變電站故障錄波系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

國網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司 張小洪

?

變電站故障錄波系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)踐

國網(wǎng)江西省電力公司萍鄉(xiāng)供電分公司 張小洪

【摘要】隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，區(qū)域電網(wǎng)互連趨勢的到來，電力系統(tǒng)的行為越來越復(fù)雜。因此，豐富詳盡的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，特別是故障數(shù)據(jù)，具有十分重要的意義。它們反映了系統(tǒng)故障時的真實(shí)狀況，進(jìn)而能夠?qū)收显蜃鞒稣_分析。并檢驗(yàn)相應(yīng)保護(hù)與自動裝置的動作行為。因此，變電站故障錄波系統(tǒng)作為電力系統(tǒng)暫態(tài)過程的記錄裝置，愈來愈凸顯其重要性。文章在認(rèn)識變電站故障錄波系統(tǒng)重要作用及應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際對變電站故障錄波系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】變電站；故障錄波；電力系統(tǒng)

1　故障錄波系統(tǒng)的作用

（1）為電力系統(tǒng)的事故分析提供基本依據(jù)。電力系統(tǒng)規(guī)模龐大，故障機(jī)理復(fù)雜，同時配備有為數(shù)眾多的保護(hù)與自動控制裝置，因此，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，如何快速、準(zhǔn)確地確定故障原因是運(yùn)行現(xiàn)場面臨的一個突出問題。故障錄波系統(tǒng)可真實(shí)記錄系統(tǒng)在故障期間各電氣量的變化過程以及相關(guān)控制設(shè)備的動作行為，從而為事故分析和保護(hù)與安全自動裝置的動作行為分析提供基本依據(jù)。

（2）改進(jìn)保護(hù)與控制原理。由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和故障因素的多樣化，以及人們對故障機(jī)理認(rèn)識的局限性，現(xiàn)有的繼電保護(hù)和自動控制裝置雖經(jīng)過認(rèn)真細(xì)致的研究，但仍可能存在原理缺陷。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故時，可能造成裝置的誤動或拒動。借助故障錄波系統(tǒng)所記錄的故障數(shù)據(jù)，有助于深化對系統(tǒng)故障機(jī)理的認(rèn)識，進(jìn)一步改善和提高保護(hù)和自動控制裝置的性能。

（3）發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備缺陷，及時消除隱患。在超高壓電力系統(tǒng)中，有的一次設(shè)備如高壓斷路器存在缺陷，平時難以發(fā)現(xiàn)，而這些缺陷將在不同程度上危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。例如，在我國電力系統(tǒng)中，曾從故障錄波圖中發(fā)現(xiàn)有的斷路器合閘時多次跳躍。通過對錄波圖的分析，即可發(fā)現(xiàn)這些隱患，并及時予以消除，保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

（4）完善實(shí)驗(yàn)手段，提高實(shí)驗(yàn)效率。繼電保護(hù)與安全控制裝置的研究與開發(fā)是一項實(shí)踐性很強(qiáng)的工作。目前所采樣的實(shí)驗(yàn)手段一般為靜態(tài)測試和動模試驗(yàn)，而在原理性的研究方面，主要依賴于數(shù)字仿真方法。顯然，上述研究和實(shí)驗(yàn)方法與真實(shí)系統(tǒng)的實(shí)際情況存在差異，故障錄波系統(tǒng)所記錄的故障錄波數(shù)據(jù)可以彌補(bǔ)這方面的不足。隨著故障記錄數(shù)據(jù)的不斷積累，直接利用錄波數(shù)據(jù)對保護(hù)和自動控制裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和測試將逐步引起研發(fā)和運(yùn)行人員的重視，有助于提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)效率。

