萬象變故障錄波器技術改造方案

張東明 董俊友

（國網浙江省電力公司檢修分公司，杭州 310000）

萬象變故障錄波器技術改造方案

張東明 董俊友

（國網浙江省電力公司檢修分公司，杭州 310000）

故障錄波器（簡稱故錄）通過對電氣量的分析幫助運維人員分析故障，對故障跳閘的處理有重要作用。萬象變因部分故錄裝置本身故障難以正常工作而實施技術改造，作為特高壓蓮都運維班首次承擔電氣設備技術改造工作，是運維一體向運檢一體推進的一項標志性工作。在工作中，筆者遇到了一些問題并針對問題提出相應的解決方法，不僅積累了大量實用的檢修經驗，也總結了很多運維人員做檢修工作應該注意的問題，為運檢一體的推進打下堅實的基礎。

故障錄波器；技術改造；運維

投運較久的變電站中，故錄存在著各種問題，有些故錄裝置已經不適合當前運行情況，有些故錄不滿足無人值班要求，有些故錄頻繁故障。萬象變共有故障錄波器8臺，投運均已超過7年。現場運行中多次出現裝置死機或與調度通信失敗現象，且組網不能滿足無人值守要求。秉承“三分工作、七分準備”的工作原則，我們進行了細致的現場踏勘，出具了詳細的改造方案，經運檢部與變檢中心專題會議討論通過，形成了翔實的現場踏勘記錄、三措一案、標準化作業執行卡等一系列原始資料。

在故錄改造工作過程中，我們遇到了較多的問題，不斷對存在的問題進行反思、探討，并提出了針對性的建議和解決方案及對策，積累了寶貴的經驗，為特高壓交流分中心不斷提高運維、檢修技能水平起到了引領示范作用。

1　故錄技改方案簡介

萬象變故錄改造采用原屏改造、更換設備的方式，組網方式按照遠景規劃采用光纖直連、內外網獨立的模式。實現與華東網調IP直通、省調自動化綁定MAC地址，并更新萬象變保信子站，按KVM模式實現萬象變保信子站的遠程（蓮都站）調閱。

綜合8臺故錄基本情況、組網情況、難易程度，我們選擇了第一批三臺故錄進行改造。首先從異常較嚴重、接線較簡單的220kV 3號故錄開始以積累經驗，再改造接線較多且與220kV 3號故錄共同組網通信的220kV 1號故錄，最后改造異常最嚴重、接線較多的500kV 1號故錄。將屏內原故錄更換為某廠家故錄，外部回路原則上不變動，組網方式必要時做適當調整，原則上不改變原有組網方式。其余故錄改造、遠景組網及保信子站另立項目改造。

故錄技改方案審核后進入實施階段，具體實施流程見表1。

表1　實施流程

2　調試問題及解決方案或對策

2.1信號回路、對時回路調試問題及解決方案

調試時我們發現“裝置失電告警”與“裝置啟動錄波”告警信號接反，通過核查其他幾臺故錄原理圖告警回路均與外部接線不符。對于上述問題，聯系廠家設計人員修改新故錄原理圖，并按圖施工接線。

新老故錄都采用B碼對時，但接線后對時卻不成功，測量對時信號電壓并不滿足新裝置所需對時方式。經過檢查確認，新裝置適應B碼422對時方式和PPM對時方式，而原故錄接線為B碼TTL對時方式，雙方雖然都支持B碼對時但無法兼容。經過討論，我們決定更改繼保室GPS分屏內端子接線以滿足要求。在準備更改GPS分屏接線時，還發現其屏內一些對時端子接線圖實不符，且無電纜掛牌，仔細排查并沿線尋找才確定接線。

對時回路問題，暴露出前期踏勘工作專業性不足、原GPS分屏未按圖施工等問題。鑒于此次經驗教訓，建議日后應加強圖實相符的驗收，針對技術改造的踏勘工作應邀請或安排更專業的工作人員參與并把關。

