使用对象为运行和检修及厂家调试员，要求展示工具的支撑平台为手持终端[2-4]。接入方式为以太网直接连接变电站站控层网络交换机或者监控设备输出接口，SCD文件由工具本身预设完成。

2 二次回路虚拟展现和异常定位技术

全站按照层级关系将智能变电站全站虚回路展示画面示意如图1。

不同电压等级之间存在GOOSE连接情况时，画出连接示意图；如果其中一组GOOSE链路中断时，需要在示意图中用中断颜色线条标示，并标示中断符号；点击各个电压等级图标进入此电压等级的展示画面，如图2。

按照间隔为单位展示，间隔之间存在GOOSE连接情况时，画出连接示意图；

间隔之间GOOSE连接线按照实际GOOSE链路进行展示，其中一组GOOSE链路中断时，需要在示意图中用中断颜色线条标示，并标示中断符号；点击各个间隔图标进入此间隔的展示画面，如图3。

按照IED设备为单位展示，IED之间存在GOOSE连接情况时，画出连接示意图，建议左边为间隔为过程层设备；IED之间GOOSE连接线按照实际GOOSE链路进行展示，其中一组GOOSE链路中断时，需要在示意图中用中断颜色线条标示，并标示中断符号；当某个IED检修压板投入时，需要将相关的GOOSE链路使用黄色标示；点击各个IED图标进入此间隔的展示画面，如图4。

以具体IED设备为中心展示，所有虚回路按此IED按照输入、输出顺序排列。其他相关IED设备仅显示与此IED设备有连线的虚回路；部分虚回路设置相应的输入和输出压板，当压板退出时，此虚回路为断开状态；当某个IED检修压板投入时，需要将相关的GOOSE链路使用黄色标示；此界面的IED所有告警状态信息可以点击观察。

3链路异常定位技术方案

保护装置上送的GOOSE断链报文，ICD文件中其描述名称固定为“第n组GOOSE接收断链”。其中第n组的确定方法，即与实际GOOSE链路的对应关系如下图5。

站控层虚回路展示工具根据保护装置的断链描述名称获得遥信上送参引与实际GOOSE链路的对应关系。当此参引遥信上送变位时即为某个GOOSE链路通断情况变化。保护装置的SV断链方法的判别如同GOOSE。

GOOSE虚回路与GOOSE链路的差异在于，GOOSE虚回路指的是某个GOOSE链路中的每一个具体的通道。在GOOSE链路连接正常情况下，需要判别其中某个通道连接的两端设置的发送压板和接收压板是否投入，任何一个压板不投情况下，显示此通道为断开状态。

如图6，虽然线路保护IED和母线保护IED装置之间的GOOSE链路是正常连接，但是由于线路保护启动失灵出口压板退出，导致启失灵虚回路为断开状态。

站控层客户端设备能够分别获取失灵启动压板状态和失灵启动出口虚端子的连接信息，但失灵启动压板与失灵启动出口虚端子之间无关联关系模型。因此，保护程序建立输入、输出虚端子与软压板间的关联关系；ICD文件私有部分导出输入、输出虚端子参引与软压板参引的映射关系；

3.1仿真验证

为验证二次设备在线监测及二次回路在线监测，构建仿真系统。模拟变电站二次回路运行状态，计算正常、异常后的二次回路特征数据，为故障分析提供数据支持。模拟实际操作：二次回路中故障查找过程中的节点电压测量，通过电压测量判断断线位置；断线仿真功能：模拟二次回路中的断线情况，根据二次回路拓扑连接关系计算产生该类故障现象数据（节点电压），为故障查找提供支撑数据。仿真测试系统架构如图7。

3.2二次回路异常仿真

（1）装置自身异常自检告警信息组：+5电源出错、RAM出错、EEPROM出错、AD时序出错、CPU登记出错、定值自检出错、继电器回路出错。（2）外部输入信号异常。（3）二次回路异常仿真。

回路故障，测控装置产生的告警现象基本一样。但是，二次回路的故障的原因是不一样的，在对二次回路的组态展示方面不一样。

二次回路断线短路的拓扑分析和电源回路一样，可以分析出回路各个元件的属性参数，但是开路、短路、极性接反等缺算法；这种情况，被测设备工作正常，测控测到的直流数据异常，异常仿真时，只需对测控的量测值修改即可，监控能够对量测值异常给予告警，这时候回路状态也应该处于异常状态。排除故障的流程，首先查看被检测的设备是否正常，再看二次回路仿真组态图。异常启动前，量测值的设置和拓扑关系的改变，通过组态界面来完成；异常产生前，提供拓扑运算，分析回路状态，根据元件状态、回路状态、回路关联的开入开出所设定的算法，执行相关运算。根据运算结果进行下步处理：各个元件的属性，运算目的是便于学员查找问题分析，电阻分析，电压分析，功能分析；回路及元件状态，运算目的是把回路状态传给相关设备，相关元件传给仿真系统；

4结语

二次回路监测是设备状态检修重要组成部分，利用智能变电站二次智能设备（IED）如微机保护、测控等安全自动装置的自检信息，建立一整套确定二次回路实际状况的监控系统，来监测保护设备的运行状况，并以诊断回路行为来确定设备是否需要检修，达到对二次设备的异常进行提前预警，从而达到提高系统运行的安全性和稳定性的目的。

参考文献

[1]付海婴，付芳芳。继电保护二次回路检修维护中的若干问题分析[J].电力安全技术，2014， （5）：51-52. DOI：10.3969/j.issn.11-5986/N.2014.05.113.

[2]孔华东，蔡泽祥，邹俊雄.基于开关网络的继电保护二次回路逻辑的模型与算法[J].电力系统保护与控制，2004，32（10）：31-35. DOI：10.3969/j.issn.1674-3415.2004.10.008.

[3]喇晓军.继电保护二次回路故障破坏作用及提高其正确性的措施[J].科技创新与应用， 2012，（30）：137-137.

[4]王春芸.继电保护二次回路状态检测与评估[D].浙江大学，2009.