德興銅礦故障綜合診斷系統的應用

夏江平

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

德興銅礦故障綜合診斷系統的應用

夏江平

（江西銅業集團公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

故障綜合診斷系統是電力系統故障信息系統的一個子系統，其作用是準確、可靠地對電網運行狀況實時監測及故障診斷，對各類故障進行有效治理。介紹了德興銅礦ZXJ-11故障綜合診斷錄波系統的應用效果及診斷數據分析的方法和結論，對德興銅礦電力系統運行狀況進行了全面數據分析，同時為變電運行人員對ZXJ-11綜合診斷系統的掌握應用提供指導和依據。極大地提高了運行人員對電力系統故障的判斷和處置能力。

故障；監測；分析；治理；ZXJ-11綜合診斷系統

1 引言

電力系統中壓電網接地故障約占全部故障的80%以上，是影響中壓電網安全運行的主要因素，由于接地現象非常復雜，特別是小電流接地系統單相接地故障時，故障電流微弱及故障點電弧不穩定等因素［1］，使得電網故障辨識及故障選線定位一直是一個難題。故障診斷系統是近年來十分活躍的研究課題之一。從本質上講故障診斷技術是一個模式分類與識別問題，即把系統的運行方式分為正常和異常兩類，而異常的信號樣本又屬于哪個故障，這又是一個模式識別問題。近年來故障診斷技術得到了深入廣泛的研究，提出了眾多可行的方法，采用的原理主要有幅值法、相位法、群體比幅比相法、五次諧波法、首半波法等。這類裝置存在的主要問題有：整定困難，受系統運行方式、線路長度、故障時刻及位置、諧波干擾等因素的影響，誤判率高。采用基于故障過程分析的辨識方法的ZXJ-11綜合故障診斷及錄波裝置用高端32位600MHz DSP（數字信號處理）技術及雙CPU的硬件設計，對故障前后的波形進行長周期，高精度錄波，實現電網的故障辨識及單相接地選線［2］，對中壓電網的供電安全可靠意義重大。

2 故障綜合診斷裝置的運行情況

德興銅礦35kV及以下系統供電線路分布廣泛且復雜，線路數量多且長度較長。線路故障率較高，尤其架空線路的永久性及瞬時性接地故障尤為突出。隨著故障診斷及選線系統的發展，德興銅礦對小電流選線系統進行過多次的改造試驗，多數選線裝置原理均存在誤判現象，最終導致不得不采取線路逐條試拉的方法進行故障排除。通過對選線原理及現場應用實踐進行考證后，于2012年分別在德興銅礦大山220kV變電站、冷坑110kV變電站及采場35kV變電站采用了ZXJ-11綜合故障診斷及錄波裝置［3］，通過近2年的運行實踐，取得了較好的效果。

3 實現方案

冷坑110kV變電站及采場35kV變電站故障綜合診斷及錄波系統主要應用于6kV系統，以上兩個變電站主接線方式6kV均采用單母分斷方式，冷坑變電站6kV一段支路16條，二段支路13條。2012年之前6kV分列運行，母聯開關分斷。2013年開始6kV并列運行，母聯合位。根據現場實際情況設計完整的二次回路圖。對每條支路均重新安裝零序電流互感器。將零序信號接入裝置。各段母線的零序開口電壓及相電壓信號接入裝置［4］。母聯開關輔助常開接點接入裝置。裝置電源采用變電站直流系統DC220V可靠供電。

大山220kV變電站由于35kV支路較多，較以上兩變電站多增加了35kV系統信號的接入。保證了全站的小電流系統故障的實時監測和診斷。

大山220kV變電站、冷坑110kV變電站均為綜自站，ZXJ-11綜合故障診斷及錄波通過RS-232串口及以太網絡接入變電站綜自后臺，便于及時監測。采場35kV變電站沒有實現綜自改造，將ZXI-11綜合故障診斷及錄波系統報警音響信號接入主控室［5］，便于報警提示。

圖1 與綜自后臺對接方案

4 應用數據分析

經過近2年的運行，故障記錄700多起，由于采場35kV變電站架空出線較多，線路通道復雜，發生故障率相對較高，占所有記錄故障約80%。其他兩變電站出線運行環境較好，故障率相對較低。由于故障數據較多，本次數據分析，僅分別針對采場變電站、大山變電站、冷坑變電站在2014年1月到2014年5月綜合診斷裝置采集到的典型故障數據進行。

4.1 采場變電站數據分析

采場變電站2014年1月3日到2014年4月18日全部故障記錄如表1。

表1 全部故障記錄表

典型故障1。

此次故障發生于2014年2月17日，開始于12時44分52秒，結束于12時50分01秒，共持續309s。裝置診斷為“母段二、支路624（北環線）支路接地”。故障診斷正確。

