淺析故障錄波組網(wǎng)的應(yīng)用研究

摘要：通過對故障錄波器的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，介紹了故障錄波系統(tǒng)子站組網(wǎng)方案和故障錄波組網(wǎng)的應(yīng)用，最后展望了故障錄波器的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：故障；錄波；組網(wǎng)

作者簡介：李佳（1982-），男，四川仁壽人，四川攀枝花電力局，工程師。（四川 攀枝花 617067）

中圖分類號：TM40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0197-02

一、故障錄波器的應(yīng)用現(xiàn)狀

安全自動裝置和微機(jī)型保護(hù)以及故障錄波器都在電力系統(tǒng)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用，它們?yōu)楣收箱洸ㄆ餍畔⑻峁┝藰O大的可能。此外，隨著目前以光為媒介的新通信產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)也得到了前所未有的發(fā)展和建設(shè)，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的容量和規(guī)模都在不斷地擴(kuò)大，這些條件都使電網(wǎng)的安全運(yùn)行得到了充分的保障，并且實現(xiàn)了電網(wǎng)故障快速恢復(fù)功能。故障錄波信息管理系統(tǒng)對各個故障錄波裝置都可以進(jìn)行在線健康檢測和監(jiān)視，為故障錄波信息提供了一個可靠的平臺，能夠幫助調(diào)度端以及變電快速做出事故的處理方案，同時也為故障的定位提供了更為準(zhǔn)確的信息。它可以對生產(chǎn)當(dāng)中的管理決策和調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化，防止因誤判斷所帶來的巨大事故，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備事故的超前控制，最大限度地降低事故造成的損失。

隨著我國科技的迅猛發(fā)展，電力企業(yè)逐漸進(jìn)行變電光纖化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)，發(fā)展通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換技術(shù)，為故障錄波信息系統(tǒng)的統(tǒng)一通訊模式和專用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提供了非常有利的條件。大多數(shù)電網(wǎng)公司也都開始和生產(chǎn)故障錄波器的廠家聯(lián)手建立故障錄波信息系統(tǒng)，把所采集到的信息以WEB的形式發(fā)送到內(nèi)網(wǎng)當(dāng)中。

二、故障錄波系統(tǒng)子站組網(wǎng)方案

220kV和330kV變電站要能夠同時接入電網(wǎng)繼電保護(hù)和綜自系統(tǒng)以及故障信息系統(tǒng)，然而由于國家電網(wǎng)公司對故障信息系統(tǒng)子站和電網(wǎng)的機(jī)電保護(hù)組網(wǎng)方案并沒有具體的規(guī)定，因此，對電網(wǎng)子站組網(wǎng)所采用的方式是以下幾種：

1.錄波器裝置與故障信息子站系統(tǒng)單獨(dú)組網(wǎng)

綜自系統(tǒng)所采用的組網(wǎng)方式是錄波器裝置和雙網(wǎng)組網(wǎng)進(jìn)行單獨(dú)組網(wǎng)，當(dāng)綜自系統(tǒng)使用雙網(wǎng)接入以后，再把所保護(hù)的信息傳給故障信息子站系統(tǒng)或者是電網(wǎng)的機(jī)電保護(hù)。與此同時，故障信息子站系統(tǒng)和電網(wǎng)的繼電保護(hù)再和錄波器進(jìn)行組網(wǎng)。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)有：能夠?qū)Y源進(jìn)行合理地利用，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；綜自系統(tǒng)采用的是雙網(wǎng)接入的方式，能夠充分地體現(xiàn)出綜自系統(tǒng)的重要性，從而能夠使綜自系統(tǒng)正常運(yùn)行。

缺點(diǎn)有：故障信息子站系統(tǒng)和電網(wǎng)繼電保護(hù)當(dāng)中的數(shù)據(jù)都要依靠綜自系統(tǒng)，導(dǎo)致信息上傳受到干擾。

2.故障信息系統(tǒng)以及電網(wǎng)繼電保護(hù)雙網(wǎng)組網(wǎng)

故障信息系統(tǒng)以及電網(wǎng)繼電保護(hù)采用雙網(wǎng)組網(wǎng)的方式，故障信息子站系統(tǒng)以及電網(wǎng)繼電保護(hù)通過雙網(wǎng)的方式接入之后，再通過保護(hù)信息的方式傳送給綜自系統(tǒng)。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

該組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)有：使用雙網(wǎng)接入，能夠使保護(hù)裝置和系統(tǒng)的通訊更加穩(wěn)定。

缺點(diǎn)有：子站如果發(fā)生故障，綜自系統(tǒng)不能夠及時獲取保護(hù)信息；綜自系統(tǒng)要保護(hù)信息就要完全依賴于故障信息子站系統(tǒng)和電網(wǎng)繼電保護(hù)，綜自系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)屬于一類數(shù)據(jù)，但是電網(wǎng)的繼電保護(hù)以及故障數(shù)據(jù)是二類數(shù)據(jù)，因此，二類數(shù)據(jù)區(qū)當(dāng)中的內(nèi)容發(fā)送到一類數(shù)據(jù)區(qū)是不符合運(yùn)行規(guī)定的；故障信息子站系統(tǒng)和綜自系統(tǒng)在規(guī)約方面存在有不符合操作的問題。

3.獨(dú)立組網(wǎng)

將電網(wǎng)繼電保護(hù)以及綜自系統(tǒng)、故障信息系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立組網(wǎng)。目前，這種組網(wǎng)方式已經(jīng)在多家變電站投入使用，組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