2.2定值調試問題及研究

調試過程基本順利，有如下幾個問題值得探究。

1）對故障的判斷時間。經反復測試，故障電流量需要持續 15ms及以上才，故障電壓量要持續20ms即一周波以上，才會被裝置認定為故障并啟動錄波；故障電壓、電流量要持續 20ms以上才會將故障類型顯示在簡報窗口。對電力系統故障而言，保護最快可以在 10ms左右出口，開關跳閘完成故障切除一般在20ms以上，最快累計30ms以上才能切除故障。我們統計了萬象變歷史故障，切除故障時間基本在50～80ms。故錄對故障的判斷時間雖然符合電力系統應用的要求，15ms以上的判斷時間對于其 4000Hz的采樣頻率和故障判斷原理（采樣異常五取四）而言顯然過長。希望廠家可以進一步提高故障判斷速度。

2）故障采樣誤差受算法影響較大。模擬故障時，裝置離散波形十分精準，與所加模擬量十分接近，但是，報告中的采樣數值卻顯示有效值，且有效值誤差較大。有效值計算共有以下3種方法可以選擇：①向前一個周波計算；②向后一個周波計算；③向前半個周波、向后半個周波計算。故障時間過短時，應在操作界面選擇合適的計算方法以減小誤差。而故障報告中的故障電流為默認的向前一周波計算，故障前一周波是負荷電流，會使得報告中故障電流偏小，測距就會產生誤差。

3）測距誤差問題。經過多次實際故障跳閘分析發現，各個保護、故錄廠家對故障距離的計算方法均有所不同，測距結果也有所差別，甚至差別較大。新故錄在故障持續兩周波 40ms以上時，測距十分穩定，誤差極小。故障持續小于 40ms時，鑒于上文所述，時間越短，誤差越大。而實際故障普遍大于40ms，誤差影響可以忽略。按照經驗，系統故障時測距應綜合參考兩套保護和故錄數據，但根據此次試驗，建議發生持續時間 40ms以上故障時可主要參考新故錄測距數據。

2.3通信調試問題與解決方法及遠期對策

在拆除220kV 1號故錄設備接線時，難以實現單獨保留通信單元電源，致使220kV其他幾臺故錄與故錄代理服務器短時通信斷開。我們在設備與接線拆除工作結束后立即搭接臨時供電回路以恢復通信。

500kV 3號與500kV 1號兩臺故錄均有兩個IP地址（網調IP與內網IP）并對應兩個網口接線，網調IP與內網IP分別組網，再經光電轉換器連接光纖上傳數據。改造500kV 1號故錄時，交換機因故障拆除，只能與500kV 3號故錄共用同一個交換機組網，并連接保信總交換機和故錄內網總交換機兩根光纖。通信調試時通信成功率不足10%，且網絡延時最長達十余秒。我們經過認真梳理，發現220kV 1號故錄交換機、500kV 3號故錄交換機、故錄內網總交換機和保信總交換機（連接至調度數據網用）相互連接出現了通信環網情況。解開環網后，通信恢復正常。

建議在今后運維工作中，各故錄屏內通信單元有且僅有一個交換機（目前為220kV 1號故錄交換機）可連接兩個光電轉換器，嚴禁存在兩個交換機與兩個光電轉換器相連構成環網。在故錄組網改造時，增加光纖敷設，取消兩臺故錄共用一臺交換機的情況，全部光纖直連站控層交換機后接入調度數據網，并將各個故錄裝置與保護裝置共同在就地繼保室組網，再由各繼保室交換機經光纖集中接入保信子站，并取消代理服務器。

3　安全措施問題研究與建議

3.1綜合安全措施的問題研究與建議

我們平時布置端子排上安全措施時，主要使用紅絕緣膠布包扎端子排內正表面，而容易忽略側面端子接線孔，且存在連續短接的端子無外接線者也極容易忽略。在正常檢修過程中安全風險不大，但是在技術改造過程中，拆接線時，線端雜亂，尤其遇到屏內電源線布線復雜且有硬導線，如不加防范，可能戳破絕緣膠布，而且無論軟硬導線均有可能從端子排外側與直流信號回路、電壓及電流回路的導線金屬裸露部分（接線不完美）發生接觸導致短路或接地。

