康 權(quán)，楊卓霖，張鴻飛，胡敬奎，林維修

（寧波電業(yè)局， 浙江 寧波 315016）

一起故障錄波器頻繁啟動(dòng)原因的分析

康 權(quán)，楊卓霖，張鴻飛，胡敬奎，林維修

（寧波電業(yè)局， 浙江 寧波 315016）

故障錄波器是電力系統(tǒng)中分析事故的重要工具。從直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置的工作原理出發(fā)，分析了一起故障錄波器頻繁啟動(dòng)現(xiàn)象的原因，并提出了解決方案。

故障錄波器；直流絕緣；頻繁啟動(dòng)；缺陷

故障錄波器在系統(tǒng)發(fā)生故障及擾動(dòng)時(shí)，迅速啟動(dòng)錄波，采集系統(tǒng)故障電氣量，記錄電網(wǎng)中各種故障及擾動(dòng)發(fā)生的過程，為分析故障和檢測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行情況提供依據(jù)[1]。 對(duì)一起故障錄波器非故障而頻繁啟動(dòng)的情況進(jìn)行了分析，并給出了處理建議。

1 故障錄波器頻繁啟動(dòng)情況

某 220 kV 變電站內(nèi) 220 kV 故障錄波器頻繁啟動(dòng)，該故障錄波器除監(jiān)視采集系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)外，也監(jiān)視直流母線電壓?，F(xiàn)場(chǎng)查看故障錄波器的錄波記錄后發(fā)現(xiàn)，由于直接引自直流饋線屏的2組控制電源 KM1與 KM2正負(fù)極對(duì)地電壓時(shí)常越限（越限定值為： 低限 90 V； 高限 125 V； 相間 230 V）， 導(dǎo)致錄波器告警啟動(dòng)頻繁。

仔細(xì)分析錄波記錄及錄波圖后，得出以下幾點(diǎn)規(guī)律：

（1）錄波器啟動(dòng)次數(shù)較為規(guī)律， 基本上每小時(shí)啟動(dòng) 8次，且 KM1與 KM2各 4次。

（2）錄波啟動(dòng)時(shí)控制電源一極下降至 75 V 左右， 另一極升至 147 V 左右。

（3）每次啟動(dòng)時(shí)間維持在 8 s左右， 隨后正負(fù)極對(duì)地電壓恢復(fù)至正常值±112 V 左右。

（4）無“直流相間越限”啟動(dòng)記錄。

當(dāng)工作人員監(jiān)視到故障錄波器又因 KM1正負(fù)極對(duì)地電壓越限而啟動(dòng)，測(cè)量屏后 KM1輸入電壓與錄波記錄相符，同樣測(cè)得直流屏至錄波器屏的KM1輸出電壓也與錄波記錄一致。在隨后的10min 之內(nèi)， 又有 1 次 KM1 及 2 次 KM2 對(duì)地電壓越限，同時(shí)測(cè)量發(fā)現(xiàn)直流屏上同一段直流出線電壓的波動(dòng)情況與至錄波器屏的出線相同。由以上現(xiàn)象分析，基本上排除了故障錄波器本身采樣不準(zhǔn)等缺陷，而將問題范圍鎖定在直流系統(tǒng)上。

2 原因分析

該站直流系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的母線分段結(jié)構(gòu)，第1套保護(hù)接直流Ⅰ段，第2套保護(hù)接直流Ⅱ段，2段母線正常時(shí)分列運(yùn)行。直流系統(tǒng)配置許繼的WZJ-11A 型絕緣監(jiān)測(cè)裝置， 監(jiān)視母線正負(fù)極的絕緣狀況。

仔細(xì)查看 WZJ-11A 的說明書及詢問廠家，發(fā)現(xiàn)該型裝置的工作原理不同于傳統(tǒng)的基于平衡電橋原理，而是利用了平衡電橋與不平衡電橋相結(jié)合的原理來定時(shí)監(jiān)視直流母線的對(duì)地絕緣狀況。圖1是一般的平衡電橋型絕緣監(jiān)測(cè)裝置的工作原理圖。

圖1 平衡電橋型直流絕緣監(jiān)測(cè)原理

正常運(yùn)行時(shí)，電橋處于平衡態(tài)，即 RR-=RR+，此時(shí)加在監(jiān)測(cè)繼電器 ZJ兩端的電壓為零， ZJ不啟動(dòng)。而當(dāng)直流母線某一極絕緣下降時(shí)，母線絕緣電阻 R+或 R-也將明顯降低，從而電橋失去平衡， RR-不再與 RR+相等， ZJ 中流過電流， 其兩端的壓降驅(qū)動(dòng) ZJ，并通過 ZJ 重動(dòng)接點(diǎn)發(fā)報(bào)警信號(hào)。 但裝置有其固有的缺點(diǎn)， 比如當(dāng) R+和 R-同時(shí)變化時(shí)，監(jiān)測(cè)靈敏度降低。

