德興銅礦故障綜合診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

夏江平

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

德興銅礦故障綜合診斷系統(tǒng)的應(yīng)用

夏江平

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

故障綜合診斷系統(tǒng)是電力系統(tǒng)故障信息系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，其作用是準(zhǔn)確、可靠地對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及故障診斷，對(duì)各類故障進(jìn)行有效治理。介紹了德興銅礦ZXJ-11故障綜合診斷錄波系統(tǒng)的應(yīng)用效果及診斷數(shù)據(jù)分析的方法和結(jié)論，對(duì)德興銅礦電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行了全面數(shù)據(jù)分析，同時(shí)為變電運(yùn)行人員對(duì)ZXJ-11綜合診斷系統(tǒng)的掌握應(yīng)用提供指導(dǎo)和依據(jù)。極大地提高了運(yùn)行人員對(duì)電力系統(tǒng)故障的判斷和處置能力。

故障；監(jiān)測(cè)；分析；治理；ZXJ-11綜合診斷系統(tǒng)

1 引言

電力系統(tǒng)中壓電網(wǎng)接地故障約占全部故障的80%以上，是影響中壓電網(wǎng)安全運(yùn)行的主要因素，由于接地現(xiàn)象非常復(fù)雜，特別是小電流接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)，故障電流微弱及故障點(diǎn)電弧不穩(wěn)定等因素［1］，使得電網(wǎng)故障辨識(shí)及故障選線定位一直是一個(gè)難題。故障診斷系統(tǒng)是近年來(lái)十分活躍的研究課題之一。從本質(zhì)上講故障診斷技術(shù)是一個(gè)模式分類與識(shí)別問(wèn)題，即把系統(tǒng)的運(yùn)行方式分為正常和異常兩類，而異常的信號(hào)樣本又屬于哪個(gè)故障，這又是一個(gè)模式識(shí)別問(wèn)題。近年來(lái)故障診斷技術(shù)得到了深入廣泛的研究，提出了眾多可行的方法，采用的原理主要有幅值法、相位法、群體比幅比相法、五次諧波法、首半波法等。這類裝置存在的主要問(wèn)題有：整定困難，受系統(tǒng)運(yùn)行方式、線路長(zhǎng)度、故障時(shí)刻及位置、諧波干擾等因素的影響，誤判率高。采用基于故障過(guò)程分析的辨識(shí)方法的ZXJ-11綜合故障診斷及錄波裝置用高端32位600MHz DSP（數(shù)字信號(hào)處理）技術(shù)及雙CPU的硬件設(shè)計(jì)，對(duì)故障前后的波形進(jìn)行長(zhǎng)周期，高精度錄波，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的故障辨識(shí)及單相接地選線［2］，對(duì)中壓電網(wǎng)的供電安全可靠意義重大。

2 故障綜合診斷裝置的運(yùn)行情況

德興銅礦35kV及以下系統(tǒng)供電線路分布廣泛且復(fù)雜，線路數(shù)量多且長(zhǎng)度較長(zhǎng)。線路故障率較高，尤其架空線路的永久性及瞬時(shí)性接地故障尤為突出。隨著故障診斷及選線系統(tǒng)的發(fā)展，德興銅礦對(duì)小電流選線系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)多次的改造試驗(yàn)，多數(shù)選線裝置原理均存在誤判現(xiàn)象，最終導(dǎo)致不得不采取線路逐條試?yán)姆椒ㄟM(jìn)行故障排除。通過(guò)對(duì)選線原理及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行考證后，于2012年分別在德興銅礦大山220kV變電站、冷坑110kV變電站及采場(chǎng)35kV變電站采用了ZXJ-11綜合故障診斷及錄波裝置［3］，通過(guò)近2年的運(yùn)行實(shí)踐，取得了較好的效果。

3 實(shí)現(xiàn)方案

冷坑110kV變電站及采場(chǎng)35kV變電站故障綜合診斷及錄波系統(tǒng)主要應(yīng)用于6kV系統(tǒng)，以上兩個(gè)變電站主接線方式6kV均采用單母分?jǐn)喾绞剑淇幼冸娬?kV一段支路16條，二段支路13條。2012年之前6kV分列運(yùn)行，母聯(lián)開(kāi)關(guān)分?jǐn)唷?013年開(kāi)始6kV并列運(yùn)行，母聯(lián)合位。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)完整的二次回路圖。對(duì)每條支路均重新安裝零序電流互感器。將零序信號(hào)接入裝置。各段母線的零序開(kāi)口電壓及相電壓信號(hào)接入裝置［4］。母聯(lián)開(kāi)關(guān)輔助常開(kāi)接點(diǎn)接入裝置。裝置電源采用變電站直流系統(tǒng)DC220V可靠供電。

