故障錄波器范文

導語：如何才能寫好一篇故障錄波器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】錄波器電力系統通訊網絡

電力網絡波動對連續性生產的企業影響是十分巨大的，甚至可能造成生產事故，特別是石油化工企業保證公司內部電力網絡的穩定性是及其重要的。因此，大港石化公司提高電力系統的自動化控制水平十分必要。大港石化公司的電力系統包括第一35KV變電站、第二35KV變電站、聚丙烯35KV變電站、原油儲備庫35KV變電站、催化6KV開閉所、煙機6KV開閉所、三循6KV開閉所、柴油加氫6KV開閉所、重整6KV開閉所等。每個變電站和開閉所都陸續設置有不同規格型號的錄波器，但它們都獨立管理，發生故障時無法進行系統分析，通過光纖以太網組建了電力調度通信系統，實現了集中管理和監控。

一、故障錄波器的原理

故障錄波器是用來記錄電力系統中電氣量和非電氣量以及開關量的自動記錄裝置，通過記錄和監視系統中模擬量和事件量來對系統中發生的故障和異常等事件生成故障波形儲存并發送至遠方主站，通過分析軟件的處理對波形進行分析和計算，從而對故障性質、故障發生點的距離、故障的嚴重程度進行準確地判斷。

二、故障錄波器的作用

（1）系統發生故障，繼電保護裝置動作正確，可以通過故障錄波器記錄下來的電流量電壓量對故障線路進行測距，幫助巡線人員盡快找到故障點，及時采取措施，縮短停電時間，減少損失。

（2）線路不明原因跳閘，通過對故障錄波器記錄的波形進行分析，可以判斷出開關跳閘的原因。從而采取相應措施，將線路恢復送電或者停電檢修，避免盲目強送造成更大的損失，同時為檢修策略提供依據。

（3）判斷繼電保護裝置的動作行為。當系統由于繼電保護裝置誤動造成無故障跳閘或系統有故障但保護裝置拒動時，就要利用故障錄波器中記錄的開關量動作情況來判斷保護的動作是否正確，并可以據此得出有問題的部分，對于較復雜的故障可以通過記錄下來的電流電壓量對故障量進行計算，從而對保護進行定量考核。

三、故障錄波器通信網絡的特點和面臨的問題

首先，故障錄波器是記錄低壓、高壓電網系統出現波動時的暫態過程，這就要求十幾臺故障錄波器在幾秒鐘內同時采集大量的數據并傳輸到中心計算機。因此要想將各變電站和開閉所的故障數據遠傳到中心控制室，通信網絡必須是一種遠程的、高可靠性的、數據吞吐量大的系統。其次，故障錄波器通信網絡要求具有組網靈活，擴展性強，能實現故障信息遠傳及日常運行檢測的雙重作用，它的設計應該能適應各種規約類型和接口類型的微機智能保護裝置，它能適應未來通信網絡技術的發展需要。

四、故障錄波器通信網絡的設計

（1）設計思路：將大港石化公司的第一、二35kV變電站、以及6kV的開閉所增設錄波器18套，其錄波器均具備網絡功能。采用一臺服務器作為集中控制和數據處理中心，將這臺服務器放置在第二35KV變電站，通過光纖以太網將各變電站和開閉所的故障錄波器進行聯網，并安裝網絡協議及故障錄波器的分析軟件，以實現故障錄波器網絡化集中管理。

（2）方案設計：系統構成主要由服務器和故障錄波器終端構成，服務器和各個終端間采用TCP/IP通訊協議。故障錄波器網絡結構圖（參見圖1）。

五、故障錄波器的通訊網絡體系

故障錄波器通信網絡組成的主體結構包括分析站、采集站的分層結構形式。由微機錄波器組成的采集站分布在各變電站和開閉所，通過光纖以太網實現故障錄波器聯網，當高低壓電網出現波動時將各變電站和開閉所的故障錄波器所記錄的故障數據自動傳送到安裝第二變電站的主站服務器上，主站是一臺服務器、交換機和光電轉化器。操作員可以根據錄波器所在位置和型號啟動相應應用程序，將記錄的故障文件通過軟件進行分析，立刻找到故障源并采取相應措施。

六、結論

故障錄波器通信網絡的建立以后將大大提高公司高低壓電力網絡管理的自動化水平。當高低壓電力網絡發生故障時，利用故障錄波器可以記錄下故障的全過程的波形，通過軟件的分析可以得出此種故障的類型以及故障時保護的動作狀態，縱聯保護的發信情況，斷路器的分合時間，重合閘動作全過程等，可以正確分析事故，評價保護，發現保護和斷路器存在的問題，查出高低壓電網波動是由上游電力網絡產生還是使用單位的某段造成的電力網絡波動。最大限度地減少不明事故。

參考文獻

[1]黃海波，艾勇，劉磊，孫未.基于以太網的光無線通信系統的設計與實現.電子技術應用，2004（2）：156-157

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中圖分類號：TP216+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）04-0000-00

電力系統故障錄波器是一種長期應用在電力系統中，實時監測系統電壓、電流等參數的一種設備，現采用基于DSPTMS320F2812與GPRS的設計方案，其可以實現數據的遠距離無線傳輸。以上優點彌補了目前電力系統錄波器的缺陷，達到了應用的要求。

1、電力系統故障錄波器結構原理

系統運行原理：因為電力系統一般都為三相制，即三相電壓和三相電流，下面以單相為例來說明電力系統故障錄波器的運行原理，首先電力系統的電壓通過濾波器濾去低頻漂移信號和高頻干擾信號，然后由霍爾電壓傳感器轉換成電流信號，電流信號經過調理電路后會變成等比例的電壓信號再傳遞給模數轉換芯片AD7656，DSP控制模數轉換芯片將模擬信號轉換成數字信號，通過相關的算法對采集的數字量進行分析，計算出電壓的峰峰值、有效值、最大值、THD等參數，然后DSP通過GPRS將采集的數據發送給監控中心。監控中心也可以通過GPRS將控制指令發送給電力系統故障錄波器，包括檢測電壓、電流，改變故障記錄的上下限值，改變系統實時刷新頻率等。

2、電力系統故障錄波器的硬件設計

2.1 數據采集處理模塊硬件電路設計

2.1.1 DSPTMS320F2812與AD7656的硬件電路設計

DSP的GPIOA復用為I/O口與AD7656的D0-D15并行數據口相連，用來進行數據傳輸，DSP的GPIOF0端口與AD的CONVST A、CONVST B、CONVST C三個端口相連，作為AD7656的6路同時采樣啟動控制口，GPIOF1端口與AD7656的讀信號RD相連作為讀控制口，GPIOF2端口與AD7656的CS端相連作為AD7656的片選控制口，GPIOF3端口與AD7656的RESET端口相連作為重啟控制端口，GPIOF4端口與AD7656的BUSY相連，用來檢測轉換是否結束。

2.1.2 LCD顯示電路設計

本系統中顯示電路采用深圳彩晶公司生產的320×240型雙圖層中文文字與繪圖模式相結合的點矩陣LCD顯示屏，內部自帶512K Byte 的字型碼， LCD內置RA8803液晶控制器，使LCD與單片機C8051F005實現無縫鏈接。單片機的P0.2口與LCD的WR口相連，作為LCD的寫控制口，P0.3口與LCD的RD口相連作為讀控制口，P0.4口與LCD的CS口相連作為LCD的片選控制口，P0.5口與LCD的RS口相連作為LCD的命令控制口，P0.6口與LCD的RST口相連作為LCD的重啟控制口，P0.7口與LCD的BUSY口相連作為判斷LCD是否處于空閑狀態。

