技术与应用
智能变电站二次设备的状态监测技术研究
张晓华１
刘跃新１
刘永欣２孙
嘉２邱俊宏２
（１．河南省电力公司，郑州４５００００；２．许继电气股份有限公司，河南许昌４６１０００） 摘要变电站的二次设备状态监测是实时监测继电保护等二次设备运行状况的重要手段，是 变电站安全、稳定，可靠运行的重要保障。随着电网规模的发展，输电线路日趋复杂，继电保护 装置也随之增多，需要监测的数据量、节点数量，通信通道量等大大增加，检修人员的工作量不 断加大．智能变电站技术的发展，特别是二次状态监测技术和集中式保护装置的应用，有效的解 决了这一问题。本文就智能变电站的二次设备状态监测技术进行研究，并提出解决方案。 关键词：智能变电站；状态监测；集中式数字化保护 Ｔｈｅ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ’ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ—ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ Ｓｍａｒｔ Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ
ｇｒｅａｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｏｖｅｒｈａｕｌｉｎｇ ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ ｗｏｒｋ ｌｏａｄ
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２０１１年第４期电气技康ｌ
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如有接收中断、丢数据帧、接收数据帧ＣＲＣ不正确 等现象，立即告警ＳＭＶ采样异常即可。 数字化智能开关的使用，使二次控制系统的操 作回路通过软件编程的方式实现智能化，本身具备 在线监测功能，继电保护状态监测不存在常规变电 站操作回路无法在线监测的瓶颈问题。 保护的投退用软压板控制，不存在常规变电站 连接片（压板）状态监测的困难。 大量光纤取代铜缆，也不再需要回路绝缘状况 监测（直流回路除外）。 强大的以太网通信技术的应用，使数字化变电 站继电保护设备的状态检修网络灵活、强壮、可靠 性高。 ４．２集中式数字化保护装置的状态监测 集中式数字化保护装置可实现多台ｌＥＤ的功 能，如图３所示的线路集中式保护装置，包括了若 干条线路的保护测控功能，为了增加可靠性和维护 方便性，即使低电压等级，集中式保护一般按双套 保护配置。相对分布式保护装置状态监测的技术实 现，集中式数字化保护装置的应用，使得整个变电 站的监测对象大大减少，而且状态监测实现也相对 简单。 以图３为例，例如对线路保护装置的线路３的 ＳＶ、ＧＯＯＳＥ通道的监测，由于集中式保护按双套 保护配置，则可采用简单的比较法：比较双套保护 装置的相同间隔（如线路插件３）的采样值，当比 值超过设定门槛时发出报警信号，据此认为其中一 条甚至两条ＳＶ通道有异常；比较两台保护装置同 一ＬＤ的ＧＯＯＳＥ信息，因为ＧＯＯＳＥ反应的是断路 器和刀闸的位置等信息，而同一时刻的断路器的位 置是一定的，因此比较法同样适用于ＧＯＯＳＥ通道 的监视。 不但双套保护配置为实现了装置自身的自检和 装置之间的互检提供便利，而且集中式保护把原来 分布式装置抽象为一个个ＬＤ，因此原来每台分布式 装置所包含的电源监测功能、装置自检功能、软压 板监测功能都集中到了一台ｌＥＤ中，这样不但减少 了监测对象，也方便了检修人员的检修维护工作， 大大减少了工作量。例如，相对于按间隔配置的保
表ｌ智能变电站的状态监测技术
检验内容 绝缘测量 同化的程 数据采集 开关量 定值 采样值 ４．１ 定期检修 方法 绝缘电阻表 掉电试验 加载试验电流、电压 通过试验检查开入、开出 核对保护运行时定值单 输入保护电流、电压大小，相位及极性检验 数字化站状态检修 方法 操作回路智能化，＝次同路由智能开关状态监测实现 程序ＣＲＣ在线凋取，异常告警 ＳＭＶ接收以太网ｕ监视、采样异常检测 ＧＯＯＳＥ收发以太网ＬＪ监视、ＧＯＯＳＥ开入异常检测 在线调取，实时评估 光纤接线，配置文件修改可监控，装置本身ＳＭＶ采样点序号检查
图４二次设备监测对象