大山220kV變電站由于35kV支路較多，較以上兩變電站多增加了35kV系統(tǒng)信號(hào)的接入。保證了全站的小電流系統(tǒng)故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷。

大山220kV變電站、冷坑110kV變電站均為綜自站，ZXJ-11綜合故障診斷及錄波通過(guò)RS-232串口及以太網(wǎng)絡(luò)接入變電站綜自后臺(tái)，便于及時(shí)監(jiān)測(cè)。采場(chǎng)35kV變電站沒(méi)有實(shí)現(xiàn)綜自改造，將ZXI-11綜合故障診斷及錄波系統(tǒng)報(bào)警音響信號(hào)接入主控室［5］，便于報(bào)警提示。

圖1 與綜自后臺(tái)對(duì)接方案

4 應(yīng)用數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過(guò)近2年的運(yùn)行，故障記錄700多起，由于采場(chǎng)35kV變電站架空出線較多，線路通道復(fù)雜，發(fā)生故障率相對(duì)較高，占所有記錄故障約80%。其他兩變電站出線運(yùn)行環(huán)境較好，故障率相對(duì)較低。由于故障數(shù)據(jù)較多，本次數(shù)據(jù)分析，僅分別針對(duì)采場(chǎng)變電站、大山變電站、冷坑變電站在2014年1月到2014年5月綜合診斷裝置采集到的典型故障數(shù)據(jù)進(jìn)行。

4.1 采場(chǎng)變電站數(shù)據(jù)分析

采場(chǎng)變電站2014年1月3日到2014年4月18日全部故障記錄如表1。

表1 全部故障記錄表

典型故障1。

此次故障發(fā)生于2014年2月17日，開(kāi)始于12時(shí)44分52秒，結(jié)束于12時(shí)50分01秒，共持續(xù)309s。裝置診斷為“母段二、支路624（北環(huán)線）支路接地”。故障診斷正確。

故障時(shí)的波形如圖2。

從故障電流波形可以看出，故障發(fā)生后，624北環(huán)線在接地時(shí)故障電流最大，方向也與其他方向相反。因此，624北環(huán)線正是接地支路。而由電壓波形可見(jiàn)，故障是發(fā)生時(shí)，A相電壓降低但并不為0，因此是A相高阻接地。

典型故障2。

此次故障發(fā)生于2014年2月19日，開(kāi)始于1 時(shí)20分22秒，結(jié)束于1時(shí)37分3秒。在此時(shí)間段內(nèi)，發(fā)生了多次瞬時(shí)故障，最終在1時(shí)22分4秒發(fā)展為穩(wěn)定故障［6］。對(duì)這些故障，裝置診斷為“母段二 、支路622（破碎專線）支路接地”。故障診斷正確。

此時(shí)間段內(nèi)的故障列表如表2。

其中最后的穩(wěn)定故障時(shí)長(zhǎng)899s，故障時(shí)的整體波形如圖3。

從故障時(shí)U0電壓波形可以見(jiàn)，本次故障確實(shí)是多次瞬時(shí)故障持續(xù)發(fā)展形成的穩(wěn)定接地。將上圖中的“穩(wěn)定故障區(qū)段”放大后，波形如圖4。

從故障電流波形可以看出，故障發(fā)生后，622破碎專線在接地時(shí)故障電流最大，方向也與其他方向相反。因此，622破碎專線正是接地支路。而由電壓波形可見(jiàn)，故障發(fā)生時(shí)，A相電壓降低但并不為0，因此是A相高阻接地。

圖2 故障時(shí)波形

圖3 故障時(shí)整體波形

表2 故障表

（續(xù)表）

圖4 故障時(shí)電流波形

4.2 大山變電站數(shù)據(jù)分析

大山變電站2014年1月15日到2014年3月28日全部故障記錄如表3。

表3 故障記錄表

此次故障發(fā)生于2014年2月28日，開(kāi)始于12 時(shí)24分14秒，結(jié)束于12時(shí)24分14秒，為一次瞬間接地。裝置診斷為“35kV母段一、35kV母段二、支路328半自磨二線支路接地”。故障診斷正確。

