運城電網故障錄波器應用分析及改進

郝登樸，衛 寧，郝春娟

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

運城電網故障錄波器應用分析及改進

郝登樸1，衛 寧1，郝春娟2

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

分析了近年來運城電網故障錄波器的運行情況，探討了故障錄波器動作不正確的主要原因，提出了改進故障錄波器應用管理的策略，為提高電網故障錄波器運行管理水平提供了技術支持和參考。

故障錄波；故障信息；故障測距；智能電網

故障錄波器記錄信息是分析電網事故、異常以及評價繼電保護動作的主要依據，其測距功能可實現對輸電線路故障的快速準確定位，對于提高電網安全穩定運行水平具有重要作用。

1 故障錄波器動作情況分析

運城電網現有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

根據故障錄波器配置原則[1]相關要求和實際情況，目前在220 kV及以上變電站、110 kV樞紐變電站設置故障錄波器88套，其中16座220 kV及以上變電站設置66套，包括為220 kV主變壓器（以下簡稱“主變”）單獨設置的故障錄波器；54座110 kV變電站設置故障錄波器22套。主要采集信息有電壓量、電流量、頻率、斷路器位置及相關保護裝置的動作信息。

1.2 功能設置

故障錄波器的啟動條件有零序電壓越限啟動、零序電流啟動、負序電壓越限啟動、開關量變位啟動、電壓或電流突變量啟動、低電壓（相電壓）啟動、保護動作啟動和人工手動等?，F有故障錄波信息系統具有遠程故障信息調用、故障分析、諧波分析、向量對比和就地實時監測等功能。故障錄波信息系統功能框圖見圖1。

圖1 故障錄波信息系統功能框圖

1.3 故障錄波器動作情況分析

2009年—2011年，運城電網故障錄波器有效動作151次，不正確動作55次；應評價54次，錄波完好率100%。2009年—2011年運城電網故障錄波器動作情況見表1。故障錄波器不正確動作的原因可歸納為運行部門原因引起不正確動作8次，主要是故障錄波器運行維護不良、裝置失電等；生產廠家原因引起不正確動作32次，主要是裝置軟件設計存在缺陷、設備插件制造質量不良、裝置故障等；其他原因引起不正確動作15次，主要是通信系統出現故障造成故障錄波信息無法上傳等。

表1 2009年—2011年運城電網故障錄波器動作情況

1.4 故障錄波器測距情況分析

2009年—2011年，運城電網故障錄波測距應評價54次，正確測距48次，不正確測距6次，故障測距正確率88.9%。2009年—2011年運城電網故障錄波測距情況見表2。

表2 2009年—2011年運城電網故障測距情況

故障測距不正確主要是錄波器軟件設計原理存在缺陷，有時對輸電線路復合型故障、變電站母線出口近區短路故障測距誤差較大；受過渡電阻、線路運行特性和分布電容等因素的影響，測距參數整定存在不同程度的偏差。運城電網220 kV及以下變電站所配置故障錄波器測距主要采用阻抗法，500 kV電壓等級所配置故障測距裝置采用行波法；從使用情況來看，行波法因其測量精度高、且不易受線路參數、系統運行方式、故障類型和故障阻抗等因素影響，測距精度及實用性較高［2］。

2 故障錄波器應用中發現的主要問題

2.1 110 kV及以下變電站故障錄波器配置不足

目前，運城電網有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備陳舊、功能不夠完善，給110 kV及以下輸、配電網或設備故障分析帶來不便。

2.2 影響故障錄波器正常運行的主要因素

運行管理方面，故障錄波器啟動判據較多，裝置啟動定值整定困難，有時系統稍有波動故障錄波器就啟動，造成故障錄波器存儲了大量無用信息；故障錄波器的功角測量、諧波分析參數應用仍處于較低層次；隨著故障錄波器聯網接入設備增多，通信網傳輸速率較低已成為制約數據傳輸的瓶頸[3]。

生產廠家方面，部分故障錄波器預讀文件太大，遇有擾動或數據集中處理時有時出現數據溢出、無故障死機現象。由于故障錄波器數據文件格式不同，給子站設備的信息接入維護工作增加了不便；子站在處理這些信息時解釋了各類不同的遙信量，子站規約接入、轉出設計繁雜，調試不便，不利于組網、數據遠傳及綜合分析。

設計及其他方面，故障錄波信息系統采取裝置集中布置方式，電氣量參數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擔，有些已影響到數據采集精度。一些電流互感器備用繞組運行特性不滿足二次誤差特性曲線要求，個別電壓互感器回路接線或轉接不規范；裝置通信回路時常出現中斷或故障現象，裝置掉電、系統數據丟失故障時有發生。

2.3 故障錄波器安全防護措施仍需完善

當前運用中的故障錄波器組網功能不盡完善，未統一設置防火墻，部分裝置殺毒軟件功能不能及時更新升級；故障錄波器外接設備的操作管理和技術要求缺少規范，有些故障錄波器未設置系統登錄密碼，其二次系統安全防護措施仍需進一步加強。

