基于遙測(cè)數(shù)據(jù)的變電站故障分析應(yīng)用

趙 哲，李 爭(zhēng)，楊 雪，孟 華，黃公發(fā)，鄭毅琳，任有剛

（1.河北科技大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河北石家莊 050018；3.秦皇島電力公司，河北秦皇島 066000）

當(dāng)今社會(huì)，電能已經(jīng)成為生活中必不可少的能源。供電與用電雙方對(duì)電能的精確計(jì)量、供電質(zhì)量的保證也越來(lái)越重視［1－2］。變電站是電能管理控制和傳輸中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，中國(guó)的變電站經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)達(dá)到一定水平。在電力調(diào)度、運(yùn)行系統(tǒng)中，工作人員可通過(guò)對(duì)電力自動(dòng)化系統(tǒng)采集到的遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)來(lái)判斷電網(wǎng)的運(yùn)行情況。隨著自動(dòng)化設(shè)備的增加，變電站與調(diào)度中心之間傳送信息的需求和傳輸信息的方式也不斷增加。如今，遙測(cè)作為一種使用方便、數(shù)據(jù)傳輸快速的信息傳送方式，在電網(wǎng)控制中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，但遙測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的各種故障給電網(wǎng)自動(dòng)化控制帶來(lái)一定的負(fù)面影響。為此，及時(shí)判斷遙測(cè)數(shù)據(jù)正確性，并通過(guò)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并快速找到故障點(diǎn)成為現(xiàn)代變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證［3－4］。

1 遙測(cè)數(shù)據(jù)的采集

電力系統(tǒng)中遙測(cè)數(shù)據(jù)的檢測(cè)采用地區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在各電壓等級(jí)的電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都安裝了檢測(cè)設(shè)備，通過(guò)采集各節(jié)點(diǎn)的遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，來(lái)確定電網(wǎng)中存在的故障。地區(qū)電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制系統(tǒng)主要對(duì)以下幾種數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)［6－8］。

1）變壓器 通過(guò)測(cè)量變壓器的有功功率、無(wú)功功率、母線電壓、接頭檔位和各側(cè)電流值等，確定變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，各側(cè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及各側(cè)母線狀態(tài)；

2）電容器 采集電容器開(kāi)關(guān)上的有功功率、無(wú)功功率和電流值等；

3）線路 采集流經(jīng)線路的電流值和該線路的有功功率、無(wú)功功率。

2 遙測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)例

2.1 遙測(cè)數(shù)據(jù)分析

實(shí)例取自某電力公司110kV 變電站在更換了原有2號(hào)主變壓器后，對(duì)全站的遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)。在遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備升級(jí)前，工作人員在調(diào)度端發(fā)現(xiàn)遙測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，地區(qū)系統(tǒng)向調(diào)度中心進(jìn)行匯報(bào)，要求排除故障。該站110kV 部分采用外橋接線方式，兩臺(tái)主變壓器同時(shí)運(yùn)行，110kV，35kV，10kV 全部合環(huán)運(yùn)行，運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1，表2，表3所示。

表1 主變壓器部分運(yùn)行數(shù)據(jù)Tab.1 Operational data of main transformer

表2 35kV 部分運(yùn)行數(shù)據(jù)Tab.2 Operational data of 35kV

表3 10kV 部分運(yùn)行數(shù)據(jù)Tab.3 Operational data of 10kV

根據(jù)上述數(shù)據(jù)得出該站當(dāng)時(shí)潮流圖，見(jiàn)圖1。

圖1 潮流圖Fig.1 Power flow analysis

根據(jù)表1～表3的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出兩個(gè)變壓器的數(shù)據(jù)。依據(jù)華北網(wǎng)局用于潮流計(jì)算的各電壓等級(jí)和基準(zhǔn)電流的規(guī)定，可得用于該計(jì)算分析的基準(zhǔn)電流為110kV 側(cè)基準(zhǔn)電流為5.02A，35kV 側(cè)基準(zhǔn)電流為15.6A，10kV 側(cè)基準(zhǔn)電流為55A。對(duì)于一號(hào)變壓器，首先分析101側(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)遙測(cè)數(shù)據(jù)顯示的P，Q，Ia具體數(shù)值，計(jì)算出該側(cè)的視在功率，由視在功率得出計(jì)算電流，并與Ia進(jìn)行比較，得出電流誤差，即

由式（1）可計(jì)算出301，501 各側(cè)數(shù)據(jù)，如表4所示。

表4 301，501側(cè)數(shù)據(jù)Tab.4 Computation data of 301，501

同理二號(hào)變壓器各側(cè)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 102，302，502側(cè)數(shù)據(jù)Tab.5 Computation data of 102，302，502

2.2 故障處理

通過(guò)對(duì)變電站線路的現(xiàn)場(chǎng)檢查，施工人員發(fā)現(xiàn)了故障點(diǎn)，故障產(chǎn)生原因即10kV 母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)側(cè)缺少B 相測(cè)量電流，將該故障排除后，電力控制系統(tǒng)恢復(fù)了正常，施工人員再次進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，分析結(jié)果正常，故障排除后的潮流圖見(jiàn)圖2。

圖2 故障排除后的潮流圖Fig.2 Power flow analysis after troubleshoot

1）502 側(cè) 該側(cè)計(jì)算視在功率為12.78 MVA計(jì)算電流為703A，與實(shí)際顯示電流715A 相差較小，由此判斷該間隔恢復(fù)正常。

2）10kV 側(cè) 該側(cè)流入母線有功為6.74 MW，流出母線有功為6.70 MW，不平衡有功功率為0.04 MW，因此判斷10kV 系統(tǒng)有功平衡。

3）35kV 側(cè) 該側(cè)流入母線有功26.39 MW，流出母線有功26.8 MW，不平衡有功功率為0.41 MW，因此35kV 系統(tǒng)有功平衡。

通過(guò)分析故障排除后各側(cè)母線的功率平衡情況，可以看出系統(tǒng)運(yùn)行正常，故障已排除。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的容量和規(guī)模逐漸增大，使系統(tǒng)運(yùn)行和結(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜，對(duì)電力調(diào)度人員來(lái)說(shuō)解決遙測(cè)精度不高、遙控功能不可靠的問(wèn)題成為一大難點(diǎn)［9－10］。因此，對(duì)遙測(cè)信息進(jìn)行整合與處理對(duì)于信息量大的變電站自動(dòng)化控制系統(tǒng)至關(guān)重要要。通過(guò)對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)的采集與分析，及時(shí)的排除了線路中的故障，保障了電力傳輸?shù)姆€(wěn)定。

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