智能电网二次设备状态监测内容分析

任海清

国网山西省电力公司晋中供电公司，山西 晋中  030600

摘要：随着社会经济的不断发展，科学技术的不断提高，促使智能电网的不断增多增强。在智能电网中，二次设备不仅是为一次设备的运行提供辅助作用，而且还同时具有观察、监测以及发出报警信号等功能，因此智能电网应加强对二次设备的安全的保护和重视。

关键词：智能电网；二次设备；状态监测

引言

电网调度主站的信息一体化系统在不久的未来将包含电网二次设备的状态监测内容。根据现阶段厂站内运行的二次设备的运行情况及未来的智能化二次设备的发展趋势，介绍了电网中运行的二次设备的类型及当前运行情况，总结了现阶段二次设备系统状态监测的具体内容，提出了通过采用二次设备功耗数据进行二次设备状态监测及多数据信息源相关关联监测的方法。最后，结合主站的要求，总结了二次设备状态监测数据的应用建议。

1智能电网二次设备监测系统的设计

构建智能电网二次设备监测系统时，需要结合设备自检功能和自控特征合理开展信息分层、数据描述和服务接口对接，形成完整的信息交互系统，保证电网安全运行。（1）信息分层。智能电网二次设备监控系统主要包括站控层、间隔层和过程层三部分。站控层主要为监控计算机，能对系统数据进行计算和处理；间隔层主要为CSC-101线路保护装置，能检测智能电网线路运行状态；过程层主要为互感接口、操作开关及输配电保护元件，能及时控制异常运行线路。目前，我国二次设备监控系统主要通过IEC61850实现网络化信息分层设置，借助后台监控系统、运动机、信息保护系统、主站/厂站系统等完成数据集成处理，能在智能电网出现异常信号后及时闭锁后台。（2）数据描述。智能电网二次设备监控数据描述的过程中需要依照数据对象进行统一建模，从数据状况出发设置相应的数据对象格式，确保系统能够实现数据的顺利传输。我国二次设备监控系统设计过程中的一般数据描述主要选用IEC61850标准，在该基础上确定各服务终端的结构数据模型，分析变电网中的数据对象，并设置相应的逻辑节点。为此，可以依照数字化处理要求设置为“面向点”的抽象描述方式。如依照103规约中的信息对象描述要求，完成信息数据源的匹配，确定数据接收方及对应的智能电网工作量，实现数据的关联和交互，以降低数据管理的难度，提升系统运行维护效益。除此之外，在描述设置的过程中还需要强调数据自描述标准，依照IEC61850中面向对象的自描述指标设定对象属性，以保证智能电网能够顺利实现信息交互。（3）接口服务。智能电网二次设备监测系统接口服务设置的过程中主要通过ACSI标准实现。该标准明确了各接口型号标准，并依照通信及应用层协议需求设置接口通信规约，以保证其通信能够顺利实现。智能电网主要为Client/Server通信服务模式，通过智能数据采集完成Peer-to-Peer的信息获取，确定二次设备运行时的通信数据。与此同时，还对监测系统中的GOOSE服务内容进行设定，确定智能电网中模拟量、数字量的采集指标，以全面提升监控系统通信效益。以IEC61850中的标准而言，二次设备监测工作开展时能够通过ACSI接口设定映射，对协议站进行访问，从而完成各项服务需求。

2关于智能电网二次设备状态监测

2.1智能电网二次设备状态监测的概念

二次设备状态监测是智能电网智能设备监测的重要内容，并且其监测与一次设备的状态监测有所不同，二次设备状态监测是需要通过单独安装的监测设备来对主设备的状态进行监测，但随着科学技术的发展和成熟，二次设备的在线自检功能和通信功能也在不断强化，现阶段，智能电网通过设备自身集成的自检、通信功能也能实现对二次设备状态的监测。

2.2电网二次设备类型

传统电力系统二次设备主要包括继电保护、安全自动装置、故障录波、就地监控及远动系统。随着计算机技术、通信技术的飞速发展，基于智能电网及新能源的需要，具备新功能的二次设备不断产生。二次设备的类型越来越丰富，设备在稳定性、可靠性、集成化等方面都有显著提高，但是这同时也增加了设备自身的复杂性。智能电网的发展促使一、二次设备的进一步融合，诞生智能组件类的新型二次设备。同一电网中各个厂站并存着不同时期多个厂家的二次设备，其种类繁多，数量庞大。如何有效地管理二次设备是电力系统安全运行维护必须面对的问题。未来智能电网的发展中，二次设备概念将逐渐被智能设备组件概念所替代，即二次设备会更多地融合到一次设备中，导致二次设备的运行环境更加严酷。如何有效管理监测设备智能组件状态，如何从整体的一、二次统一模型的角度分析电力系统的设备运行状况，有效地判断出设备故障的原因和性质都需要结合二次设备自身运行状态作进一步的深入研究。

2.3智能变电站二次设备状态监测的重要性及意义

与一次设备不同的是，二次设备与电能并没有直接的接触和联系，但在作业高峰期时，二次设备可辅助一次设备更好地完成电压等级的交换任务，从而提高输送电能的安全性。因此，虽然二次设备在智能变电站中扮演着辅助的角色，但仍然对电力设备有着重要的影响。对智能变电站二次设备进行状态监测主要有以下几个方面的意义：(1)可有效减少设备各类故障的发生率：由于二次设备与电能没有直接的接触，因此当电能供应不足时，二次设备并不会受到影响。此外，状态监测系统可以根据自身的调节、保护、控制等功能对变电站系统的操控状态进行全面的跟踪，这样一来可有效降低智能变电站二次设备相关故障的发生率：(2)为系统的运行效率提供保障：对智能变电站二次设备进行监测，不仅能提升设备的运行效率，而且还能提升电力系统操控的整体质量；(3)促进问题的及时发现及处理：通过二次设备的状态监测，相关工作人员可及时发现存在的异常情况或故障，从而更好地对故障进行判断及排除。

