郝登樸，衛(wèi) 寧，郝春娟

（1.運(yùn)城供電公司，山西 運(yùn)城 044000；2.山西省電力公司，山西 太原 030001）

運(yùn)城電網(wǎng)故障錄波器應(yīng)用分析及改進(jìn)

郝登樸1，衛(wèi) 寧1，郝春娟2

（1.運(yùn)城供電公司，山西 運(yùn)城 044000；2.山西省電力公司，山西 太原 030001）

分析了近年來(lái)運(yùn)城電網(wǎng)故障錄波器的運(yùn)行情況，探討了故障錄波器動(dòng)作不正確的主要原因，提出了改進(jìn)故障錄波器應(yīng)用管理的策略，為提高電網(wǎng)故障錄波器運(yùn)行管理水平提供了技術(shù)支持和參考。

故障錄波；故障信息；故障測(cè)距；智能電網(wǎng)

故障錄波器記錄信息是分析電網(wǎng)事故、異常以及評(píng)價(jià)繼電保護(hù)動(dòng)作的主要依據(jù)，其測(cè)距功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路故障的快速準(zhǔn)確定位，對(duì)于提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平具有重要作用。

1 故障錄波器動(dòng)作情況分析

運(yùn)城電網(wǎng)現(xiàn)有110 kV及以上變電站70座，輸電線路207條、3 688 km。

1.1 配置狀況

根據(jù)故障錄波器配置原則[1]相關(guān)要求和實(shí)際情況，目前在220 kV及以上變電站、110 kV樞紐變電站設(shè)置故障錄波器88套，其中16座220 kV及以上變電站設(shè)置66套，包括為220 kV主變壓器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“主變”）單獨(dú)設(shè)置的故障錄波器；54座110 kV變電站設(shè)置故障錄波器22套。主要采集信息有電壓量、電流量、頻率、斷路器位置及相關(guān)保護(hù)裝置的動(dòng)作信息。

1.2 功能設(shè)置

故障錄波器的啟動(dòng)條件有零序電壓越限啟動(dòng)、零序電流啟動(dòng)、負(fù)序電壓越限啟動(dòng)、開(kāi)關(guān)量變位啟動(dòng)、電壓或電流突變量啟動(dòng)、低電壓（相電壓）啟動(dòng)、保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)和人工手動(dòng)等。現(xiàn)有故障錄波信息系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程故障信息調(diào)用、故障分析、諧波分析、向量對(duì)比和就地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等功能。故障錄波信息系統(tǒng)功能框圖見(jiàn)圖1。

圖1 故障錄波信息系統(tǒng)功能框圖

1.3 故障錄波器動(dòng)作情況分析

2009年—2011年，運(yùn)城電網(wǎng)故障錄波器有效動(dòng)作151次，不正確動(dòng)作55次；應(yīng)評(píng)價(jià)54次，錄波完好率100%。2009年—2011年運(yùn)城電網(wǎng)故障錄波器動(dòng)作情況見(jiàn)表1。故障錄波器不正確動(dòng)作的原因可歸納為運(yùn)行部門(mén)原因引起不正確動(dòng)作8次，主要是故障錄波器運(yùn)行維護(hù)不良、裝置失電等；生產(chǎn)廠家原因引起不正確動(dòng)作32次，主要是裝置軟件設(shè)計(jì)存在缺陷、設(shè)備插件制造質(zhì)量不良、裝置故障等；其他原因引起不正確動(dòng)作15次，主要是通信系統(tǒng)出現(xiàn)故障造成故障錄波信息無(wú)法上傳等。

表1 2009年—2011年運(yùn)城電網(wǎng)故障錄波器動(dòng)作情況

1.4 故障錄波器測(cè)距情況分析

2009年—2011年，運(yùn)城電網(wǎng)故障錄波測(cè)距應(yīng)評(píng)價(jià)54次，正確測(cè)距48次，不正確測(cè)距6次，故障測(cè)距正確率88.9%。2009年—2011年運(yùn)城電網(wǎng)故障錄波測(cè)距情況見(jiàn)表2。