2　故障錄波裝置的分類及應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)國家電力系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我國常用的故障記錄設(shè)備可以分為三類：用于暫態(tài)過程，用于動態(tài)過程，和用于長過程動態(tài)的故障記錄裝置。目前在電力系統(tǒng)中普遍采用的故障錄波器及事件順序記錄儀均屬于故障動態(tài)過程記錄裝置，它要求記錄因短路、振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統(tǒng)電流、電壓及其導(dǎo)出量的全過程變化現(xiàn)象。

從應(yīng)用情況看，經(jīng)過多年的發(fā)展，變電站故障錄波裝置已基本能滿足變電站故障記錄與分析的要求?，F(xiàn)有的故障錄波裝置可以監(jiān)測線路的電壓、電流、有功潮流、母線電匿及頻率，記錄故障時線路的電壓、電流和高頻通道信號的變化情況以及變壓器分接頭位置及保護(hù)與自動裝置的動作行為等：分析功能也在逐步拓展中，除可完成故障測距、諧波計算以及波形顯示和編輯外，某些裝置也增加了保護(hù)動作特性分析等功能。

但變電站微機(jī)故障錄波裝置在應(yīng)用中存在的突出問題是，故障定位精度受接地電阻、系統(tǒng)運(yùn)行方式以及線路分布電容的影響較大，在許多情況下，定位精度難以滿足工程應(yīng)用要求。其次，故障錄波裝置大多采用就地一對一的獨(dú)立管理模式，與變電站的綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)系較弱，難以實(shí)現(xiàn)集中管理和數(shù)據(jù)共享。此外，各廠家的故障錄波裝置尚未形成統(tǒng)一的通信規(guī)約，使得上級調(diào)度部門難以對各變電站的錄波裝置進(jìn)行統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)分析，這些需要在今后的研發(fā)工作中逐步加以解決。

綜上所述，盡管目前電力系統(tǒng)故障錄波裝置在開發(fā)和應(yīng)用方面已取得了長足進(jìn)步，但也存在許多問題有待解決。因此，如何綜合考慮變電站錄波的應(yīng)用要求，解決上述存在的問題，提高應(yīng)用性能，從通用性的角度研制開發(fā)新一代變電站錄波系統(tǒng)，無疑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景，接下來文章對一種具有通用性特點(diǎn)的電力系統(tǒng)故障錄波裝置的應(yīng)用進(jìn)行分析，以測試該系統(tǒng)的各種功能。

3　變電站故障錄波系統(tǒng)的應(yīng)用分析

3.1通用性變電站故障錄波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

本系統(tǒng)采用了模塊化、層次化的系統(tǒng)設(shè)計，整個系統(tǒng)可分為三部分：下層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、上層機(jī)管理系統(tǒng)和故障數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)。

下層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要進(jìn)行輸入信號的離散采樣、數(shù)值計算、故障的檢測判斷、記錄數(shù)據(jù)的保存上傳，同時也需要接受來自上層機(jī)下達(dá)的各種命令，并實(shí)時的完成相關(guān)具體操作。上層機(jī)管理系統(tǒng)主要完成裝置的運(yùn)行管理和調(diào)試管理，以及與遠(yuǎn)方調(diào)度的通信。故障數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)能自動識別穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)文件和故障數(shù)據(jù)文件，并分別進(jìn)行分析。為了適應(yīng)運(yùn)行現(xiàn)場的不同應(yīng)用要求，故障綜合分析系統(tǒng)除可在線使用外，也可作為獨(dú)立的分析系統(tǒng)使用。各分析功能可根據(jù)實(shí)際需要靈活配置。

3.2通用性變電站故障錄波系統(tǒng)應(yīng)用分析

軟件功能應(yīng)用主要用于各種啟動方式運(yùn)行以及數(shù)據(jù)記錄格式的準(zhǔn)確性和可靠性，特別突變量啟動的精度。主要內(nèi)容包括：相量突變量啟動：包括電壓、電流相量突變量啟動；序量突變量啟動：包括電壓、電流的正序和負(fù)序突變量啟動；頻率啟動：超頻、低頻以及頻率變化率啟動；發(fā)電機(jī)逆功率啟動；長期低壓啟動；手動啟動：遠(yuǎn)方啟動。