2.3 數據傳輸模塊硬件電路設計

KB3000 GPRS DTU(簡稱KB3000)的供電電壓為5V，其提供標準的RS232串口與外界進行連接，在這里我們選用DSP的SCIA串口與KB3000進行通信，在與KB3000相連時需要一個串口轉換芯片進行轉換，在這里我們選擇SP3223E串口芯片來連接KB3000和DSP，SP3223E工作電壓為+3.3V，其需要并聯兩個電容以便能夠獲得較好的標準電壓，其外部需要連接四個電容以維持系統運行，/EN直接地使SP3223E一直處于工作狀態。DSP的TX端口與SP3223E的T1端口相連，RX口與R1端口相連，SP3223E的T2端口與KB3000的TX端口相連，R2端口與KB3000的RX端口相連。KB3000的外接電源為+5V，KB3000外接兩個指標燈，紅色LED代表電源燈，綠色LED代表DTU與遠程服務器連接成功并注冊成功指示燈。

3、電力系統故障錄波器軟件設計

通過Windows的超級終端來配置KB3000串口的相關參數，超級終端與KB3000連接成功后，會顯示出一個文本文件，其中包含：APN Settings（接入點設置），LOCALL Settings（本地設置），Server Settings（服務器設置），UART Settings（串口設置），Reset（重新設置），其中APN設置包括接入點的帳號，密碼等參數，本地設置包括設置的ID號，端口號，最大數據包，設備類型等參數，服務器設置包括服務器地址，服務器端口號，TCP/IP等參數。以上各種參數的設置都設為默認配置。進入串口設置界面，串口設置包含：A、Baudrate (波特率)，B、DataBits（數據位），C、StopBits（停止位），D、Parity（校驗位），E、Flow Control（流控），F、Return（返回），輸入相應的字母會出現參數的選擇選項，在這里我們配置KB3000的串口參數為：波特率為19200b/s，8位數據位，1個停止位，無檢驗位。

本文設計出了一種基于DSP和GPRS的電力系統故障錄波器。系統運算速度快，設備移動方便，組網靈活，可實現多個監測點集中管理，適合遠距離傳輸。

參考文獻

[1] 趙自剛,趙春雷.國產錄波器現狀分析及新型錄波器展望[J].電網技術,1999,(3):44-47.

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1故障錄波儀的運行條件與主要參數

1.1故障錄波儀的運行條件

故障錄波儀的主要部分是錄波器。根據錄波原理的不同，可以分為光電式錄波器、采用計算機技術的便攜式錄波器、基于單片機的智能電力系統故障錄波儀。其中基于單片機的智能電力系統故障錄波儀應用較為廣泛。下面就型號為DRL600/WFBL-1的故障錄波儀的軟、硬件做簡要介紹。該故障錄波儀能使用于任何型式的電力系統設備或接線方式，包含發電機、變壓器設備、單元接線、3/2接線、雙母線及其它復雜系統。硬件由錄波裝置前置面板、錄波CPU插件、采集插件、信號插件、監控管理CPU插件等元器件組成。故障錄波在線監控軟件是WaveRecordBackgroundOnlineSystem。它運行于Windows2000或WindowsXP操作系統下。電氣工作人員通過安裝調試該軟件對電力系統進行實時監控。安裝后雙擊桌面上的快捷方式或選擇【開始】->【程序】->【WaveRecordBackgroundOnlineSystem】->【ViewStar】均可直接運行故障錄波在線監控軟件。

1.2故障錄波器的主要參數

故障錄波器的品質高低是由故障錄波器的主要參數決定的。第一：采樣速率。采樣速率的快慢很大程度地決定了故障錄波器的品質。當電力系統發生短路故障時，強大的短路電流會引起高次諧波。如果故障錄波器的采樣速率過低，將不能記錄高次諧波，這必將影響電氣工作人員對故障的判斷。因此，電力行業標準規定，采樣速率不低于5KHZ。第二：最大故障電流記錄能力。同一電力系統在不同的運行方式、不同的故障類型和不同短路點下，最大故障電流是不同的。最大短路電流可由數千安至數百千安。因此，最大故障電流記錄能力越大，記錄的故障波形越完整越精確。第三：錄波記錄時間。故障錄波器是有一定內存，當沒有故障發生，下三個（具體周期數可以設定，一般為三)個周期的的參數會將這個周期的參數覆蓋。如果一旦發生故障，異常參數會觸發保護的錄波功能，會將故障前三個周期的參數（電壓電流功率等）以及故障后數個周期內的參數記錄下來。錄波記錄時間的越長故障錄波器的品質越高，電氣工作人員分析故障越有利。

2故障錄波儀在電力系統中的應用

電力系統根據中性點接地與否分為中性點不接地系統和中性點接地系統。電力系統正常運行時，相與相之間和在中性點接地系統中的相與地之間都是通過負荷連接的。當電力系統發生短路故障時，系統的總阻抗減少，短路點電流增大，電壓降低。電氣工作人員可以通過復雜的潮流計算和向量圖分析得出短路電流的大小，不僅費時費力，而且理論值和實際值相差較大。這對于電氣工作人員處理電力系統故障產生不良的影響。為簡單方便，引入監控和記錄電力系統信息的故障錄波儀。故障錄波儀是在電力系統發生故障（如短路、斷相）或振蕩時自動準確地記錄故障發生前后電氣量及非電氣量變化的全過程的主要儀器。它將記錄的數據存儲發送至主站，通過分析軟件對波形分析處理，從而使工作人員對故障做出正確判斷。在使用故障錄波儀前，電力系統發生短路故障時，電氣工作人員根據電力系統及其保護裝置的廣泛知識和繼電保護等信息來判斷故障的元件位置（區域）、故障類型和故障程度，這樣較為復雜。使用故障錄波儀后，通過A、B、C三相電流和零序電流波形變化和常見故障類型的特點就可以輕松地判斷。比如單相接地短路故障，故障錄波波形圖的特點是：（1）一相電流增大，一相電壓降低；出現零序電流，零序電壓；（2）電流增大，電壓降低為同一相別；（3）零序電流相位與故障相電流同相，零序電壓相位與故障相電壓反相。如果故障錄波波形圖符合以上三條，很簡單地判斷了故障類型為單相接地，且接地相是電流增大的那一相，電流越大故障越嚴重。這樣，為電氣人員處理故障提供了方便。所以，電氣工作人員必須熟練掌握電力系統故障（各種短路、斷相故障等）的波形圖。

3結束語

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關鍵詞：繼電保護 故障信息管理系統 應用規范 標準化

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0119-01

目前由于國內外不同廠家對裝置信息、時間同步實現方式、和數據輸出格式的不同，造成了在電網故障中，各種裝置反映的信息體現了“孤立事件”的特點[1]。使得調度人員，甚至于繼電保護專業人員都不能及時判斷復雜故障的真正原因。故障信息只能分散、局部地描述電網故障狀況。這表明目前各種保護和故障錄波器等設備對于故障信息處理的規范性遠不能滿足現代電網故障分析、信息處理有效性和及時性的要求，從而說明了繼電保護及故障信息管理系統規范化建設的必要性和緊迫性。

1 信息的分類

繼電保護及故障信息管理系統信息主要來自于繼電保護裝置和故障錄波器[2]。目前，繼電保護裝置和故障錄波器信息分為以下四類：保護定值信息、開關量信息、模擬量信息、保護動作信息。

2 信息通信規范

由于繼電保護微機化普及在先，故障信息管理系統應用在后，所以存在如何與已投入運行的繼電保護和故障錄波器規約規范的問題[3]。

3 信息建模規范

目前，當電網發生故障時，尤其是復雜故障時，保護和故障錄波器所上送的信息量十分龐大，必須對這海量信息進行分優先級上送，避免出現信道阻塞[4]。由于保護和故障錄波器生產廠家繁雜，對電網的要求理解參差不齊，所上送的裝置信息不嚴謹，不規范，有些信息甚至繼電保護專業人員都看不懂。