表2 2009年—2011年運(yùn)城電網(wǎng)故障測(cè)距情況

故障測(cè)距不正確主要是錄波器軟件設(shè)計(jì)原理存在缺陷，有時(shí)對(duì)輸電線路復(fù)合型故障、變電站母線出口近區(qū)短路故障測(cè)距誤差較大；受過(guò)渡電阻、線路運(yùn)行特性和分布電容等因素的影響，測(cè)距參數(shù)整定存在不同程度的偏差。運(yùn)城電網(wǎng)220 kV及以下變電站所配置故障錄波器測(cè)距主要采用阻抗法，500 kV電壓等級(jí)所配置故障測(cè)距裝置采用行波法；從使用情況來(lái)看，行波法因其測(cè)量精度高、且不易受線路參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行方式、故障類(lèi)型和故障阻抗等因素影響，測(cè)距精度及實(shí)用性較高［2］。

2 故障錄波器應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題

2.1 110 kV及以下變電站故障錄波器配置不足

目前，運(yùn)城電網(wǎng)有32座110 kV及以下變電站尚未配置故障錄波器；加之已配部分故障錄波器設(shè)備陳舊、功能不夠完善，給110 kV及以下輸、配電網(wǎng)或設(shè)備故障分析帶來(lái)不便。

2.2 影響故障錄波器正常運(yùn)行的主要因素

運(yùn)行管理方面，故障錄波器啟動(dòng)判據(jù)較多，裝置啟動(dòng)定值整定困難，有時(shí)系統(tǒng)稍有波動(dòng)故障錄波器就啟動(dòng)，造成故障錄波器存儲(chǔ)了大量無(wú)用信息；故障錄波器的功角測(cè)量、諧波分析參數(shù)應(yīng)用仍處于較低層次；隨著故障錄波器聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備增多，通信網(wǎng)傳輸速率較低已成為制約數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i[3]。

生產(chǎn)廠家方面，部分故障錄波器預(yù)讀文件太大，遇有擾動(dòng)或數(shù)據(jù)集中處理時(shí)有時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)溢出、無(wú)故障死機(jī)現(xiàn)象。由于故障錄波器數(shù)據(jù)文件格式不同，給子站設(shè)備的信息接入維護(hù)工作增加了不便；子站在處理這些信息時(shí)解釋了各類(lèi)不同的遙信量，子站規(guī)約接入、轉(zhuǎn)出設(shè)計(jì)繁雜，調(diào)試不便，不利于組網(wǎng)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳及綜合分析。

設(shè)計(jì)及其他方面，故障錄波信息系統(tǒng)采取裝置集中布置方式，電氣量參數(shù)的采集回路使用了大量的二次電纜，加重了電壓互感器、電流互感器的二次負(fù)擔(dān)，有些已影響到數(shù)據(jù)采集精度。一些電流互感器備用繞組運(yùn)行特性不滿足二次誤差特性曲線要求，個(gè)別電壓互感器回路接線或轉(zhuǎn)接不規(guī)范；裝置通信回路時(shí)常出現(xiàn)中斷或故障現(xiàn)象，裝置掉電、系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失故障時(shí)有發(fā)生。

2.3 故障錄波器安全防護(hù)措施仍需完善

當(dāng)前運(yùn)用中的故障錄波器組網(wǎng)功能不盡完善，未統(tǒng)一設(shè)置防火墻，部分裝置殺毒軟件功能不能及時(shí)更新升級(jí)；故障錄波器外接設(shè)備的操作管理和技術(shù)要求缺少規(guī)范，有些故障錄波器未設(shè)置系統(tǒng)登錄密碼，其二次系統(tǒng)安全防護(hù)措施仍需進(jìn)一步加強(qiáng)。

2.4 故障錄波器的實(shí)用功能仍需改進(jìn)