故障時的波形如圖2。

從故障電流波形可以看出，故障發生后，624北環線在接地時故障電流最大，方向也與其他方向相反。因此，624北環線正是接地支路。而由電壓波形可見，故障是發生時，A相電壓降低但并不為0，因此是A相高阻接地。

典型故障2。

此次故障發生于2014年2月19日，開始于1 時20分22秒，結束于1時37分3秒。在此時間段內，發生了多次瞬時故障，最終在1時22分4秒發展為穩定故障［6］。對這些故障，裝置診斷為“母段二 、支路622（破碎專線）支路接地”。故障診斷正確。

此時間段內的故障列表如表2。

其中最后的穩定故障時長899s，故障時的整體波形如圖3。

從故障時U0電壓波形可以見，本次故障確實是多次瞬時故障持續發展形成的穩定接地。將上圖中的“穩定故障區段”放大后，波形如圖4。

從故障電流波形可以看出，故障發生后，622破碎專線在接地時故障電流最大，方向也與其他方向相反。因此，622破碎專線正是接地支路。而由電壓波形可見，故障發生時，A相電壓降低但并不為0，因此是A相高阻接地。

圖2 故障時波形

圖3 故障時整體波形

表2 故障表

（續表）

圖4 故障時電流波形

4.2 大山變電站數據分析

大山變電站2014年1月15日到2014年3月28日全部故障記錄如表3。

表3 故障記錄表

此次故障發生于2014年2月28日，開始于12 時24分14秒，結束于12時24分14秒，為一次瞬間接地。裝置診斷為“35kV母段一、35kV母段二、支路328半自磨二線支路接地”。故障診斷正確。

從圖5故障電壓波形可以看出，故障發生時，35kV一段的U0與35kV二段的U0信號有較大差異。而此時35kV一段與二段的三相電壓波形基本是相近的。因此零序電壓信號的差異應該是零序PT異常造成的。

4.3 冷坑變電站

冷坑變電站的故障較少，集中發生于2014年2月20日，開始于9時56分55秒，結束于9時57分36秒。在此時間段內，共發生了多次瞬時故障。對這些故障，裝置診斷為“母段一母段二母線故障”［6］。故障診斷正確。

此時間段內的故障列表如表4。

其中9時67分16秒的故障波形如圖6。

從故障電流波形可以看出，故障發生時，全部支路的電流均同向，因此可以確認是母線接地。

經過以上數據分析可以看出，采場35kV變電站及冷坑110kV變電站裝置運行正常，而大山220kV變電站35kV一段與二段的零序PT信號在同時存在故障錄波時，信號存在較大差異，建議檢查零序PT。2014年10月大山220kV變電站檢修期間對35kV零序PT進行了檢查重新接線，對存在的問題進行了徹底消除。

圖5 故障時電壓波形

圖6 處理后錄波波形

表4 故障記錄表

5 結語

ZXJ-11故障綜合診斷錄波裝置具有完整的故障錄波功能，強大的故障辨識功能以及可靠的通信報警功能，可為現場運行人員提供報警及故障判斷依據，可為技術人員進行事后電網事故分析提供依據和分析工具，大大提高了工作效率。其良好的應用效果在德興銅礦電力系統得到了充分體現，具有推廣價值。

［1］章堅民, 姜健寧, 趙舫, 等. IEC61850在繼電保護故障信息處理子站系統中的應用[J]. 電力系統自動化, 2003(13):10-12.

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Application of Comprehensive Fault Diagnosis System of Dexing Copper Mine

XIA Jiang-ping
（Jiangxi Copper Corporation Dexing Copper Mine, Dexing 334224, Jiangxi, China）

The integrated fault diagnosis system is a sub system of power system fault information system, with accurate, reliable for real-time monitoring and fault diagnosis of power grid, to control various types of faults effectively. This paper introduces ZXJ-11 proceedings of Dexing Copper Mine comprehensive fault diagnosis method and conclusion and analyzes the comprehensive data of electric power operating system status, provides the guidance and basis for the substation operation staff to master the application of ZXJ-11 comprehensive diagnosis system. The judgment and disposal capacity of the power system fault operation personnel are greatly improved.

fault；monitoring；analysis；control；ZXJ-11 comprehensive diagnosis system

TD613

B

1009-3842（2015）01-0089-05

2014-11-24

夏江平（1971-），男，江西余江人，本科，電氣工程師，從事電氣技術工作。E-mail: 59743766@qq.com