對所有保護動作和故障錄波器開關量信息進行詳細研究和分析后，針對調度運行人員對故障信息的要求，分別制定繼電保護及故障信息管理系統220kV線路和變壓器動作信息規范樣表，110kV及以下等級參照執行。220kV線路動作信息規范樣表見表1（以保護裝置采用RCS和CSC系列保護為例）。動作信息優先級劃分如下：

第一級：主要是斷路器、繼電保護和自動裝置的出口動作信息和保護退出（閉鎖）信息。

第二級：主要是保護啟動、斷路器操作或者其他與保護動作相關聯的信息。

第三級：主要是保護和故障錄波器的告警信息。

對所有保護動作和故障錄波器模擬量信息進行詳細研究和分析后，針對調度運行人員對故障信息的要求，分別制定繼電保護及故障信息管理系統220kV線路和變壓器模擬量信息規范樣表，110kV及以下等級參照執行。模擬量信息優先級劃分如下：

第一級：重要的反應電網系統運行的電壓、電流。

第二級：監測電網和設備的其他狀態量。

4 信息規范

信息規范有如下幾點：

繼電保護及故障信息管理系統信息應體現層次性，繼電保護及故障信息管理系統信息處理應體現智能性。系統應具有專家系統模塊，在電網故障時，系統對收集到的保護動作信息、開關變位信息、錄波文件等信息，自動進行整理和關聯，形成故障報告，同時對包括保護和開關的動作是否正確等進行評價。

繼電保護及故障信息管理系統信息處理應體現差異性：系統要同時考慮調度人員、繼電保護人員、保護管理人員的需求。

參考文獻

[1] 林鋼松，楊先貴，楊勇.湖北電網繼電保護運行管理系統[J].電網技術，1997，21（8）：49-51.

[2] 李智星，涂光瑜，陸儉.網絡化繼電保護管理系統.電力自動化設備，2003，23（12）：43-46.

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中圖分類號:TN911-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)22-0203-05

Dynamic Issue System of Power Failure Wave-recorded Data Based on Web

WANG Tong-hui, ZHOU Yu, DU Si-dan

(Department of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China)

Abstract: Failure analysis is an important part in power system, but most of the existing wave-recording analysis softwares are implemented with C/S architecture, whose system compatibility is poor and is inconvenient for users to upgrade the software or server maintenance. With the network development, the power system management tends to networking. As a result, an on-line system for retrieval and analysis of wave-recorded data was developed based on B/S architecture and Java applet. The fast retrieval of recorded wave data, dynamic display of waveform and analysis of relevant signal are achieved with it, which provides users with a fault query and management platform that is stable and intuitive.Keywords: B/S architecture; IEC61850; GOOSE; Java applet

0 引 言

故障錄波器是常年運行、監視電力系統運行狀況的一種自動記錄裝置。它的主要功能包括:檢測繼電器及安全自動裝置的動作行為、分析系統動態過程中各電參量的變化規律以及校驗電力系統計算程序與模型參數的正確性。對于電力系統的故障和誤操作,錄波裝置可記錄其波形曲線,通過分析波形可以確定故障原因與故障距離,制定解決方案,從而發現系統缺陷、減少以至避免再發生類似事故,保證電力系統安全運行。

對于錄波產生的大量數據,需要友好快捷的分析軟件[1-2]。現有的錄波分析軟件多為獨立的客戶端(C/S架構),有諸多缺點[3],例如:不能與瀏覽器結合,系統兼容性有限,軟件升級與服務器端的變動會被用戶實時感知,給用戶帶來更多操作。隨著網絡的發展,電力系統的管理趨向網絡化,基于B/S架構使用瀏覽器即可通過Web服務器與服務器端數據庫進行數據交互,將日常數據維護和用戶數據分析分別進行,方便直觀。此外,對于大量的波形數據,還需要解決數據傳輸、波形分析與顯示的速度等問題。

在此述的錄波系統與國家電力南京自動化股份有限公司合作研發,設備間采用高速網絡通信,實現持續高效數據記錄、數據庫信息共享、Web信息查詢。提供完善的故障判別、事件識別記錄、故障分析及故障測距功能,并采用數據冗余技術提高數據存儲可靠性。

1 系統設計

系統包括4部分:數據采集、協議轉換器、服務器端、Web。在此主要針對服務器與用戶端的系統軟件設計進行詳細討論。系統總體框架如圖1所示。

圖1 系統總體框架

1.1 數據采集部分

數據采集裝置包括6塊采集板,每塊板分別有16個模擬量通道(4個群組)、32個開關量。故障錄波器接收采集到的數據,數據報文分為3種:常規存儲卡數據、基于IEC61850-9-1標準[4]的采樣值、基于IEC61850-8-1 標準的面向通用對象的變電站事件(GOOSE)。

1.2 協議轉換器部分

協議轉換器是運行于系統前端的硬件組成部分,采用PowerPC硬件平臺和VxWorks嵌入式系統,主要用于接收3種數據報文,根據同步采樣合并策略實現數據重組并上傳至服務器。同時負責監視錄波故障及硬件日常工作狀態。

1.3 服務器端

服務器端是整個系統的關鍵部分,運行于系統上層,基于Core 2雙核E4300 1.8 GHz硬件平臺,采用Linux圖形系統。服務器端接收協議轉換器的數據并進行故障判別;分析協議轉換器發來的各類型數據和事件以及本地產生的信息和事件,提取有效數據;將有用信息存入數據庫;為用戶提供可視化Web以及系統參數文件的配置功能。數據庫的建立如圖2所示,其中故障信息包括:通道名;啟動時間;啟動所屬;啟動類型。測距報告包括:故障類型;故障距離;故障電壓測量值;故障電流測量值;斷路器動作時間;閘重合時間;斷路器動作類型;再次故障類型,即故障發生后再次出現的新故障的類型;再次故障電壓測量值;再次故障電流測量值;多組(5組以上)模擬量啟動類型和通道號。多組(5組以上)開入量變化狀態和時間。

圖2 數據庫建立流程

數據庫存儲信息包括:數據、事件。數據文件分為暫態數據和穩態數據;事件包括故障信息、故障測距報告、系統參數配置等。通過數據庫完成上層Web與下層協議轉換器之間的信息交換。

1.4 Web部分

Web為用戶提供快捷直觀的常態、實時錄波文件檢索與分析,顯示暫態錄波故障報告和系統運行狀態,并提供系統校時、錄波文件下載等輔助功能?；究驁D如圖3所示。

圖3 Web軟件框架

本部分涉及大量數據交換:服務器端接收用戶提供的系統設置信息保存至數據庫,接收用戶查詢信息;客戶端接收查詢數據庫得到的波形數據進行信號分析,接收故障信息、系統狀態信息顯示。

本部分具有很好的擴展性,可以根據用戶需要添加更多的功能。

2 關鍵技術

服務器端接收大量協議轉換器上傳的數據報文,需經過分析準確提取數據報文中有效信息,以滿足上層需要。Web部分面向用戶,需要保證良好的用戶體驗,主要包括:提高客戶端和服務器端的數據傳輸速度與準確性、完善波形顯示效果。

為了保證多用戶查詢時能夠實時顯示查詢結果,采用流式Socket[5]多線程[6]通信進行數據傳輸,通過多線程保證波形數據傳輸和顯示的速度,解決波形動態顯示畫面閃動的問題,提高顯示質量。

Web采用Java Applet[7],優點包括:當用戶訪問網頁時,Applet被下載到用戶計算機上執行,因此執行速度不受網絡帶寬或者modem存取速度的限制;Applet被設計成在“沙箱”[8]中運行,只能讀取源主機上的數據,不能讀寫本地主機,從而不會對用戶系統造成任何損害,具有很高的安全性。