故障錄波信息系統(tǒng)功能完善必須適應(yīng)新建智能變電站故障信息接入、常規(guī)變電站故障信息系統(tǒng)改造完善的不同要求，強(qiáng)化故障錄波器的組網(wǎng)管理功能，提高故障信息傳輸速率和質(zhì)量，這些措施對(duì)于完善現(xiàn)有故障信息系統(tǒng)的功能至關(guān)重要。

3 故障錄波器應(yīng)用優(yōu)化策略

3.1 合理增加故障錄波器布點(diǎn)

在規(guī)范執(zhí)行故障錄波器配置標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)在市區(qū)電纜或“手拉手”配電線路較多，接有高危及重要客戶(hù)輸配電線路、小電廠、重要聯(lián)絡(luò)線，或供出輸配電線路地處特殊氣象區(qū)域、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜的110 kV及以下變電站增設(shè)故障錄波器，以利于輸配電網(wǎng)故障的監(jiān)測(cè)分析。

3.2 加強(qiáng)故障錄波器運(yùn)行維護(hù)管理

根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)變化情況對(duì)故障錄波器整定值進(jìn)行分析、計(jì)算和差異化整定，以規(guī)避故障錄波器遇有電網(wǎng)參數(shù)波動(dòng)或異常頻繁啟動(dòng)現(xiàn)象。提高故障錄波器功角測(cè)量、諧波分析等參數(shù)的利用率，以提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量控制指標(biāo)的分析管理水平。應(yīng)與故障錄波器生產(chǎn)廠家配合，規(guī)范裝置自定義文件的存儲(chǔ)和發(fā)送模式，以提高錄波數(shù)據(jù)的交互和共享能力。改進(jìn)故障錄波器電流、電壓采集回路及數(shù)據(jù)傳輸通信回路接線，加強(qiáng)裝置失電遠(yuǎn)程監(jiān)控信號(hào)的回路完善和管理，不斷提高故障錄波器運(yùn)行的可靠性。

3.3 提高故障測(cè)距應(yīng)用管理水平

故障測(cè)距可以快速判定輸配電線路故障點(diǎn)。針對(duì)故障類(lèi)型、過(guò)渡電阻、線路運(yùn)行特性和分布電容參數(shù)對(duì)輸電線路故障測(cè)距精度的影響，定期開(kāi)展故障錄波器測(cè)距參數(shù)的計(jì)算校核，可有效提升輸電線路故障測(cè)距精度；在一些重要變電站宜選用行波法測(cè)距裝置，以減少輸電線路故障測(cè)距誤差。

3.4 落實(shí)故障錄波器二次安全防護(hù)技術(shù)要求

根據(jù)故障錄波信息分區(qū)安全防護(hù)要求統(tǒng)一防火墻設(shè)置管理，并及時(shí)升級(jí)和完善殺毒軟件功能；加強(qiáng)故障錄波信息系統(tǒng)接入管理，消除系統(tǒng)加密認(rèn)證存在的隱患，提高安全防護(hù)水平。

3.5 適應(yīng)智能電網(wǎng)故障錄波信息管理需求

國(guó)家電網(wǎng)公司《110（66） ～220 kV智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》明確要求：智能變電站故障錄波裝置應(yīng)按照DL/T860標(biāo)準(zhǔn)建模，與變電站層設(shè)備直接通訊，故障錄波可采用集中式、也可采用分布式，采用集中式故障錄波時(shí)宜按照電壓等級(jí)配置錄波裝置；故障信息綜合分析決策高級(jí)功能要求宜在故障情況下對(duì)包括事件順序記錄信號(hào)及保護(hù)裝置、向量測(cè)量、故障錄波等數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、多專(zhuān)業(yè)綜合分析，并將變電站故障分析結(jié)果以簡(jiǎn)潔明了的可視化界面綜合展示[4]。110 kV試點(diǎn)智能變電站已在運(yùn)城電網(wǎng)投入運(yùn)行，今后一個(gè)時(shí)期故障錄波信息系統(tǒng)將面對(duì)智能變電站、常規(guī)變電站兩種運(yùn)行管理模式；因此，在過(guò)渡時(shí)期故障錄波信息管理系統(tǒng)宜采取單獨(dú)組網(wǎng)方式，以利于兼容智能變電站站內(nèi)故障錄波管理系統(tǒng)與站控層和錄波主站采用的IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信方式、常規(guī)變電站故障錄波器與錄波主站采用的原有通信方式；同時(shí)，應(yīng)優(yōu)化故障錄波系統(tǒng)與就地監(jiān)控系統(tǒng)的兼容和上傳功能。下一步故障信息終端子站宜選用國(guó)家電網(wǎng)103規(guī)約（根據(jù)主站情況也可選用其他規(guī)約） 接入運(yùn)城電網(wǎng)調(diào)度端OPEN3000監(jiān)控平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)故障錄波信息的綜合分析應(yīng)用與資源共享[5]。

