變電站故障錄波系統的應用實踐

國網江西省電力公司萍鄉供電分公司 張小洪

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變電站故障錄波系統的應用實踐

國網江西省電力公司萍鄉供電分公司 張小洪

【摘要】隨著電力系統的不斷發展，區域電網互連趨勢的到來，電力系統的行為越來越復雜。因此，豐富詳盡的現場數據，特別是故障數據，具有十分重要的意義。它們反映了系統故障時的真實狀況，進而能夠對故障原因作出正確分析。并檢驗相應保護與自動裝置的動作行為。因此，變電站故障錄波系統作為電力系統暫態過程的記錄裝置，愈來愈凸顯其重要性。文章在認識變電站故障錄波系統重要作用及應用現狀的基礎上，結合實際對變電站故障錄波系統的應用進行分析。

【關鍵詞】變電站；故障錄波；電力系統

1　故障錄波系統的作用

（1）為電力系統的事故分析提供基本依據。電力系統規模龐大，故障機理復雜，同時配備有為數眾多的保護與自動控制裝置，因此，一旦系統發生故障，如何快速、準確地確定故障原因是運行現場面臨的一個突出問題。故障錄波系統可真實記錄系統在故障期間各電氣量的變化過程以及相關控制設備的動作行為，從而為事故分析和保護與安全自動裝置的動作行為分析提供基本依據。

（2）改進保護與控制原理。由于電力系統的復雜性和故障因素的多樣化，以及人們對故障機理認識的局限性，現有的繼電保護和自動控制裝置雖經過認真細致的研究，但仍可能存在原理缺陷。當系統發生事故時，可能造成裝置的誤動或拒動。借助故障錄波系統所記錄的故障數據，有助于深化對系統故障機理的認識，進一步改善和提高保護和自動控制裝置的性能。

（3）發現一次設備缺陷，及時消除隱患。在超高壓電力系統中，有的一次設備如高壓斷路器存在缺陷，平時難以發現，而這些缺陷將在不同程度上危及電力系統的安全運行。例如，在我國電力系統中，曾從故障錄波圖中發現有的斷路器合閘時多次跳躍。通過對錄波圖的分析，即可發現這些隱患，并及時予以消除，保證電力系統安全運行。

（4）完善實驗手段，提高實驗效率。繼電保護與安全控制裝置的研究與開發是一項實踐性很強的工作。目前所采樣的實驗手段一般為靜態測試和動模試驗，而在原理性的研究方面，主要依賴于數字仿真方法。顯然，上述研究和實驗方法與真實系統的實際情況存在差異，故障錄波系統所記錄的故障錄波數據可以彌補這方面的不足。隨著故障記錄數據的不斷積累，直接利用錄波數據對保護和自動控制裝置進行實驗研究和測試將逐步引起研發和運行人員的重視，有助于提高實驗結果的準確性和實驗效率。

2　故障錄波裝置的分類及應用現狀

根據國家電力系統行業標準，我國常用的故障記錄設備可以分為三類：用于暫態過程，用于動態過程，和用于長過程動態的故障記錄裝置。目前在電力系統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電流、電壓及其導出量的全過程變化現象。

從應用情況看，經過多年的發展，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。現有的故障錄波裝置可以監測線路的電壓、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動作特性分析等功能。

但變電站微機故障錄波裝置在應用中存在的突出問題是，故障定位精度受接地電阻、系統運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用要求。其次，故障錄波裝置大多采用就地一對一的獨立管理模式，與變電站的綜合自動化系統聯系較弱，難以實現集中管理和數據共享。此外，各廠家的故障錄波裝置尚未形成統一的通信規約，使得上級調度部門難以對各變電站的錄波裝置進行統一管理和數據分析，這些需要在今后的研發工作中逐步加以解決。

綜上所述，盡管目前電力系統故障錄波裝置在開發和應用方面已取得了長足進步，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用要求，解決上述存在的問題，提高應用性能，從通用性的角度研制開發新一代變電站錄波系統，無疑具有重要的現實意義和廣闊的應用前景，接下來文章對一種具有通用性特點的電力系統故障錄波裝置的應用進行分析，以測試該系統的各種功能。

3　變電站故障錄波系統的應用分析

3.1通用性變電站故障錄波系統結構分析

本系統采用了模塊化、層次化的系統設計，整個系統可分為三部分：下層數據采集系統、上層機管理系統和故障數據綜合分析系統。

下層數據采集系統主要進行輸入信號的離散采樣、數值計算、故障的檢測判斷、記錄數據的保存上傳，同時也需要接受來自上層機下達的各種命令，并實時的完成相關具體操作。上層機管理系統主要完成裝置的運行管理和調試管理，以及與遠方調度的通信。故障數據綜合分析系統能自動識別穩態數據文件和故障數據文件，并分別進行分析。為了適應運行現場的不同應用要求，故障綜合分析系統除可在線使用外，也可作為獨立的分析系統使用。各分析功能可根據實際需要靈活配置。

3.2通用性變電站故障錄波系統應用分析

軟件功能應用主要用于各種啟動方式運行以及數據記錄格式的準確性和可靠性，特別突變量啟動的精度。主要內容包括：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、電流的正序和負序突變量啟動；頻率啟動：超頻、低頻以及頻率變化率啟動；發電機逆功率啟動；長期低壓啟動；手動啟動：遠方啟動。

3.2.1相量突變量啟動

將電壓突變量的啟動整定值設為5V，電流突變量啟動整定值設為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正確，而且其精度可以達到2％，可很好滿足監測記錄的要求。

3.2.2序量突變量啟動

只加發電機和變壓器的A相電壓和電流，這樣計算出來的正、負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。結果表明序量突變量判據正確，啟動可靠，判據精度分別為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

給發電機機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，當該角度位于90度～270度區間時，裝置可靠錄波啟動。

3.2.5長期低壓啟動

當檢測到發電機機端或變壓器高壓側電壓正序分量低于整定值時，說明機組運行電壓偏低，將啟動錄波，并按ABCDEF段來記錄數據。設定正序低量啟動定值為10V，當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

當按下下層機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亮，裝置開始錄波。數據記錄結束后自動上傳文件，經分析，數據記錄正確無誤。當選中監控菜單選項中的手動啟動命令時，下層機也開始錄波，錄波啟動燈和手動啟動燈同時點亮，數據記錄正確。

上述應用情況表明，通用型微機監錄系統動作可靠，記錄數據完整功能豐富，具有很高的推廣應用價值。

4　結語

文章在認識當前電力系統變電站故障錄波系統的作用和應用現狀的基礎上，簡要對新一代的變電站故障錄波系統進行概述，著重對其相關功能應用情況進行分析，結果表明該系統在傳統故障錄波裝置的基礎上進行了改進和功能擴展，可較好滿足電力系統綜合自動化發展的要求以及未來電氣設備狀態檢修(優化檢修)的需要，文章的分析有利于相關電力工作者更加深入的了解變電站故障錄波系統，以促進改項技術的發展。

參考文獻

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