2.1 數據提取

服務器端接收的經協議轉換器重組的數據報文有:存儲卡實時向量數據報文、GOOSE和IEC61850合并后的協議報文。分析上述報文形成穩態錄波數據文件、暫態數據文件。

穩態錄波數據記錄采樣率1 kHz,考慮到日常穩態錄波數據量龐大,綜合Web端查詢便利程度,采用以子站為單位將所有通道有效數據保存至一個文件,存儲時間間隔10 min。

暫態錄波數據采用變速記錄:最高采樣速率(AB段,采樣率10 kHz,A段為故障前100 ms數據)和長錄波記錄速率(C段,采樣率1 kHz)。判斷故障起始位置,將故障信息生成Comtrade[9]文件保存,并記錄故障時刻過限啟動時間、啟動所屬通道或設備、啟動類型、通道名等事件標識保存至數據庫。

2.2 數據傳輸

即Web客戶端與服務器端數據交互。采用Java的Socket類和ServerSocket類來實現流式Socket通信。由于服務器端在同一時刻可能出現的并發通信,采用Linux提供的多線程通訊[6]。

客戶端與服務器端流程如圖4所示。

圖4 客戶端與服務器端流程

考慮到同時傳送多個通道數據的情況,即并行傳送多通道數據,綜合網絡速度、CPU處理速度以及用戶視覺效果,將服務器端查詢到的各通道數據分割成長度為N的小塊交叉傳輸,實際應用中傳輸長度N定為1 000?？蛻舳私邮障嚓P波形數據流,用于下一步的信號分析與波形動態顯示。

2.3 動態顯示

動態顯示的內容包括波形和數據2部分。實現的功能包括:主界面繪制,比較java提供的3種主要構建窗口程序庫AWT,Swing和SWT,采用Swing;網絡數據交換,即客戶端Socket通信,接收數據流;數據分析,包括將接收波形數據流轉換成坐標點以及波形信號分析[10];動態顯示,顯示包括波形和信號分析結果。

為了保證波形顯示速度,程序設計時需要注意:數據接收與數據解析同步進行;波形坐標點計算與信號分析顯示同步進行。

對于動態刷新的波形與信號分析結果,為了保證良好的用戶體驗,即人機交互操作時畫面不出現明顯閃爍,需要注意:根據實時顯示波形數據量調整滾動條長度;拖動滾動條時需要實時刷新當前波形顯示區域;刷新標尺位置時需保證不影響其他波形正常顯示;拖動標尺實時更新標尺所在位置采樣點信號分析結果;根據當前接收到的采樣值大小動態調整已顯示波形的幅值至最佳狀態。

綜上所述,軟件共包括3個線程,分別用于波形和信號分析顯示、接收數據流、調整波形顯示幅值。結合Applet生命周期得出如圖5所示流程圖。

圖5 動態顯示流程

2.4 信號分析

波形信號分析分為2部分:通道數據分析,包括有效值、相位、諧波等一般信息;線路數據分析,主要是┤相信號相量、功率分析。

對于包含k次諧波的周期性離散信號(電壓或電流),對其均勻采樣,設每周期采樣點數為N,則第iУ悴裳值為:

f(i)=∑Nk=1Aisin(ik2πN)

有效值離散計算公式為:

F=1N∑Ni=1f(i)2

通過傅里葉變換對信號進行諧波分析:

實部:

FRn=2N∑Nk=0f(k)cosnk2πN

虛部:

FIn=2N∑Nk=0f(k)sinnk2πN

n次諧波有效值:

Fn=FRn×FRn+FIn×FIn2

采用序算法計算信號有功功率和無功功率:

Ua=UaR+jUaI,Ub=UbR+jUbI,Uc=UcR+jUcI

正序:

U1=Ua+Ub×λ-120°i+Uc×λ120°i

負序:

U2=Ua+Ub×λ120°i+Uc×λ-120°i

零序:

U0=Ua+Ub+Uc

視在頻率[9]:

S=P+jQ=UaIa*+UbIb*+UcIc*

Ia*,Ib*,Ic*是Ia,Ib,IcУ墓查睢

有功功率:P=Re(S)

無功功率: Q=lm(S)

3 系統

Web端提供6項功能,包括手動錄波、常態長錄波波形顯示與分析、暫態故障信息查詢與波形文件下載、實時錄波波形顯示與分析、系統運行狀態顯示、系統校時。

3.1 手動錄波

發送錄波開始命令,通知系統開始錄波,服務器端啟動錄波并記錄波形。

3.2 常態波形檢索與分析

提供按通道選擇、按線路選擇兩種波形檢索方式,如圖6所示。

檢索后顯示波形與數據分析結果,如圖7所示。

可以看出圖中標尺處波形發生突變。此時進入暫態波形檢索頁面查詢故障情況。

3.3 暫態波形檢索與分析

提供時間區間、故障情況、啟動故障情況、跳閘情況4種暫態數據查詢方式,查詢后以列表方式顯示基本故障報告,如圖8所示。如需要進一步分析故障數據,則可下載對應Comtrade文件調用其他分析軟件進行分析。

圖6 常態波形檢索

圖7 常態波形與分析結果顯示

圖8 暫態波形與分析結果顯示

檢索圖8標尺對應時間的暫態Comtrade文件(由于本文撰寫時故障分析尚未完成,故這里故障分析為空,只提供故障文件下載)并下載,調用第三方分析軟件做詳細分析。

3.4 實時波形檢索與分析

實時波形檢索與常態波形檢索類似,動態顯示當前時刻波形,如圖9所示。考慮到數據量、網絡帶寬、用戶體驗等方面因素,波形刷新時間間隔為2 s。

圖9 實時波形顯示

點擊暫停鍵,分析當前數據。如圖10所示。提供雙游標,便捷分析絕對時間與相對時間。

如數據檢索采用按線路選擇方式,顯示當前線路┤相相量與功率信息,如圖11所示。

圖10 實時波形與分析結果顯示

圖11 實時波形線路相量信息

3.5 系統運行狀態

顯示當前系統硬件運行工況,如圖12所示,分析系統硬件網口狀態以及數據通信情況。

圖12 系統運行狀態顯示

3.6 Web校時

4 結 語

本系統嚴格遵循DL/T663-1999《220~500 kV電力系統故障動態記錄技術準則》,滿足繼電保護等電力自動化裝置要求,排除硬件差異。根據接入量的不同,實現不同速率錄波,系統具有穩定性較強,能夠滿足現行變電站、電廠等安全可靠運行的要求。采用B/S架構,錄波分析系統不再依賴系統平臺,具有很高的可移植性。Web部分提供直觀豐富的功能,滿足用戶分析需求,具有很高的工程應用價值。

本系統在功能上依然存在改進之處:當大量用戶查詢服務器端數據庫時,查詢數據有可能產生交叉,如果用戶對得到的原始數據分別進行處理,得到需要的波形坐標數據,那么從整體上看,連接到服務器端的用戶計算機做了大量重復數據分析。因此可做如下改進:將一段時間內所有向服務器端提出連接請求的客戶端看成整體,根據不同的計算能力進行數據計算,按照用戶需求分配計算結果,避免重復計算。

參考文獻

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篇6

關鍵詞：變電站，繼電保護，自動化系統

1前言

隨著我國電網建設的不斷快速發展，實現電網繼電保護綜合自動化系統的條件已經成熟，不管是變電站客戶機對保護信息的搜集、信息的網絡傳輸還是調度端服務器對EMS系統共享數據的讀取、故障及穩定分析計算等，都已經可以得到解決。這主要的實施難度在于系統需要綜合繼電保護、調度、方式、遠動、通信以及變電站綜合自動化等相關專業的技術，而且涉及到的控制運行設備，都需要很多專業人員的配合，針對目前條件而言，這還以難實現繼電保護的自適應。