4 結(jié)論

縱觀近年來(lái)運(yùn)城電網(wǎng)故障錄波器的運(yùn)行管理情況，運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)、設(shè)備原理缺陷或制造工藝不良是造成故障錄波器不正確動(dòng)作的主要原因，同時(shí)，回路設(shè)計(jì)和接線不盡合理、故障錄波信息組網(wǎng)功能不夠完善、通信回路故障及其他因素的影響也不容忽視。合理增設(shè)故障錄波器對(duì)于改進(jìn)110 kV及以下輸配電網(wǎng)的故障分析技術(shù)手段具有支撐作用；落實(shí)故障錄波信息系統(tǒng)二次安全防護(hù)以及提高故障測(cè)距精度的改進(jìn)措施，可大幅提升故障錄波信息系統(tǒng)的實(shí)用化水平。按照智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展需求改進(jìn)完善現(xiàn)有故障錄波信息管理系統(tǒng)功能，對(duì)于提高電網(wǎng)故障綜合分析和應(yīng)急處置能力具有現(xiàn)實(shí)意義。

［1］ 國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)定匯編［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2000:75-76.

［2］ 徐偉宗，唐昆明.基于導(dǎo)數(shù)法的故障行波波頭識(shí)別改進(jìn)算法［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2010，34（1）:198-202.

［3］ 邢浩江，張東來(lái)，張斌，等.電力錄波系統(tǒng)實(shí)時(shí)性瓶頸影響因素分析［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011（35）:209-212.

［4］ 褚農(nóng)，孫純軍，陳志蓉，等.Q/GDW393-2009 110（66）～220 kV智能變電站設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：國(guó)家電網(wǎng)公司，2010：10-16.

［5］ 王寧，李巖軍，劉蔚，等.適應(yīng)智能調(diào)度的繼電保護(hù)故障信息系統(tǒng)改造［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（8）:12-17.

The Application Analysis and Im provement of Fault Recorder in Yuncheng Grid

HAO Deng-pu1，WEINing1，HAO Chun-juan2
（1.Yuncheng Power Supply Com pany，Yuncheng，Shanxi 044000，China；2.Shanxi Electric Power Corporation，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

The operation situation of fault recorder of Yuncheng grid in recent yearswere analyzed and themain causes of fault occurrence were explored，based on which，management strategies were put forward to improve fault recorder，which provides the technical support and reference to improve the operation andmanagement level of fault recorder in grid.

fault recorder；fault information；fault locating；SmartGrid

TM774

B

1671-0320（2012）04-0010-03

2012-02-26，

2012-06-15

郝登樸（1962-），男，河南登封人，2003年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電氣工程專(zhuān)業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，山西電力技術(shù)院工程技術(shù)專(zhuān)家，從事電網(wǎng)運(yùn)行管理工作；

衛(wèi) 寧（1982-），男，山西運(yùn)城人，2007年畢業(yè)于廣西大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師，從事繼電保護(hù)專(zhuān)業(yè)工作；

郝春娟（1965-），女，山西運(yùn)城人，1988年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)運(yùn)行管理工作。