為克服以上缺點(diǎn)， 許繼 WZJ-11A 采用了較廣泛使用的非平衡電橋法，圖2是其工作原理圖。

圖2 不平衡電橋法絕緣監(jiān)測(cè)裝置工作原理

不平衡電橋法的基本原理[2]是通過切換開關(guān)K1與K2的開閉來改變電路的結(jié)構(gòu)，然后與平衡態(tài)方程聯(lián)立，解1個(gè)二元一次方程組求得直流正負(fù)母對(duì)地絕緣電阻 R+和 R-的值， 從而可知曉直流系統(tǒng)的絕緣狀況。

當(dāng) K1與 K2都斷開時(shí)，電橋處于平衡態(tài)，可得如下方程：

當(dāng) K1合上，K2斷開時(shí)，電橋不平衡，此時(shí)：

同理當(dāng) K2合上，K1斷開時(shí)， 不平衡電橋滿足以下關(guān)系：

絕緣監(jiān)測(cè)裝置正常運(yùn)行時(shí)處于平衡電橋態(tài)，設(shè)直流絕緣良好， 即 R+與 R-趨于無窮， 則由式（1）得 U+=U-， 對(duì)于 220 V 的系統(tǒng)， U+=U-=110 V。

而當(dāng)裝置定時(shí)切換 K1與 K2的狀態(tài)來計(jì)算R+與 R-值時(shí)， 假設(shè)絕緣良好， R+與 R-趨于無窮的情況下，式（2）與（3）可簡(jiǎn)化成：

求 解 式 （4），對(duì) 于 220 V 直 流 系 統(tǒng) ， 可 得或

由以上分析，故障錄波器頻繁啟動(dòng)的原因已基本清晰，絕緣監(jiān)測(cè)裝置通過每時(shí)段定時(shí)計(jì)算直流母線正負(fù)極絕緣電阻來對(duì)整個(gè)直流系統(tǒng)進(jìn)行絕緣監(jiān)視，而造成了母線電壓跌落啟動(dòng)故障錄波的假象。 為了提高 R+與 R-的計(jì)算精度， 減小直流系統(tǒng)接地電容C的影響， 電壓越限維持8 s左右。

對(duì)于如何解決錄波器頻繁啟動(dòng)的問題，提出了以下2種方案。

方案一：修改錄波器告警啟動(dòng)定值，躲過其假象越限電壓值。但其不足是，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諸如直流接地等故障時(shí)，錄波器可能拒動(dòng)。

方案二：當(dāng)電壓越限且絕緣監(jiān)測(cè)裝置有告警時(shí)，才判斷直流系統(tǒng)有故障而啟動(dòng)錄波裝置，如圖3所示。

考慮到若發(fā)生直流接地等直流系統(tǒng)故障時(shí)，除了故障錄波器外，直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置也會(huì)有告

圖3 故障錄波器啟動(dòng)改進(jìn)邏輯

警輸出，建議采用方案一，即修改電壓?jiǎn)?dòng)定值，適當(dāng)擴(kuò)大電壓的波動(dòng)范圍。方案實(shí)施以來，未發(fā)生故障錄波器頻繁啟動(dòng)的情況。

3 結(jié)語

對(duì)一起故障錄波器頻繁啟動(dòng)情況的原因進(jìn)行了分析，并提出了解決方案。在平時(shí)的工作中，只有了解裝置的工作原理，才能不被類似的故障假象所迷惑。

[1]丁書文．電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2007．

[2]周二保．直流系統(tǒng)微機(jī)絕緣監(jiān)測(cè)裝置的應(yīng)用與接地故障 點(diǎn) 檢 測(cè) 探 討[J]．繼 電 器 ，2004，32（5）∶52－55．

（本文編輯：楊 勇）

Analysis on Frequent Startup of Fault Recorder

KANGQuan， YANG Zhuo-lin， ZHANG Hong-fei， HU Jing-kui， LINWei-xiu
（Ningbo Electric Power Bureau， Ningbo Zhejiang 315016， China）

Fault recorder isan important tool in the power system for accidentanalysis.This paper analyzes the causes of frequentstartup of the fault recorder on the basis of theworking principles of DC insulationmonitoring device， and puts forward the solutions.

fault recorder； DC insulation； frequent startup； defect

TM762.1+4

： B

： 1007-1881（2011）11-0024-02

2011-05-11

康 權(quán)（1981-）， 男， 浙江寧波人， 碩士， 工程師，從事繼電保護(hù)運(yùn)行檢修工作。