為了達到保證電力系統的安全穩定運行，那么必須提高繼電保護的正確動作率，這樣才能更好的滿足電力系統安全運行的要求。繼電保護綜合自動化系統加強了繼電保護的效能和可靠性，對保證電網安全穩定運行起到了重大作用，繼電保護工作技術知識密集，責任心和技術水平要求高，因此我們只有深入細致地研究本網的具體情況，認真細致地對待每一項工作，遵守規程、完善圖紙，努力掌握微機保護的硬件電路構成，軟件實現邏輯功能，熟練掌握保護的一般原理、規律，逐步積累經驗，進一步摸清保護工作的主要問題，才能有針對性地采取措施解決存在的問題。

2系統構成

從電網的角度分析電網繼電保護綜合自動化系統獲取信息的途徑。電網的結構和參數，可以從調度中心獲得：一次設備的運行狀態及輸送潮流，可以通過EMS系統實時獲得：保護裝置的投退信息，由于必須通過調度下令，由現場執行，因此可以從調度管理系統獲得，并從變電站監控系統得到執行情況的驗證：保護裝置故障及異常，可以從微機保護裝置獲得,電網故障信息，可以從微機保護及微機故障錄波器獲得。通過以上分析，可以看出，實現變電站繼電保護綜合自動化系統的信息資源是充分的。

3功能分析

3．1實現對各種復雜故障的準確故障定位目前的保護和故障錄波器的故障測距算法，以電站500kV行波測距裝置采用Xc一21輸電線路行波測距裝置為例。

本裝置利用輸電線路故障時產生的暫態電流行波信號，采用現代微電子技術研制。裝置采用三種測距原理，一種是測量故障行波脈沖在母線與故障點來反射的時間測距稱為單端電氣量法，也叫A型測距法。具有投資低、不需要兩端通信聯絡的優點，但由于受母線上其它線路末端反射的影響，測距結果有時不穩定。第二種是測量故障行波脈沖傳到兩端母線的時間差測距，稱為兩端電氣量法，也叫D型法。具有原理簡單、測距結果可靠等優點， 但需要在線路兩側裝設裝置并進行通信聯絡。第三種是記錄故障下重合閘產生的暫態電流行波波形測距，該方法也叫E型法。

(1)單端電氣量行波測距原理(A)型

在被監視線路發生故障時，故障產生的電流行波會在故障點及母線之間來回反射。裝設于母線處的測距裝置接入來自電流互感器二次側的暫態電流行波信號，使用模擬高通濾波起濾出行波波頭脈沖， 記錄下如下圖所示的暫態電流行波波形，根據到達母線的故障初始行波脈沖s1與故障點反射回來的行波脈沖S2 之間的時間差t來實現測距。

(2)兩端電氣量行波測距原理(D型)

根據裝于線路兩端測距裝置記錄下行波波頭到達兩側母線的時間，則可計算出故障距離。兩端測距法只使用行波波頭分量，不需要考慮后續的反射與投射行波，原理簡單，測距結果可靠。但兩端測距的實現要在線路兩端裝設測距裝置及時間同步裝置(GPS時鐘)，并且兩側要進行通訊交換記錄到的故障初始行波到達的時間信息后才能測出故障距離。利用來自電流互感器的暫態電流行波信號，不需要特殊的信號耦合設備。使用獨立于CPU的超高速數據采集單元，記錄并緩存暫態行波信號，解決了CPU 速度慢，不適應采集處理暫態行波測距信號的困難。裝置可儲存最新的十次故障的測距結果及四次鼓掌電流波形，設有掉電保護，所有的記錄數據在裝置失電時均不丟失。得到的系統故障信息愈多，則對故障性質、故障位置的判斷和故障距離的檢測愈準確，調度端數據庫中，已經儲備了所有一次設備參數、線路平行距離、互感情況等信息，通過共享EMS系統的數據，可以獲得故障前系統一次設備的運行狀態。故障發生后，線路兩端變電站的客戶機可以從保護和故障錄波器搜集故障報告，上送到服務器。調度端服務器將以上信息綜合利用，通過比較簡單的故障計算，就可確定故障性質并實現準確的故障定位。

3．2 完成事故分析及事故恢復的繼電保護輔助決策

系統發生事故后， 往往有可能伴隨著其它保護的誤動作。傳統的事故分析由人完成，受經驗和水平的影響，易出現偏差。由于電網繼電保護綜合自動化系統搜集了故障前后系統一次設備的運行狀態和變電站保護和故障錄波的故障報告，可以綜合線路兩端保護動作信息及同一端的其它保護動作信息進行模糊分析，并依靠保護和故障錄波的采樣數據精確計算，從而能夠迅速準確的做出判斷，實現事故恢復的繼電保護輔助決策。

3．3實現繼電保護裝置的狀態檢修

根據以往的統計分析數據，設計存在缺陷、二次回路維護不良、廠家制造質量不良往往是繼電保護裝置誤動作的主要原因。由于微機型繼電保護裝置具有自檢及存儲故障報告的能力，因此，可以通過電網繼電保護綜合自動化系統實現繼電保護裝置的狀態檢修。

3．4 對系統中運行的繼電保護裝置進行可靠性分析

通過與繼電保護管理信息系統交換保護配置、服役時間、各種保護裝置的正動率及異常率等信息，電網繼電保護綜合自動化系統可以實現對繼電保護裝置的可靠性分析。特別是當某種保護或保護信號傳輸裝置出現問題， 并暫時無法解決時，通過將此類裝置的可靠性評價降低， 減輕系統對此類保護的依賴，通過遠程調整定值等手段，實現周圍系統保護的配合，防止因此類保護的拒動而擴大事故。

3．5 變電站繼電保護綜合自動化的展望

變電站若實現繼電保護裝置對系統運行狀態的自適應，根據電網繼電保護的整定計算十分復雜，由于傳統的繼電保護以預先整定、實時動作為特征，保護定值必須適應所有可能出現的運行方式的變化。為使預先整定的保護定值適應所有可能出現的運行方式的變化，必然出現以下問題：

(1)縮短了保護范圍，延長了保護動作延時。

(2)被迫退出某些受運行方式變化影響較大的保護。如四段式的零序電流保護僅能無配合的使用其最后兩段。

(3)可能還存在由于運行方式考慮不周而出現失去配合。

(4)被迫限制一次系統運行方式。

現有的設備與技術力量，依靠電網繼電保護綜合自動化系統，可以將每次故障周圍系統保護的采樣數據進行收集，利用線路兩端的故障電流、故障電壓，校核并修正線路參數，實現線路參數的自動在線監測，但目前還無法實現迅速準確的判斷出當前繼電保護裝置整定值的可靠性難度很大。

4．結束語

篇7

關鍵詞：繼電保護；在線校核；工作原理；注意事項

0 前言

繼電保護裝置是電力系統最重要的二次設備之一，是電力系統安全運行的保障。國內外無數實例證明，涉及停電范圍較廣的大型系統事故，大都與繼電保護裝置的不正確動作有直接或間接的關系。因此，合理地安排繼電保護定值，提高繼電保護運行管理水平， 是保障電網安全運行的重要條件。

目前，繼電保護裝置的定值和各項性能指標是在離線狀態下根據系統的最大運行方式和最小運行方式獲得的，在系統運行中保持不變。但是，在系統實際運行中，其運行方式是在不斷變化的。當系統處于某些特殊的運行狀態時，系統中部分保護的定值可能不能滿足靈敏度和選擇性的要求，存在保護誤動的事故隱患。如果不能及時發現并進行調整，可能會造成大范圍的停電事故。因此，要對系統定值進行校驗。

近幾年來，故障錄波器在電網中廣泛使用，在電力系統發生故障時，保護和故障錄波器均具備了以數據方式向電網調度中心傳輸故障信息的可能。繼電保護及故障信息管理系統的提出，就是為了提高電網安全運行的調度系統信息化、智能化水平，在電網發生故障時，為調度提供實時故障信息，有效地快速恢復系統。

