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电力系统故障录波装置在丹江电厂的应用
作者:袁 林  朱 蕾    文章来源:本站原创    点击数:3292    更新时间:2006-8-17

袁 林  朱 蕾

 

  摘 要:依据故障录波装置在我厂的运行情况,讨论故障录波装置使用中的几个问题,如装置的特点,安装及使用中应注意的有关问题,对录制结果的分析。

  关键词:电力系统故障录波装置;故障判定;设计安装;应用

 

  电力系统故障录波装置主要是记录系统大扰动如短路故障、系统振荡、频率

崩溃、电压崩溃等发生后的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为。原电力工业部规定,220~500kV电网均应装设录波装置。故障录波装置,在监测继电保护与安全自动装置的动作行为,判定故障类型,分析故障性质方面,是极为重要的辅助工具。我厂220kV系统已先后由旧式的光线记录型录波装置更换为第二代的SJ-320型故障录波装置,2001年第三次更换为南京银山电子有限公司生产的YS-88型电力故障录波测距装置。由于我厂110kV保护装置多为电磁型保护,无保护动作记录功能,为便于110kV系统自供区故障分析。我们于2005年为110kV系统安装了南京银山电子有限公司生产的YS-89型电力故障录波测距装置。

 

1  对故障录波装置的基本要求

 

  1)系统发生大扰动包括在远方故障时,能自动的对扰动的全过程按要求进行记录,并当系统动态过程基本终止后,自动停止记录。

  2)存储容量应足够大。当系统连续发生大扰动时,应能无遗漏地记录每次系统大扰动发生后的全过程数据,并按要求输出历次扰动后的系统电参数(IUPQf)及保护装置和安全自动装置的动作行为。

  3)所记录的数据可靠安全,满足要求,不失真。其记录频率(每一工频周波的采样次数0和记录间隔9连续或间隔一定时间记录一次),以每次大扰动开始时为标准,宜分时段满足要求。其选择原则为:

  ①应分析数据的要求;

  ②满足运行部门故障分析和系统分析的需要;

  ③尽可能只记录和输出满足实际需要的数据;

  ④各安装点记录及输出的数据,应能在时间上同步,以适应集中处理系统全部信息的要求。

 

2  故障录波装置判定故障的特点

 

  系统中运行的线路发生短路故障时,要求录波装置根据已记录的波形和其它数据,自动给出故障发生的开始时间,故障持续时间;判别出故障线路,故障类型,故障地点;给出故障前故障中故障后的电压电流值以及相关保护在故障过程中的动作情况。此外,还要能够区分是一般性电压波动、过负荷过流还是真正的短路。在因短路或其它原因诱发系统振荡的情况下,要求装置至少能以包络线形式记录下振荡波形,并分析得出振荡周期及持续时间等数据。

  与继电保护装置不同,录波装置中对故障的判定,可能要容易一些。首先,在实时性要求上就没有那么严格。在电力系统发生扰动或故障时,录波装置均应能自动起动,并记录下来电压电流变化波形和其他必需数据。然后,对故障的具体分析工作,可在事故后进行,无须像继电保护那样必须在故障当时即刻准确判定。录波装置的作用是事后对继电保护和安全自动装置的动作行为进行验证。它起监察作用,而非执行作用。

  在起动判据上,两者也各有异同;在记录内容的要求上,也大相径庭。录波装置的起动判据应比继电保护更灵敏。凡是继电保护能动作的场合,录波装置也应能起动。而对动作准确性的要求就不必那么严格,因为它起动后只录波,不执行跳合闸。重要的是,一套功能齐备的录波装置,应能记录故障的全过程。不仅应记录故障进行过程中的波形,还应记录故障发生前几个周波的波形和数据,还应录下系统基本恢复至正常后的一些电量数据。这些要求,对微机型录波装置更是必不可少的。由于录波装置不需执行跳闸动作,它在故障判定的快速性上,也不必那么严格。只要在时间上来得及记录下所需数据就可以了。

  与发电厂变电站自动化监控系统中的事件顺序记录功能相比,故障录波装置一般地可以取代前者。在记录功能上,后者涵盖了前者。在既有自动化监控系统又有录波装置的场合,希望录波装置提供与监控系统的通信接口。这可以通过本地的计算机局域网实现,也可经由计算机上必备的串行端口实现。此时,录波装置还要配备相应的通信软件,以便将录制的数据和分析结果及时传送给监控系统。目前,具备上述功能的录波装置还不多。

 

3  我厂故障录波装置记录的电气量

 