3.2.1相量突變量啟動

將電壓突變量的啟動整定值設(shè)為5V，電流突變量啟動整定值設(shè)為0.5A。給通道突然輸入信號或突然清除信號時裝置均能可靠動作，說明突變量啟動判據(jù)正確，而且其精度可以達(dá)到2％，可很好滿足監(jiān)測記錄的要求。

3.2.2序量突變量啟動

只加發(fā)電機(jī)和變壓器的A相電壓和電流，這樣計算出來的正、負(fù)序分量都為所加電壓、電流相量的三分之一，由此得到故障判斷所需的序分量。設(shè)定電壓序量突變量整定值為5V，電流序量突變量整定值為O.5A。結(jié)果表明序量突變量判據(jù)正確，啟動可靠，判據(jù)精度分別為2％。

3.2.3頻率啟動

對裝置施加5v電壓，增大輸入電壓頻率，使其大于超頻定值，裝置可靠啟動；降低輸入電壓頻率，使其小于超頻定值，裝置可靠啟動；均勻改變交流電壓的頻率，使其大于頻率變化率定值，裝置可靠啟動。

3.2.4逆功率啟動

給發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓和電流通道通以三相對稱信號，改變電流超前電壓的角度，當(dāng)該角度位于90度～270度區(qū)間時，裝置可靠錄波啟動。

3.2.5長期低壓啟動

當(dāng)檢測到發(fā)電機(jī)機(jī)端或變壓器高壓側(cè)電壓正序分量低于整定值時，說明機(jī)組運(yùn)行電壓偏低，將啟動錄波，并按ABCDEF段來記錄數(shù)據(jù)。設(shè)定正序低量啟動定值為10V，當(dāng)輸入電壓信號有效值為29.85V，即正序電壓為9.95V啟動錄波，精度為O.5％。

3.2.6手動啟動

當(dāng)按下下層機(jī)面板上的手動啟動按鈕時，錄波啟動燈和手動啟動燈同時點(diǎn)亮，裝置開始錄波。數(shù)據(jù)記錄結(jié)束后自動上傳文件，經(jīng)分析，數(shù)據(jù)記錄正確無誤。當(dāng)選中監(jiān)控菜單選項中的手動啟動命令時，下層機(jī)也開始錄波，錄波啟動燈和手動啟動燈同時點(diǎn)亮，數(shù)據(jù)記錄正確。

上述應(yīng)用情況表明，通用型微機(jī)監(jiān)錄系統(tǒng)動作可靠，記錄數(shù)據(jù)完整功能豐富，具有很高的推廣應(yīng)用價值。

4　結(jié)語

文章在認(rèn)識當(dāng)前電力系統(tǒng)變電站故障錄波系統(tǒng)的作用和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，簡要對新一代的變電站故障錄波系統(tǒng)進(jìn)行概述，著重對其相關(guān)功能應(yīng)用情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明該系統(tǒng)在傳統(tǒng)故障錄波裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)和功能擴(kuò)展，可較好滿足電力系統(tǒng)綜合自動化發(fā)展的要求以及未來電氣設(shè)備狀態(tài)檢修(優(yōu)化檢修)的需要，文章的分析有利于相關(guān)電力工作者更加深入的了解變電站故障錄波系統(tǒng)，以促進(jìn)改項技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]丁俊健,陸于平.COMTRADE99版新標(biāo)準(zhǔn)在大型發(fā)變組故障錄波分析軟件中應(yīng)用研究[J].電力自動化設(shè)備,2001,21(11).

[2]曲春輝,張新國.焦彥軍一種新型發(fā)變組微機(jī)故障錄波裝置的設(shè)計[J].電工技術(shù),2003(12).

[3]涂崎,吳蓉,徐丙華.故障錄波器的應(yīng)用實(shí)踐[J].華東電力,2007,35(5).