1 系統的概念和校驗方法

在線校核是獲取電力系統實時數據，對當前系統中各種繼電保護定值的性能進行在線校驗的過程。本文介紹的在線校核是將故障錄波器采集的電力系統實時數據（包括系統拓撲結構、系統運行方式、保護配置定值等）轉換后進行定值計算，將此定值與保護裝置的經驗定值進行比較，實時判別系統所有保護的性能，對保護定值進行校驗，看其是否滿足當前運行方式下所求的靈敏度，并同時對其進行在線整定。

2 系統的構成方案

2.1 系統要解決的問題

1）將變電站內微機保護、自動裝置、故障錄波器等輸出的各種信息集中、分類處理，以滿足調度中心對電網正常運行及故障情況下各種信息的需求。

2）在調度中心側，具備保護設備管理及故障計算、整定計算、故障測距、錄波數據分析等故障綜合分析處理功能，實現繼電保護運行、管理的網絡化和自動化。

2.2 功能要求

1）系統應借助廣域通信網絡，采集、獲取電網的實時運行信息，在線計算、校核保護裝置的定值。在條件允許的情況下，可實現在線修改保護定值、選擇保護裝置的投停，以適應運行方式的要求，保證保護裝置在各種運行方式下的選擇性、可靠性和靈敏性。

2）優化整定值。系統應借助整定程序來優化電網各級保護裝置的整定值，使整個電網的保護定值更加合理。

3）研究現場實時數據的傳送方式。實現保護裝置的自適應功能，需要范圍廣泛的大量現場實時數據支持，應根據繼電保護裝置的特點和當前電力系統通信技術的現狀，研究、確定可靠獲取和傳送這些數據的方式。

4）利用GPS對各保護、自動裝置，故障錄波器等進行對時。

2.3 系統的結構

1）系統由多個子系統組成，形成一個完整的分層、分布式結構。系統主要負責監視、采集站內各保護裝置、自動裝置、直流系統以及故障錄波器的運行狀態、告警信息、動作信息和相應的故障錄波數據，將獲得的信息根據優先級別和不同的使用對象，經數據通道傳輸至當地監控系統、集控中心等主要站點。這個系統將采集來的信息根據其應用范圍，進行轉換。

2）保護管理機采用工控機組成，在物理連線上支持RS232,RS485，以太網等方式與保護裝置、自動裝置、錄波器等相連，將各種設備的數據轉換成統一的數據格式；對于非微機保護，可通過測控裝置將非微機保護的節點信號收集到保護管理機中。

3）故障錄波器對接收到的故障信息再進行數據轉換，使其能夠適應后面整定計算程序的需要；整定計算系統根據當前故障的運行方式以及測得的故障信息進行計算，對保護定值進行校驗。

4）保護管理機利用接收到的GPS對時信號，對全站保護、自動裝置、故障錄波器進行廣播對時，實現時間同步。

5）通信服務器完成主系統和下面各子系統之間的通信和數據交換功能，采用雙機備用的方式。

3 系統的工作模式

在線校核系統工作于在線模式，可以作為電力系統運行狀況實時檢測的一部分。在線模式下，系統的狀態參數為電力系統實時運行數據。系統實時實現保護定值的校驗和結果，可以作為調度人員制定正常運行方案及故障發生時緊急處理的決策參考。

系統工作于在線模式時，有時因為某些節點發生故障或其他的一些原因，致使故障錄波數據在某個時刻不完備，此時在線校核系統取用保護的經驗值作為其定值。

此外，系統還可以工作于離線模式，此時系統的狀態參數由用戶任意給定，系統可以離線對用戶

給定的保護定值進行判斷，確定所給保護定值的合理性，此功能可以實現整定計算工作中的定值校驗功能，亦可作為整定計算工作人員的訓練工具。

4 系統的關鍵技術

4.1 信息分類

電網發生故障時，如果所有的報警信息都不加區分地顯示在調度人員面前，調度人員根本無法迅速對故障作出處理決策，必須按照自檢信息、保護事件、故障報告、保護定值、模擬量、開關量、脈沖量、錄波數據等信息類型，對搜集的數據進行合理分類。并應根據故障信息的類別而組成不同的信息表，使調度人員清晰地了解故障信息。

4.2 系統的主要應用模塊

各應用模塊的功能是否強大在很大程度上決定了繼電保護系統的先進性。目前，針對本文的方法，已經在系統中實現了以下應用模塊。

4.2.1 錄波數據分析模塊

該模塊具有綜合計算分析功能，可根據錄波數據對故障時的模擬量等信息進行任意組合分析：對稱分量分析可得到正、負、零序分量的大小和相位，并能逐點顯示故障前后各分量電壓、電流的變化量；諧波分析包括基波和各高次諧波的電壓、電流、有功功率和無功功率的分析，可以分別顯示各個波形，并計算各次諧波量的有效值、峰值以及瞬時值等；阻抗分析能求出阻抗，并畫出阻抗矢量圖；頻率分析能顯示和分析瞬時功率、平均功率、頻率變化等波形。

4.2.2 短路計算模塊

短路計算是繼電保護整定計算和定值校核的基礎，本模塊能實現系統各種簡單故障、任意復雜故障、各種特殊網絡結構下的故障、直流系統各種典型故障及任意規模電網的故障計算。

4.2.3 整定計算和定值校核模塊

整定計算模塊能完成對電網、變電站所裝設的繼電保護設備的整定計算，整定計算過程結束后，可根據計算結果數據庫掃描需要更改定值的保護裝置，并自動生成定值通知單，定值通知單可以以Word文檔或超文本格式輸出。定值校核模塊利用給定系統的運行數據（包括基本參數和狀態參數），校核線路保護定值是否能滿足某些系統特定運行方式的需要，包括定值是否滿足靈敏度和選擇性的要求。

4.2.4 故障綜合統計及裝置動作行為分析模塊

故障綜合統計模塊包括以下內容：對于關心區域內發生故障事件的次數，能夠按時間，按局、站、廠進行統計，并提供各種查詢和檢索功能。能方便地進行不同條件的查詢，可以地區名、廠站名、設備名稱、線路編號和時間為關鍵字查詢相關的故障信息以及對應的錄波信息，并輸出查詢結果的報表，以及實現查詢后的轉存備份、統計分析、打印歷史紀錄等工作。并可統計保護正確動作率，可以用于上報和存檔。裝置動作行為分析模塊綜合所有的故障信息，評判保護動作、斷路器工作及重合閘工作的正確性，真實記錄保護裝置存在的問題，并給出相應的處理措施，為保護裝置的管理（如檢修等）提供參考依據。

4.2.5 設備基本信息和運行信息管理模塊本模塊提供全圖形化的設備管理，并具備對保護的運行信息進行查詢、統計以及事件提示、報警等功能。

4.3 全系統的時鐘同步

系統必須利用GPS定時對所有設備精確對時，實現全網數據時基統一。

5 結 語

隨著信息技術和網絡技術的進一步發展和電力系統的逐步數字化，在線校核系統的研制已經具備了外部條件，在線校核系統將實現電力系統中保護定值的實時校驗，為運行人員（或整定人員）提供參考依據，進一步提高電力系統安全保障體系的安全性。同時，在線校核系統的研制還應注意以下方面：

篇8

關鍵詞：局部放電；高頻檢測；開關缺陷

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.025

1 引言

GIS是目前我國電力系統中常見的電器開關設備，由于其密封性，很難檢測內部相關故障，尤其是電氣故障中最常見的局部放電故障。本文經過研究，針對GIS設備發生局部放電時，產生高頻電磁波的特性，研究利用超高頻檢測技術，針對設備放電進行定位及檢測。針對所研發技術進行測試試驗，采用試驗用變壓器對GIS設備加載電壓，模擬相關懸浮電位故障和金屬微粒故障進行超高頻檢測，試驗結果證明，超高頻檢測技術，可以準確判斷出設備故障發生的位置，通過同種型號設備故障模擬錄波，建成設備故障數據庫，可以有效準確的判定電力系統相關設備的故障類型。