這種系統(tǒng)自從投入使用以來就得到了良好的運(yùn)行效果，不僅為變電站電網(wǎng)故障提供了及時準(zhǔn)確的依據(jù)，而且也加快了故障處理的速度，及時恢復(fù)供電。

這種組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)有：網(wǎng)絡(luò)通道和通信接口都比較獨(dú)立，在信息上傳的時候不但不會影響到綜自四遙功能的可靠性，而且也不會受到綜自系統(tǒng)的影響；數(shù)據(jù)源來自錄波器裝置、測控裝置以及自保護(hù)裝置，可以實現(xiàn)當(dāng)前運(yùn)行定值和瞬時采樣值等等；能夠?qū)Ω鱾€通道的狀況進(jìn)行檢測，而且數(shù)據(jù)上傳也比較快速。

缺點(diǎn)是：目前，大多數(shù)的保護(hù)裝置都采用的是雙口通訊的模式，因此電網(wǎng)繼電保護(hù)、綜自系統(tǒng)以及故障信息系統(tǒng)只能夠接入到一個通信口當(dāng)中。而且，綜自系統(tǒng)的接入也要采用雙網(wǎng)的方式接入，這造成了一定的難度。

三、故障錄波組網(wǎng)的應(yīng)用

利用web服務(wù)器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

故障信息的發(fā)布軟件是從故障錄波器聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中獲取數(shù)據(jù)，并經(jīng)過故障信息發(fā)布軟件分析之后寫入數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。在用戶使用瀏覽器訪問信息并且發(fā)布站點(diǎn)的時候，則運(yùn)行在調(diào)度中心的web服務(wù)器當(dāng)中的RIA服務(wù)程序?qū)?shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，再將所需要修改的信息發(fā)送到客戶的瀏覽器端。

該系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是web訪問服務(wù)器利用RIA技術(shù)的web后端程序，主要負(fù)責(zé)的是按照用戶的需求生成檢索頁面；和故障信息主站通訊程序集成在一起的發(fā)布程序，主要負(fù)責(zé)的是把錄波信息生成框架的形式，添加到檔案記錄當(dāng)中；被下載到客戶微機(jī)當(dāng)中的web前端程序當(dāng)中，并且能夠提供波形顯示分析功能的Flash控件，主要負(fù)責(zé)的是波形的分析和顯示。

1.實現(xiàn)策略

（1）雙端測距算法。基于參數(shù)估計的雙端測距算法，是建立在輸電線路分布參數(shù)模型的基礎(chǔ)上的。主要是將線路的故障測距和正序參數(shù)以及兩端不同步誤差當(dāng)作未知量，通過發(fā)生故障的時候前后輸電線路兩端的電壓流相量來對應(yīng)非線性的方程獲取未知量。實際數(shù)據(jù)和EMTP仿真結(jié)果之間所得到的數(shù)據(jù)都表明，這種算法和不帶參數(shù)的估計算法測距相比，其精度有明顯的提高。特別是在線路所得到的參數(shù)不準(zhǔn)確的情況下，這種算法所得到的參數(shù)具有一定的測距精度和適應(yīng)能力。

線路參數(shù)的不準(zhǔn)確是影響測距精度的一個重要的因素，而這種算法能夠首先考慮到線路參數(shù)可能偏離實測值的特點(diǎn)，把故障測距和參數(shù)估計兩者結(jié)合在一起，能夠取得良好的效果。

（2）用Flex開發(fā)web頁面。用Flex開發(fā)一個web頁面生成程序，根據(jù)所預(yù)測的符合約定格式的模板生成一個網(wǎng)頁。每個錄波數(shù)據(jù)都負(fù)責(zé)對應(yīng)一套框架結(jié)構(gòu)的頁面，而這些頁面能夠從不同的角度來描述故障，分別是：波形分析頁、故障報告頁、相關(guān)信息頁等等。在這其中，故障報告頁是由錄波器所產(chǎn)生的分析和測距結(jié)果以及位圖格式的錄波圖所組成的。波形分析頁運(yùn)用Flash控件作為錄波數(shù)據(jù)，它能夠提供各種各樣的波形分析功能。發(fā)布人員把相關(guān)信息輸入到本次故障的雙端測距結(jié)果和保護(hù)動作情況以及事故處理結(jié)論當(dāng)中。

四、應(yīng)用展望

故障錄波器作為電力故障分析的一個重要系統(tǒng)，它的應(yīng)用研究也都在不斷地深入，并且盡可能的彌補(bǔ)監(jiān)控系統(tǒng)方面的不足。目前，在我國有明確的相關(guān)規(guī)定不能夠?qū)㈦娏ΡO(jiān)控系統(tǒng)和企業(yè)內(nèi)部的廣域網(wǎng)或者是局域網(wǎng)連接，這就為企業(yè)的內(nèi)部人士了解企業(yè)的電力生產(chǎn)情況而造成一系列的麻煩。故障錄波器作為一個完全獨(dú)立控制系統(tǒng)的裝置，它能夠滿足電力系統(tǒng)二次系統(tǒng)安全防護(hù)的需求，并且可以及時地反映電廠各個設(shè)備的狀況。故障錄波和GPS有效地連接在一起能夠滿足高速光纖的傳輸速度，可以取代電力系統(tǒng)當(dāng)中使用電力系統(tǒng)功角監(jiān)控系統(tǒng)的方式。

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）