智能变电站采用的数字化保护测控装置使二次 设备的状态监测更为全面、可靠。由表１可见，与 常规变电站相比，智能变电站的二次设备状态监测 有着明显的优势。
分布式数字化保护装置的状态监测 在智能变电站，ＩＥＣ ６１８５０标准为我们提供了
分布式保护装置实现单台ＩＥＤ的功能，以间隔 为单位，不同的间隔配置独立的继电保护装置和过 程层接口，重要间隔按双重化配置，如主变间隔、 ２２０ｋＶ级以上线路、母线间隔等。 之所以说数字化保护装置的状态监测更为容易 实现，是因为电子式互感器的应用，进入保护装置 的是光数字信号，二次电流、电压输入、ＡＤ采样 不复存在，对数字采样部分实现状态监测更加容易。 装置本身可以对接收的ＳＭＶ采样值报文进行监视，
数字化变电站的通信框架，由于采用电子式互感器 ＥＣＴ、ＥＶＴ，一次的模拟信号转换为数字信号，传 送到保护装置的是经过合并器加工的符合ＩＥＣ ６１８５０标准的以光纤为媒介的数字信号；保护动作 后输出的不再是跳合闸接点，而是光纤以太网传输 的ＧｏＯＳＥ信息，基于此标准实现继电保护状态监 测则变得较为容易实现。
２智能变电站的系统构成
智能娈屯站技术导则”惜出ｒ智能娈电站的如
Ｆ定义：震刚先进、可扦、集成、低碳、环保的智 能设备，以仝站信息数字化、通信平台网络化、信 息托宁标准化为难丰要求，Ｉ Ｉ动完成信息采集、测 量，控制、保护，｝Ｉ最和监删等基本功能，井可报 据需要支持电网宴时自动拄制、智能调辑、在线分 析决策、ｍｆⅢＩＬ动等高级功能的变电站。 智能变电站系统可分山站挡层、问隔层和过程 层．由站级总线和过程总线完成舒层的信息交互． 各层之削的联系均可采用光缆．或过程层采用光缆， 站级总线来用电缆。导蚶强调对智能变电站高级应 用功能的研究，强调互动．般网取保护的智能变电 站分层结构如图Ｉ所示，
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目前智能变电站继电保护装置需要监测的主要 对象【６．７】如图４所示，包括： （１）装置的电流、电压等ＳＶ通道的状态。 （２）装置的遥信、遥控等ＧＯＯＳＥ通道的状态。
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（３）装置直流逆变电源的状态。 （４）装置本身自检如：ＦＬＡＳＨ擦写次数统计、 扇区健康状况监测、ＲＡＭ是否出错、看门狗是否动 作、装置的重启次数等。
图３高压线路集成一体化保护
４智能变电站的二次设备状态监测
智能变电站中基于微电子、计算机技术、网络 技术的继电保护设备其强大的“自检”能力为状态 检修技术的实现提供了良好的基础。智能变电站的 继电保护装置二次电流、二次电压输入的方式不同 于常规变电站，取而代之的是光纤以太网传输的数 字采样值报文的输入：保护动作出口不再是跳闸、 重合闸接点，而是光纤以太网传输的ＧＯＯＳＥ开关 量信息。因此，二次设备的状态监测不同于一次设 备，一次设备状态监测一般都需要安装另外的监测 设备，对主设备进行监测；而二次设备由于继电保 护及安全自动装置一般都具有在线自检功能及通讯 功能，再加上考虑到二次回路的负载及安全性等因 素，一般不另外附加监测设备，属于嵌入式状态监 测。利用装置本身自检及装置之间的互相监测来实 现在线监测。因此，建立变电站二次设备在线监测 系统，必须着手开发具备全面监测状态信息的全新 的保护、自动装置及其他智能设备。
（Ｒｏｇｏｗｓｋｉ）电子互感器和耩于Ｆａｒａｄａｙ磁旋光效 应的碰光玻璃电予互感器或全光纤电子或互感器在 电力系统ｔ｝ｌ的应用带来变电站技术形态的变革。电 了互感器测量范围宽，精度高，圆没铁心＋无融饱 和现象，二次电流不会发生畸变；由于光纤数字信 号输出和信息共学技术．不再有常规ＣＴ二次负载 的担忧：电子互感器也小像常规ＣＴ揶杆需要多个 次级线嘲．体积小，重量轻．绝缘可靠。
Ｚｈａｎｇ Ｘｉａｏｈｕａｌ Ｌｉｕ Ｙｕｅｘｉｎｌ Ｌｉｕ Ｙｏｎｇｘｉｎ２ Ｓｕｎ
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（１．Ｈｅｎａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００００；２ ＸＪ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｘｕｃｈａｎｇ，Ｈｅｎａｎ ４６ １
０００）
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