2 試驗設備

高頻檢測電磁波實驗，實驗電壓加載設備采用無局放試驗變壓器，針對 GIS設備加載電壓至63kV，高頻電磁信號測試儀放置在阻容分壓器低壓端，考慮到設備分壓器的具有容性阻抗，造成設備初始相角超前現象，實驗系統添加了相角調整裝置，使放電信號的電磁波測量值，在容易檢測的Ⅰ、Ⅱ相限內。具體操作為在變壓器端子懸掛金屬線，在升壓過程中觀測相角的具體數值，當放電信號初始相角達到90°時，啟動高頻測試裝置，采集信號，記錄相關波形。

3 試驗分析

本文針對GIS設備內部常見局部放電兩種情況，即懸浮電位放電和金屬粒子放電兩種進行實驗測試，實驗系統額定加載電壓63kV，觀測相角位置，利用超聲波設備記錄設備故障的相關圖譜，通過頻譜分析判定系統放電特性及故障狀態，形成數據庫文本。

腋〉縹懷高頻放電特性圖譜如圖1所示，通過GIS設備外殼超聲波設備的記錄顯示，可以看出懸浮電位故障工頻耐壓水平較低，放電次數隨著所加載電壓的升高，逐步增加，放電幅值較大，但測量信號幅值比較穩定，并不隨著電壓改變，同時信號的相位位置較為固定，一般對應出現在Ⅰ、Ⅲ象限。

金屬微粒放電故障實驗特性圖譜如圖2所示，通過GIS設備外殼超聲波設備的記錄顯示，可以看出放電位置由于金屬粒子的不確定性，放電位置較為分散，放電點沒有集中現象出現，測量信號相位信號同懸浮電位實驗的特性較為一致，相位信號多對稱出現在Ⅰ、Ⅲ象限，同時由于放電位置不確定性，放電信號的幅值也無規律可循，放電幅值基本上不隨著電壓升高而改變，但放電次數隨著加載電壓的升高，次數逐漸增多。

4 結論

本文針對發生局部放電時產生高頻電磁波的特性，利用高頻檢測設備固定在GIS設備外殼，模擬相關放電故障，記錄放電幅值，相位，次數并構成相應的頻譜特性圖。在針對GIS設備內部懸浮電位故障和金屬微粒故障進行模擬實驗時，可以發現不同的放電故障將體現出不同性質的頻譜特性，如果可以針對以上的頻譜特性形成數據庫，通過模擬各種故障豐富完善數據庫資源，那么將形成針對GIS設備故障檢測數據庫，切實解決了電力系統密封開關設備的故障判斷問題，豐富電力系統設備檢測技術，方便電力系統運行檢修工作，保障供電可靠性。

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篇9

關鍵詞：雷擊；線路故障；母線失壓；避雷器

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0044-03

1 事故前運行方式及概況

220kV某變電站220kV1M、2M并列運行，福澎甲線4730開關故障間隔掛1M在熱備用，福澎乙線4731掛2M熱備用。某日16時26分07秒，220kV1M母差保護動作，跳開220kV1M所掛所有開關。事故發生時，該站所處地理位置為雷雨天氣，現場檢查發現220kV福澎甲線4730開關A相瓷瓶有擊穿及明顯放電痕跡，B相有輕微放電痕跡。

2 事故后氣體成分分析

事故后，對福澎甲線4730開關進行了氣體成分分析，結果如表1所示。

通過氣體成分分析，福澎甲線4730開關三相均未見氣體成分異常。

3 現場檢查及試驗

為進一步分析事故發生原因，對福澎甲線4730開關進行現場本體檢查及相關試驗。

3.1 福澎甲線4730開關A相檢查

通過對福澎甲線4730開關A相進行檢查，具體見圖1所示。從圖1中可以看出，A相上端和下端接線板位置均有明顯的放電痕跡，瓷套表面損傷嚴重，瓷套上端存在較為明顯的缺損。

3.2 福澎甲線4730開關B相檢查

通過對福澎甲線4730開關B相進行檢查，發現其上端接線板位置有明顯的放電痕跡，如圖2所示，瓷套表面有零星的燒蝕痕跡。

3.3 福澎甲線4730開關C相檢查

福澎甲線4730開關C相外觀結構完好，無明顯放電

痕跡。

3.4 導電回路電阻測量

對福澎甲線4730開關進行了斷路器導電回路電阻測量，結果如表2所示：

經查閱廠家資料，4730開關廠家規定值為30±4цΩ，可以判定開關導電回路電阻合格。

3.5 斷路器斷口絕緣電阻測量

對福澎甲線4730開關進行了斷路器斷口絕緣電阻測量，結果如表3所示：

合格。

3.6 斷路器合閘絕緣電阻測量

對福澎甲線4730開關進行了斷路器合閘絕緣電阻測量，結果如表4所示：

3.7 耐壓試驗

考慮到斷路器外絕緣已明顯損壞，整體需進行更換處理，故未進行耐壓試驗。

4 故障錄波圖

由故障錄波圖可見，當日16時26分07秒，福澎甲線4730開關發生了對地短路，導致1M失壓。通過故障錄波圖的分析，在220kV福澎甲線線路A相發生故障時，線路兩側保護動作跳閘，保護動作正確。在該站側福澎甲線A相開關外絕緣擊穿后，由于A相開關沒有接地故障，所以對該站母差保護來說，故障在區外，故不動作，失靈保護啟動。在失靈保護啟動延時過程中，A相電弧引起對B相放電，形成AB短路故障，該故障點處在開關與CT之間，屬于母差保護范圍內，故母差保護動作，跳開220kV1M上所有開關，同時遠跳對側開關。經分析可知保護動作行為正確，動作時序見圖3，故障發生示意圖見圖4。

5 雷電定位

根據運行記錄，當日16時該站所處地理位置為雷雨天氣，核查雷電定位系統與錄波圖，并安排巡視人員進行了桿塔巡視。巡視發現在220kV福澎甲線N60塔A相合成絕緣子下均壓環有擊穿現象。查線人員于當日21時30分開始對N59-N63塔登塔檢查，發現220kV福澎甲線N60塔A相絕緣子、均壓環有明顯放電燒灼痕跡。220kV福澎甲線N60直線塔距離該站7.7km。

N60塔型（SZ631-21/24），防雷保護角：6.1°，接地電阻型號：T25，設計電阻值：25Ω，實測值：19Ω。防雷保護角過大，導致避雷線對A、B相保護較弱。220kV福澎甲線N60直線塔如圖5所示，雷擊痕跡見圖6所示。

6 故障原因分析

6.1 線路出線側未裝設避雷器

福澎甲線4730開關間隔未安裝線路側避雷器是導致故障的主要原因。根據南方電網公司反措要求：熱備用狀態的線路側需裝設避雷器。因該線路在2011年時正常狀態由運行轉為線路充電熱備用狀態，站內線路側及線路終端塔均未及時安裝避雷器，僅在福澎甲乙線的N76、N77桿塔（距離東澎變電站1.1km）裝設了線路避雷器。線路處于熱備用的運行方式導致在線路落雷后，雷電流直接傳導進入變電站，在故障線路福澎甲線4730開關斷口位置形成電流全反射，瓷瓶外絕緣在雷電過電壓的沖擊下，A、B相之間發生閃絡放電，母線母差保護動作跳閘。