  录波装置的起动判据比继电保护装置的要简单些,实现起来也容易些。拟制起动判据的基本考虑是:动作要灵敏,但不必苛求确保准确性和选择性原则。

  原电力部发布的《220~500kV电力系统故障动态记录技术准则(DL/T553-94)》中,对被录对象范围以及需记录的电量内容,均有原则规定。我厂220kV录波装置需记录的电量有四种:交流电压量,交流电流量,高频量和开关量。110kV录波装置需记录的电量有三种:交流电压量,交流电流量和开关量。高频量包含高频保护收发信机的动作信号或者收发信机和接受的高频信号。用以检测线路高频保护的行为。开关量用以记录继电保护动作情况或断路器的跳合闸情况。

 

4  故障录波装置设计、安装中应注意的有关问题

 

  1)交流电压电流量是需记录的主要量。电压电流互感器的使用应与继电保护所用的分开。不仅可防止由于它的接入影响继电保护的工作;还作为对继电保护的监测装置。

  2)录波装置接入后,还需验算所需负载是否满足电压电流互感器测量精度的要求。不仅考虑正常运行,还应考虑短路故障情况。短路故障时,在大电流作用下,用于录波装置的电流互感器的测量误差,不应低于继电保护对误差的要求,即至少幅差不大于10%,角差不大于7%。而在故障的暂态过程中,对非周期分量和高次谐波分量的传送,应尽量保持不失真。在录波装置中,从电压电流互感器二次到装置采样变换,也应不失真。

  3)在输电线路如220kV采用高频保护的情况下,录波装置都要具备录制高频信号的功能。有时开关量通道,可以用来记录高频保护收发信机的动作信号,当然,这种信号应以开关量的形式提供给录波装置。用开关量记录收发信机的动作信号时,可能会引起达毫秒级的记录时间的误差。但由于它的实现比较简单,所以常常使用。在要求更高的情况下,可以改用录波装置种的模拟量通道,亦即将高频信道上的载波信号作为模拟量接入。不过,载波信号的频率,一般都在40~500kHz之间(常见的是100~250kHz),而录波装置中对模拟量的采样频率,大都不超过1~4kHz;如果直接将载波信号接入,必然引起采样的失真。为解决后一困难,应对其进行预先检波处理:将检波后信号作为模拟量接入。现在厂家生产的高频保护收发信机都已备有将高频载波收发信号经检波后输出的端子,录波装置可直接使用它。万一收发信机不备有检波后输出端子,那就得要求录波装置生产厂家,配备相应得检波装置。检波装置得输入端,直接接至高频载波信号,其输出端则作为模拟量通道的输入。这时要特别注意,检波装置的输入端接至高频信道后,一定不允许对高频信道有任何分流或干扰作用,并应在现场经过实地测试,验证。未经现场实地检验,最好不要贸然使用。

 

5  使用中出现的有关问题

 

  由于装置的电压或启动判据整定的过于灵敏,由于现场运行情况千差万别,造成系统稍有波动故障录波装置便会起动。虽然装置的灵敏度得到了证明,但给运行人员造成麻烦。也有可能引起装置误动。究其原因,主要与负荷性质有关,与装置采样精度和序量的计算精度也可能有关。

 

6  装置分析结果中的问题

 

  有些装置给出的分析结果不能令人满意。例如故障所在线路有时不准,短路类型也能判断。特别是,故障测距结果不准,更是常有的事。有的装置记录时间不准确,极不利于故障的分析,是急待厂家解决的问题。我厂原220kV故障录波装置无GPS定位系统。新安装的110kV故障录波装置目前安装有GPS定位系统。这为全网调度系统时钟的统一精度,提供了可能。这对解决录波时间的准确性,提供了保障。我们知道,GPS对时精度可以达到微秒级,如果在同一条线路两端的录波装置上都采用GPS之后,用两端装置上得到的波形数据,综合判断故障,并进行故障测距,会收到满意结果。有的装置判不准故障线路,甚至于判不准故障类型。在这种情况下,我们认为可否按引起了保护动作跳闸,来最终确定某条线路是否是真正的故障线路。在多条线路过电流判据都起动的条件下,只有跳过闸(单相跳闸或三相跳闸)的线路,才可能是真正出了故障。判断断路器跳闸,虽然可根据来自断路器跳闸的信号,但有时有些电厂或变电站,并未将断路器跳闸信号作为开关量接入,从而造成无法判断。这时,可根据该线路上的电流变化来判断。因短路而跳闸的线路中,其电流必然先是突增,后又突然消失。根据电流的突然变化,还可以判断线路按相重合闸的动作情况,也不难判断发生的是瞬时故障,还是永久性故障。

 

参考文献:

  [1] 贺家李,葛耀中.超高压输电线的故障分析与继电保护.科学出版社,1987.

  [2] 陈德树.计算机继电保护原理与技术.电力工业出版社,1990.

  [3] YS-88线路、主变录波测距装置使用说明书.南京银山电子有限公司.

  [4] YS-89线路、主变录波测距装置使用说明书.南京银山电子有限公司.

  [5] 中华人民共和国电力行业标准.1DL/T553-94220-500KV电力系统故障记录技术准则.

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