变电站故障录波系统的应用实践

国网江西省电力公司萍乡供电分公司 张小洪



变电站故障录波系统的应用实践

国网江西省电力公司萍乡供电分公司 张小洪

【摘要】随着电力系统的不断发展，区域电网互连趋势的到来，电力系统的行为越来越复杂。因此，丰富详尽的现场数据，特别是故障数据，具有十分重要的意义。它们反映了系统故障时的真实状况，进而能够对故障原因作出正确分析。并检验相应保护与自动装置的动作行为。因此，变电站故障录波系统作为电力系统暂态过程的记录装置，愈来愈凸显其重要性。文章在认识变电站故障录波系统重要作用及应用现状的基础上，结合实际对变电站故障录波系统的应用进行分析。

【关键词】变电站；故障录波；电力系统

1　故障录波系统的作用

（1）为电力系统的事故分析提供基本依据。电力系统规模庞大，故障机理复杂，同时配备有为数众多的保护与自动控制装置，因此，一旦系统发生故障，如何快速、准确地确定故障原因是运行现场面临的一个突出问题。故障录波系统可真实记录系统在故障期间各电气量的变化过程以及相关控制设备的动作行为，从而为事故分析和保护与安全自动装置的动作行为分析提供基本依据。

（2）改进保护与控制原理。由于电力系统的复杂性和故障因素的多样化，以及人们对故障机理认识的局限性，现有的继电保护和自动控制装置虽经过认真细致的研究，但仍可能存在原理缺陷。当系统发生事故时，可能造成装置的误动或拒动。借助故障录波系统所记录的故障数据，有助于深化对系统故障机理的认识，进一步改善和提高保护和自动控制装置的性能。

（3）发现一次设备缺陷，及时消除隐患。在超高压电力系统中，有的一次设备如高压断路器存在缺陷，平时难以发现，而这些缺陷将在不同程度上危及电力系统的安全运行。例如，在我国电力系统中，曾从故障录波图中发现有的断路器合闸时多次跳跃。通过对录波图的分析，即可发现这些隐患，并及时予以消除，保证电力系统安全运行。

（4）完善实验手段，提高实验效率。继电保护与安全控制装置的研究与开发是一项实践性很强的工作。目前所采样的实验手段一般为静态测试和动模试验，而在原理性的研究方面，主要依赖于数字仿真方法。显然，上述研究和实验方法与真实系统的实际情况存在差异，故障录波系统所记录的故障录波数据可以弥补这方面的不足。随着故障记录数据的不断积累，直接利用录波数据对保护和自动控制装置进行实验研究和测试将逐步引起研发和运行人员的重视，有助于提高实验结果的准确性和实验效率。

2　故障录波装置的分类及应用现状

根据国家电力系统行业标准，我国常用的故障记录设备可以分为三类：用于暂态过程，用于动态过程，和用于长过程动态的故障记录装置。目前在电力系统中普遍采用的故障录波器及事件顺序记录仪均属于故障动态过程记录装置，它要求记录因短路、振荡、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量的全过程变化现象。

从应用情况看，经过多年的发展，变电站故障录波装置已基本能满足变电站故障记录与分析的要求。现有的故障录波装置可以监测线路的电压、电流、有功潮流、母线电匿及频率，记录故障时线路的电压、电流和高频通道信号的变化情况以及变压器分接头位置及保护与自动装置的动作行为等：分析功能也在逐步拓展中，除可完成故障测距、谐波计算以及波形显示和编辑外，某些装置也增加了保护动作特性分析等功能。

但变电站微机故障录波装置在应用中存在的突出问题是，故障定位精度受接地电阻、系统运行方式以及线路分布电容的影响较大，在许多情况下，定位精度难以满足工程应用要求。其次，故障录波装置大多采用就地一对一的独立管理模式，与变电站的综合自动化系统联系较弱，难以实现集中管理和数据共享。此外，各厂家的故障录波装置尚未形成统一的通信规约，使得上级调度部门难以对各变电站的录波装置进行统一管理和数据分析，这些需要在今后的研发工作中逐步加以解决。