3二次设备的典型故障

智能电网二次设备主要有保护单元、合并单元、智能终端、测控以及一些二次辅助设备。一般保护单元、测控以及二次辅助设备一般安装在主控室或二次小室，运行条件良好，不易受到外界环境的影响。合并单元和智能终端一般采用就地安装，在室外智能组柜中，运行条件恶劣，容易受外界条件影响。故障类型与故障表现及原因如下。（1）保护单元故障(测控装置)。①硬件故障：温度、电源电压、程序版本、光强、装置运行状态等。②配置异常：保护系统配置异常(定值整定异常)。③保护动作异常：保护功能逻辑异常。④SMV通信异常：光纤通信异常。⑤GOOSE通信异常：光纤通信异常。⑥MMS通信异常：网络通信异常。（2）合并单元故障。①硬件故障：温度、电源电压、程序版本、光强、装置运行状态等。②采集异常：SMV(GOOSE)报文信息。③SMV通信异常：光纤通信异常。（3）智能终端故障。①硬件故障：CPU温度过高、Flash读写出错、装置重启、电源电压异常、程序版本异常。②出口异常：智能终端不能正常出口。③采集异常：断路器等一次采集、温湿度等采集。④GOOSE通信异常：光纤通信异常。

4二次设备状态监测内容

4.1电源系统监测

电源系统发生异常状况，有可能造成二次系统的彻底崩溃，通常情况下，电源系统都是独立的，然而就二次设备系统而言，电源系统是非常重要的构成部分之一。另外，电源系统的故障率和原因，这两方面的信息同样需要统计，针对这一系统的监测内容包括：在线监视直流电源系统母线正对地绝缘、在线监视直流电源系统母线负对地绝缘、直流电源系统母线正电压、直流电源系统母线负电压、在线监视直流电源系统各支路正对地绝缘、在线监视直流电源系统各支路负对地绝缘、直流电源系统备用控制母线电压、蓄电池电压、直流电源系统合闸母线电流、蓄电池电流、蓄电池充放电记录、蓄电池温度补偿。在现实中，电源监测系统通常都会集成各式各样的霍尔传感器，在CPU的控制下运行，从而采集各方面的数据，然后运用科学的传输技术，把数据发送给告警中心。主站端和厂站端的电源系统并不是完全相同的，一般来说前者采用的是交流供电方式，驱动计算机服务器及通信设备的运行，而后者通过直流方式供电，其核心在于保持三相负载的均衡，避免供电电压出现大幅的波动，保障优质的供电。

4.2设备开入开出回路的监视

二次设备在正常运行过程中，比较难发现回路中是否有松动、接触不良等缺陷，特别是智能电网技术的推广发展使得设备安装就地化，设备处于振动、温度变化大等环境下，出现二次回路接触不良缺陷的概率非常大。如果接触不良的缺陷发生在保护出口回路上，将直接导致保护拒动。现阶段对于开入开出回路的监视一般通过双重化的采集配合数据辨识技术来实现。对于二次回路的监视问题，在数字化智能电网的进一步发展后，未来会逐步转化为对于智能组件及通信状态回路的监测。

4.3二次设备系统绝缘监视

二次电缆处在恶劣环境下，绝缘性能老化速度加快，这一问题的常用监测手段，是采用绝缘检测装置跟踪评估支路的绝缘性能，而该方法能够检测出的最大绝缘数据偏小，通常是几十KΩ，而保护装置需要回路绝缘超过1MΩ，所以这种方法在该场景下并不太适用，结合实际的需求研究新的监测方法是很有必要的。

4.4二次设备软件版本和校验码监测

为确保二次设备运行的稳定可靠、设备功能的一致性，需要有完善的二次设备软件版本和程序校验码的记录管理功能。当发生软件功能问题时，可以有选择性地要求厂家将设备召回处理。通过建立完备的软件版本监视功能，可以有效提高现场设备的管理，分类不同时期不同功能的二次设备，完善设备的历史信息管理。

4.5二次设备通信通道状态监测

变电站内布置的各种装置，比如直流屏、智能电能表等，其在运行的过程中，会利用通信网络发送遥测、遥信、遥控、故障等多方面的信息，尤其是在异常状况下，需要传输的信息更多。具体的通信方式包括：简单串行通信（如RS-232，RS-422，RS-485）、现场总线方式(CAN，longwords等)、以太网通信（电缆、光纤）。利用装置通道异常告警监视方法，可以动态的跟踪设备通信通道状况。这种方法能够自动的监视和统计设备的通信通道异常状况，提供异常告警的发生时间、状态及其持续时间等方面的信息；通道异常告警信息可以根据装置来自定义；上述数据的历史信息会被自动保存起来，方便后续的查询，以及总计发生次数和故障率等数据的计算。最后，监测信息和统计结果发送给调度端，在后续的设备考核过程中使用。

结语

加强二次设备的状态监测是智能电网综合自动化技术发展的重要环节，其不仅能对设备的运行情况、异常和故障情况以及检修试验记录等进行实时监测，为设备的运行状况提供信息基础，而且还能有效地对设备相关情况和信息进行共享和管理，提高二次设备的运行质量和效率。在新形势下，智能电网相关人员应积极加强对二次设备的状态监测，及时发现设备存在的问题并迅速做出处理，从而促进二次设备及变电站的安全、稳定运行，促进智能电网更好地发展。

参考文献

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