從圖5故障電壓波形可以看出，故障發(fā)生時(shí)，35kV一段的U0與35kV二段的U0信號(hào)有較大差異。而此時(shí)35kV一段與二段的三相電壓波形基本是相近的。因此零序電壓信號(hào)的差異應(yīng)該是零序PT異常造成的。

4.3 冷坑變電站

冷坑變電站的故障較少，集中發(fā)生于2014年2月20日，開(kāi)始于9時(shí)56分55秒，結(jié)束于9時(shí)57分36秒。在此時(shí)間段內(nèi)，共發(fā)生了多次瞬時(shí)故障。對(duì)這些故障，裝置診斷為“母段一母段二母線故障”［6］。故障診斷正確。

此時(shí)間段內(nèi)的故障列表如表4。

其中9時(shí)67分16秒的故障波形如圖6。

從故障電流波形可以看出，故障發(fā)生時(shí)，全部支路的電流均同向，因此可以確認(rèn)是母線接地。

經(jīng)過(guò)以上數(shù)據(jù)分析可以看出，采場(chǎng)35kV變電站及冷坑110kV變電站裝置運(yùn)行正常，而大山220kV變電站35kV一段與二段的零序PT信號(hào)在同時(shí)存在故障錄波時(shí)，信號(hào)存在較大差異，建議檢查零序PT。2014年10月大山220kV變電站檢修期間對(duì)35kV零序PT進(jìn)行了檢查重新接線，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了徹底消除。

圖5 故障時(shí)電壓波形

圖6 處理后錄波波形

表4 故障記錄表

5 結(jié)語(yǔ)

ZXJ-11故障綜合診斷錄波裝置具有完整的故障錄波功能，強(qiáng)大的故障辨識(shí)功能以及可靠的通信報(bào)警功能，可為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員提供報(bào)警及故障判斷依據(jù)，可為技術(shù)人員進(jìn)行事后電網(wǎng)事故分析提供依據(jù)和分析工具，大大提高了工作效率。其良好的應(yīng)用效果在德興銅礦電力系統(tǒng)得到了充分體現(xiàn)，具有推廣價(jià)值。

［1］章堅(jiān)民, 姜健寧, 趙舫, 等. IEC61850在繼電保護(hù)故障信息處理子站系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2003(13):10-12.

［2］黃志彥, 張柏書(shū), 于開(kāi)山, 等. D-S證據(jù)理論數(shù)據(jù)融合算法在某系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用[J]. 電光與控制, 2007(14):5-10.

［3］韓云東, 李天偉, 何四華. 模糊故障樹(shù)分析在電羅經(jīng)故障診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 艦船科學(xué)技術(shù), 2005(2):68-70.

［4］劉登峰. 電網(wǎng)故障信息綜合處理與診斷系統(tǒng)研究[J]. 華中科技大學(xué), 2007(3):15-20.

［5］高如新, 王福忠, 冉正云. 基于模糊輸入的BP-ART2混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力變壓器故障綜合診斷中的應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2004(5):31-32.

［6］張秉俊. 變壓器故障診斷綜合在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用[J]. 東北電力技術(shù), 2006(10):18-20.

Application of Comprehensive Fault Diagnosis System of Dexing Copper Mine

XIA Jiang-ping
（Jiangxi Copper Corporation Dexing Copper Mine, Dexing 334224, Jiangxi, China）

The integrated fault diagnosis system is a sub system of power system fault information system, with accurate, reliable for real-time monitoring and fault diagnosis of power grid, to control various types of faults effectively. This paper introduces ZXJ-11 proceedings of Dexing Copper Mine comprehensive fault diagnosis method and conclusion and analyzes the comprehensive data of electric power operating system status, provides the guidance and basis for the substation operation staff to master the application of ZXJ-11 comprehensive diagnosis system. The judgment and disposal capacity of the power system fault operation personnel are greatly improved.

fault；monitoring；analysis；control；ZXJ-11 comprehensive diagnosis system

TD613

B

1009-3842（2015）01-0089-05

2014-11-24

夏江平（1971-），男，江西余江人，本科，電氣工程師，從事電氣技術(shù)工作。E-mail: 59743766@qq.com