6.2 雷電波入侵

事故發生時，該站所處地理位置為雷雨天氣，雷電波入侵是導致故障的直接原因。線路落雷后，雷電波經線路傳入變電站，產生過電壓，直接導致了故障發生。

6.3 雨滴導致絕緣性能下降

雨滴是導致故障發生的間接原因。雷電波入侵后，導致斷路器動靜觸頭間和上下接線板間的電壓差增大。雨滴使得斷路器上下接線板之間的絕緣性能下降，在高電壓的作用下，形成放電。從B相瓷瓶表面存在零星燒傷痕跡可以證明雨滴是導致放電的間接原因，如圖7示意圖所示。

7 故障處理及建議

7.1 更換受損開關

通過現場檢查，發現福澎甲線4730間隔A、B相開關瓷瓶均存在明顯的放電灼傷痕跡，表面瓷釉損壞，說明瓷瓶本身機械特性及耐受氣體壓力特性已受到損傷?？紤]到開關需要依靠0.6MPa氣壓的SF6氣體來保證內絕緣，高壓氣體在斷路器拉弧過程產生體積膨脹，導致瓷瓶內部氣壓升高，在瓷瓶表面受損的情況，很容易產生爆炸，對運行人員和設備造成損失，建議對受損開關進行更換處理。

7.2 加裝線路避雷器

對福澎甲線、福澎乙線加裝了避雷器，防止因雷擊造成斷路器斷口擊穿，并舉一反三，核查所有110kV及以上電壓等級架空線路出線側避雷器的安裝情況，預防類似事件再次發生。

7.3 定期反措核查

根據反措要求“110kV及以上電壓等級架空線路應在開環點的出線側加裝避雷器”，該線路2011年正常方式由運行轉為熱備用狀態時未及時安裝線路側避雷器。因此，需建立反措落實情況核查管理常態機制，對歷年來頒布的反措執行情況進行核查，每年組織對上年的反措執行情況進行核查。由亍電網運行方式變化較快，應該及時根據方式的變動核查并落實各項反措要求。

7.4 建立源頭保障

加強項目設計的管理，加強新建（技改）線路的驗收管理，明確規定沒有安裝線路終端避雷器的非GIS出線間隔不允許驗收投產，從源頭上保證反措的落實。

參考文獻

[1] 王兆輝，陳大軍，王艷陽，等.220kV變電站母線失壓事故處理與分析[J].河北電力技術，2006，（2）.

[2] 劉玲，龔森，蔣健.一起雷電引發220kV斷路器爆炸事故的分析[J].廣東電力，2009，（9）.

篇10

關鍵詞：瓦斯繼電器；浮球；擋板；油流；振動

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.070

0 引言

換流站平波電抗器重瓦斯保護誤動將導致直流系統誤閉鎖，分析瓦斯繼電器誤動原因并提出改進措施是必要的。

1 瓦斯保護簡述

當充油設備發生內部故障時，電氣量可能尚未發生異常，基于電氣量的保護無法發揮作用，為避免設備損壞，充油設備一般配置有瓦斯保護。充油設備內部故障時產生的電弧會導致絕緣油分解產生氣體，氣體從會從較低的本體流向高位油枕，氣體產生劇烈時會帶動油流，反應該特性而動作的保護稱為瓦斯保護。其中重瓦斯保護主要反應油流，輕瓦斯保護主要反應氣流。平波電抗器瓦斯繼電器采用“雙浮球+擋板”式瓦斯繼電器，安裝在本體至高位油枕的連接管道上。在正常狀態下，管道內部無氣體，油流緩慢。當平波電抗器內部產生氣體、油流時，瓦斯繼電器動作原理如下：

a. 少量氣體累積未帶動油流。當內部故障不嚴重，產生的氣體未帶動油流時，氣體聚集在瓦斯繼電器內并使絕緣油液位下降，從而帶動上浮球下降，上浮球下降到一定位置時其聯動開關接點閉合產生輕瓦斯報警。此時下浮球仍在絕緣油液面以下，重瓦斯保護不動作。

b. 絕緣油大量流失導致液位進一步下降。當絕緣油大量流失導致液位進一步下降時，下浮球隨液位下降，到達一定位置時其聯動開關接點閉合，產生重瓦斯跳閘信號，保護立即閉鎖直流并跳開進線開關。

c. 氣體帶動劇烈油流。當故障嚴重，氣體大量產生并帶動劇烈油流時，油流會推動擋板（達到擋板動作值），擋板到達一定位置時其聯動開關接點閉合，產生重瓦斯跳閘信號，保護立即閉鎖直流并跳開進線開關。其示意圖見圖1。

2 故障征象及分析

2.1 故障征象

根據故障錄波分析，在平波電抗器重瓦斯動作前，直流系統連續發生兩次換相失敗，直流電流峰值達到11900A（2.64 p.u.），平抗重瓦斯保護在達到最大值約200ms后動作，直流系統閉鎖?，F場故障錄波圖見圖2。

2.2 故障分析

對平波電抗器絕緣油、瓦斯繼電器回路、本體進行檢查、試驗：

一是對平波電抗器進行油色譜分析，色譜分析結果均正常。二是對瓦斯繼電器回路進行傳動和絕緣檢查，結果均正常。三是現場對平波電抗器進行試驗，包括鐵心夾件及繞組連同套管的絕緣電阻、吸收比及極化指數測量，繞組連同套管的介損，繞組直流電阻測量等，試驗結果均正常。鑒于上述檢查可判斷此次為平波電抗器瓦斯繼電器發生誤動。

進行繼電器的動作特性、油流試驗及振動試驗，試驗結果顯示在靜態條件下該瓦斯繼電器合格。重瓦斯保護在運行期間發生誤動，現就其原因進行分別分析：

一是油流流速過快導致繼電器擋板動作。通過錄波數據顯示，瓦斯繼電器誤動在直流電流達到最大值后約200ms時發生，若誤動原因是油流流速過快則應在直流電流達到最大值后100ms 內動作。排除該可能性。

二是絕緣油液位下降導致瓦斯繼電器下浮球動作。通過現場檢查結果，瓦斯繼電器取氣盒內無氣泡、呈透明狀，瓦斯繼電器浮球處于正常位置，說明當時瓦斯繼電器內無氣體，液位正常。排除該可能性。

三是振動加速度過大導致繼電器誤動。對平波電抗器本體及瓦斯繼電器振動仿真計算結果顯示：當對平波電抗器施加直流電流至誤動工況時，平波電抗器本體振動加速度為3.3G，振動頻率為33.5Hz，而瓦斯繼電器振動隨時間增大，約200 ms后振動加速度達到10.5G，振動頻率為33Hz。瓦斯繼電器在長管道連接情況下與平波電抗器本體產生了共振，平波電抗器本體的振動被放大、加劇，從而導致瓦斯繼電器誤動。

3 反措及建議

現場通過多種方案的討論和分析，最終確定在瓦斯繼電器與平波電抗器連接主油管上加裝減震支撐架，降低共振力度。根據振動試驗結果，通過加裝減震支撐架，在同樣的直流電流作用下，其加速度可降低到4G以下。

自安裝瓦斯繼電器主油管減震支撐架以來，有效地降低了了瓦斯繼電器與平波電抗器器身的共振，從而減小了瓦斯繼電器的振動加速度，該換流站歷經多次換相失敗導致的直流電流過沖，部分情況下其直流電流峰值超過之前發生的11900A，通過在瓦斯繼電器上安裝的沖擊記錄儀顯示，其振動加速度均在4G以下，重瓦斯誤動情況未再次發生。

4 結束語

隨著我國直流輸電的發展，充油設備體積及發生換相失敗時的直流電流峰值隨著電壓等級、輸送功率的提高而不斷增大，換相失敗時造成的振動也會隨之增大，瓦斯繼電器誤動機率相應升高，本文所述的防震支撐結構可以有效解決該問題。

參考文獻：

[1]苗曉陽，汲勝昌.用振動信號分析法監測電力變壓器狀況時傳感器安裝位置研究[J].電力設備，2008（05）.