综上所述，尽管目前电力系统故障录波装置在开发和应用方面已取得了长足进步，但也存在许多问题有待解决。因此，如何综合考虑变电站录波的应用要求，解决上述存在的问题，提高应用性能，从通用性的角度研制开发新一代变电站录波系统，无疑具有重要的现实意义和广阔的应用前景，接下来文章对一种具有通用性特点的电力系统故障录波装置的应用进行分析，以测试该系统的各种功能。

3　变电站故障录波系统的应用分析

3.1通用性变电站故障录波系统结构分析

本系统采用了模块化、层次化的系统设计，整个系统可分为三部分：下层数据采集系统、上层机管理系统和故障数据综合分析系统。

下层数据采集系统主要进行输入信号的离散采样、数值计算、故障的检测判断、记录数据的保存上传，同时也需要接受来自上层机下达的各种命令，并实时的完成相关具体操作。上层机管理系统主要完成装置的运行管理和调试管理，以及与远方调度的通信。故障数据综合分析系统能自动识别稳态数据文件和故障数据文件，并分别进行分析。为了适应运行现场的不同应用要求，故障综合分析系统除可在线使用外，也可作为独立的分析系统使用。各分析功能可根据实际需要灵活配置。

3.2通用性变电站故障录波系统应用分析

软件功能应用主要用于各种启动方式运行以及数据记录格式的准确性和可靠性，特别突变量启动的精度。主要内容包括：相量突变量启动：包括电压、电流相量突变量启动；序量突变量启动：包括电压、电流的正序和负序突变量启动；频率启动：超频、低频以及频率变化率启动；发电机逆功率启动；长期低压启动；手动启动：远方启动。

3.2.1相量突变量启动

将电压突变量的启动整定值设为5V，电流突变量启动整定值设为0.5A。给通道突然输入信号或突然清除信号时装置均能可靠动作，说明突变量启动判据正确，而且其精度可以达到2％，可很好满足监测记录的要求。

3.2.2序量突变量启动

只加发电机和变压器的A相电压和电流，这样计算出来的正、负序分量都为所加电压、电流相量的三分之一，由此得到故障判断所需的序分量。设定电压序量突变量整定值为5V，电流序量突变量整定值为O.5A。结果表明序量突变量判据正确，启动可靠，判据精度分别为2％。

3.2.3频率启动

对装置施加5v电压，增大输入电压频率，使其大于超频定值，装置可靠启动；降低输入电压频率，使其小于超频定值，装置可靠启动；均匀改变交流电压的频率，使其大于频率变化率定值，装置可靠启动。

3.2.4逆功率启动

给发电机机端电压和电流通道通以三相对称信号，改变电流超前电压的角度，当该角度位于90度～270度区间时，装置可靠录波启动。

3.2.5长期低压启动

当检测到发电机机端或变压器高压侧电压正序分量低于整定值时，说明机组运行电压偏低，将启动录波，并按ABCDEF段来记录数据。设定正序低量启动定值为10V，当输入电压信号有效值为29.85V，即正序电压为9.95V启动录波，精度为O.5％。

3.2.6手动启动

当按下下层机面板上的手动启动按钮时，录波启动灯和手动启动灯同时点亮，装置开始录波。数据记录结束后自动上传文件，经分析，数据记录正确无误。当选中监控菜单选项中的手动启动命令时，下层机也开始录波，录波启动灯和手动启动灯同时点亮，数据记录正确。

上述应用情况表明，通用型微机监录系统动作可靠，记录数据完整功能丰富，具有很高的推广应用价值。

4　结语

文章在认识当前电力系统变电站故障录波系统的作用和应用现状的基础上，简要对新一代的变电站故障录波系统进行概述，着重对其相关功能应用情况进行分析，结果表明该系统在传统故障录波装置的基础上进行了改进和功能扩展，可较好满足电力系统综合自动化发展的要求以及未来电气设备状态检修(优化检修)的需要，文章的分析有利于相关电力工作者更加深入的了解变电站故障录波系统，以促进改项技术的发展。

参考文献

[1]丁俊健,陆于平.COMTRADE99版新标准在大型发变组故障录波分析软件中应用研究[J].电力自动化设备,2001,21(11).

[2]曲春辉,张新国.焦彦军一种新型发变组微机故障录波装置的设计[J].电工技术,2003(12).

[3]涂崎,吴蓉,徐丙华.故障录波器的应用实践[J].华东电力,2007,35(5).