2.4 故障錄波器的實用功能仍需改進

故障錄波信息系統功能完善必須適應新建智能變電站故障信息接入、常規變電站故障信息系統改造完善的不同要求，強化故障錄波器的組網管理功能，提高故障信息傳輸速率和質量，這些措施對于完善現有故障信息系統的功能至關重要。

3 故障錄波器應用優化策略

3.1 合理增加故障錄波器布點

在規范執行故障錄波器配置標準的基礎上，應在市區電纜或“手拉手”配電線路較多，接有高危及重要客戶輸配電線路、小電廠、重要聯絡線，或供出輸配電線路地處特殊氣象區域、運行環境復雜的110 kV及以下變電站增設故障錄波器，以利于輸配電網故障的監測分析。

3.2 加強故障錄波器運行維護管理

根據電網參數變化情況對故障錄波器整定值進行分析、計算和差異化整定，以規避故障錄波器遇有電網參數波動或異常頻繁啟動現象。提高故障錄波器功角測量、諧波分析等參數的利用率，以提高電網運行質量控制指標的分析管理水平。應與故障錄波器生產廠家配合，規范裝置自定義文件的存儲和發送模式，以提高錄波數據的交互和共享能力。改進故障錄波器電流、電壓采集回路及數據傳輸通信回路接線，加強裝置失電遠程監控信號的回路完善和管理，不斷提高故障錄波器運行的可靠性。

3.3 提高故障測距應用管理水平

故障測距可以快速判定輸配電線路故障點。針對故障類型、過渡電阻、線路運行特性和分布電容參數對輸電線路故障測距精度的影響，定期開展故障錄波器測距參數的計算校核，可有效提升輸電線路故障測距精度；在一些重要變電站宜選用行波法測距裝置，以減少輸電線路故障測距誤差。

3.4 落實故障錄波器二次安全防護技術要求

根據故障錄波信息分區安全防護要求統一防火墻設置管理，并及時升級和完善殺毒軟件功能；加強故障錄波信息系統接入管理，消除系統加密認證存在的隱患，提高安全防護水平。

3.5 適應智能電網故障錄波信息管理需求

國家電網公司《110（66） ～220 kV智能變電站設計規范》明確要求：智能變電站故障錄波裝置應按照DL/T860標準建模，與變電站層設備直接通訊，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宜按照電壓等級配置錄波裝置；故障信息綜合分析決策高級功能要求宜在故障情況下對包括事件順序記錄信號及保護裝置、向量測量、故障錄波等數據進行挖掘、多專業綜合分析，并將變電站故障分析結果以簡潔明了的可視化界面綜合展示[4]。110 kV試點智能變電站已在運城電網投入運行，今后一個時期故障錄波信息系統將面對智能變電站、常規變電站兩種運行管理模式；因此，在過渡時期故障錄波信息管理系統宜采取單獨組網方式，以利于兼容智能變電站站內故障錄波管理系統與站控層和錄波主站采用的IEC61850標準通信方式、常規變電站故障錄波器與錄波主站采用的原有通信方式；同時，應優化故障錄波系統與就地監控系統的兼容和上傳功能。下一步故障信息終端子站宜選用國家電網103規約（根據主站情況也可選用其他規約） 接入運城電網調度端OPEN3000監控平臺，以實現故障錄波信息的綜合分析應用與資源共享[5]。

4 結論

縱觀近年來運城電網故障錄波器的運行管理情況，運行維護不當、設備原理缺陷或制造工藝不良是造成故障錄波器不正確動作的主要原因，同時，回路設計和接線不盡合理、故障錄波信息組網功能不夠完善、通信回路故障及其他因素的影響也不容忽視。合理增設故障錄波器對于改進110 kV及以下輸配電網的故障分析技術手段具有支撐作用；落實故障錄波信息系統二次安全防護以及提高故障測距精度的改進措施，可大幅提升故障錄波信息系統的實用化水平。按照智能電網建設與發展需求改進完善現有故障錄波信息管理系統功能，對于提高電網故障綜合分析和應急處置能力具有現實意義。

［1］ 國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護規定匯編［M］.北京：中國電力出版社，2000:75-76.

［2］ 徐偉宗，唐昆明.基于導數法的故障行波波頭識別改進算法［J］.電網技術，2010，34（1）:198-202.

［3］ 邢浩江，張東來，張斌，等.電力錄波系統實時性瓶頸影響因素分析［J］.電力系統自動化，2011（35）:209-212.

［4］ 褚農，孫純軍，陳志蓉，等.Q/GDW393-2009 110（66）～220 kV智能變電站設計規范［S］.北京：國家電網公司，2010：10-16.

［5］ 王寧，李巖軍，劉蔚，等.適應智能調度的繼電保護故障信息系統改造［J］.電網技術，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年畢業于太原理工大學電氣工程專業，碩士，高級工程師，山西電力技術院工程技術專家，從事電網運行管理工作；

衛 寧（1982-），男，山西運城人，2007年畢業于廣西大學電力系統及其自動化專業，碩士，工程師，從事繼電保護專業工作；

郝春娟（1965-），女，山西運城人，1988年畢業于太原理工大學電力系統及其自動化專業，高級工程師，從事電網運行管理工作。