為避免此種情況發生，在布置安措時，采用了一些臨時辦法。端子排外側接線孔使用絕緣膠布進行纏繞粘貼隔離，直流信號、交直流電源端子排內外側及接線孔也同樣全部用膠布隔離；在端子排正面使用膠布時，為避免粘貼不牢固，盡量避免拉伸膠布，必要時增加橫向纏繞以防膠布脫落；為保險起見，遇到導線裸露金屬部分尤其是硬導線裸露部分，拆除連接后將裸露部分剪斷，必要時纏上絕緣膠布；將分組（單元）的導線用膠布將金屬接頭進行捆扎；在拆接線工作中加強安全監護，嚴禁用力抽拽導線以避免導線甩動甚至彈開。

以上臨時辦法在應用時不夠便捷，外觀較亂，過多遮擋端子排標示，不利于后續工作。當電壓回路及直流信號回路等需要在工作屏內拆除外部接線時，建議使用絕緣的線纜帽將導線金屬裸露部分套好，并輔以絕緣膠布固定，應選擇材料強度大、絕緣好、裝拆應方便、連接可靠的絕緣帽。并接至相鄰屏的交流電源回路可考慮采用絕緣好、強度大、裝拆方便、連接可靠的電纜連接器將其并接，必要時輔以絕緣膠布。符合上述要求的工具如有成品，建議采購，如無成品，可自行設計開發一系列相關工具。

3.2電流回路安措問題與對策

電流回路因涉及到運行的相關保護，在安全措施中尤為重要。原施工方案電流回路安全措施分兩步執行，第一步在保護信號狀態下短接保護電流尾端ABCN（端子排內側，故錄電流回路上級）；第二步在工作前執行故錄屏內電流回路安措，短接外側并斷開電流回路。

在改造220kV 1號故錄時，該故錄內經過兩次擴建，有6個間隔電流及開關量接入，內部接線十分雜亂，在拆除接線時，可能導致一些導線從端子排外側與直流信號回路、電壓及電流回路發生接觸并致短路接地的風險。我們對電流、電壓和直流回路加強了安措布置力度，加強了端子排的絕緣，結合包扎線頭金屬部分的方法，臨時解決了問題。

眾所周知，電流回路形成兩點接地可能會引起保護誤動，后果很嚴重。實際改造工作中，安全措施需防護范圍很大，上述臨時解決辦法無法完全杜絕電流回路形成第二點接地的風險。為保險起見，建議日后改造工作可實施電流回路安措采用上級保護電流回路與故錄屏內電流回路均斷開的方法。既在保護信號狀態下，首先短接保護電流尾端再斷開該電流回路，并在工作前執行故錄屏內電流回路安措。此法可以有效杜絕電流回路兩點接地。

原故錄電流安全措施步驟與建議修改的步驟如圖1所示。

圖1　電流安全措施步驟對比

雖然在前期經過核查圖紙、查對電纜走向、實地踏勘、端子排查驗，但是電纜掛牌偶有缺失或錯誤，線端編號也偶有錯誤，為防萬一和人為因素，在配合故錄改造電流回路安措執行與恢復工作時，建議采用監視保護及故錄采樣變化以輔證回路及相別正確。執行電流回路安措第一步時，除避免接線誤觸碰其他端子，也應注意短接順序。短接時，先接N，再按照操作方便性，依次接C相，B相，A相。我們假定電流回路各相連接可靠、正確，回路電阻基本一致，運用電路基礎原理知識便可得出表2所列數據。恢復電流安措時反之即可。

表2　執行電流安措時采樣變化表

4　結論

總而言之，安全是電力企業的生命線，要做好技術改造工作，必然要經過前期與相關專業人員一起充分地踏勘、與廠家設計人員充分地溝通、認真地審核圖紙，才能夠順利地按計劃推進工作進度。文中所述部分建議已在工作中執行，可以有效提高工作的安全性。有關安措執行工具、電流安措執行方法的建議可以有效杜絕工作中人為責任性事故的發生，保障人員和設備安全。

張東明（1983-），男，浙江省麗水市人，在職研究生，工程師，主要從事特稿壓變電運維工作。