故障錄波數(shù)據(jù)在電壓異常原因分析中的應(yīng)用

游大寧+甄穎+吳衍達(dá)+喬朋利+王洋

摘要：本文將故障錄波數(shù)據(jù)引入220kV電網(wǎng)無故障情況下的系統(tǒng)電壓異常分析，克服了傳統(tǒng)的基于EMS系統(tǒng)進(jìn)行電壓異常原因分析的弊端。以菏澤電網(wǎng)主網(wǎng)無故障情況下220kV母線電壓越限為例，對電壓異常原因進(jìn)行準(zhǔn)確的定位和分析。最后校驗并總結(jié)了故障錄波聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)在電壓異常原因分析中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電壓異常分析；故障錄波聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)；EMS系統(tǒng)

Abstract： The use of power fault recording data in abnormal voltage analysis of 220kV system fault free situation is introduced in this paper. This method overcomes the disadvantage of EMS in analyzing abnormal voltage. By analyzing abnormal voltage of 220kV power grid in Heze when the 220kV system is fault free， the use of power fault recording data is introduced and an accurate conclusion is drawn. And finally， the effectiveness and application of this new method is summarized and proved.

Key words： abnormal voltage； fault recording data； EMS

中圖分類號： TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（b）-0000-00

0 引言

220kV母線電壓合格率是反映主網(wǎng)電能質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，GB/T 12325-2008《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》中規(guī)定，35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對值之和不超過標(biāo)稱電壓的10%，國網(wǎng)山東省電力公司規(guī)定220kV母線電壓合格范圍97%Un-107%Un（213.4kV-235.4kV），且日波動率不得大于5%Un（11kV）。母線電壓越限或波動率越限后，常規(guī)的分析方法是利用調(diào)度EMS系統(tǒng)調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行電壓異常原因分析。受采樣周期、故障行波傳播和變電站對時系統(tǒng)不同步的影響，EMS系統(tǒng)并不能為電壓異常分析提供充足的、精確度高的數(shù)據(jù)，不利于電壓異常分析、原因查找和針對性措施的制定。利用故障錄波聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)產(chǎn)生時刻的精確記錄（精確到ms級）和多元分析界面，能夠追蹤到電壓異常發(fā)生時刻及前后網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)的異常情況，進(jìn)而展開分析，找出電壓異常的根本原因。

1常見的220kV電壓異常原因

1.1系統(tǒng)電壓調(diào)整不及時、AVC系統(tǒng)運(yùn)行異常；

1.2 電網(wǎng)故障；

1.3電網(wǎng)檢修或事故方式下，系統(tǒng)調(diào)壓手段不足；

1.4量測異常。

2故障錄波系統(tǒng)在電壓異常分析中的案例

2.1電壓異常描述及原因初判

2015年8月22日19：13，EMS系統(tǒng)顯示開發(fā)站各電壓等級母線電壓均發(fā)生躍變，1min內(nèi)220kV母線電壓驟降10kV以上，之后迅速恢復(fù)。

查閱同時間段EMS系統(tǒng)電壓曲線，顯示網(wǎng)內(nèi)其他220kV變電站母線電壓均無異常。由于電壓躍變時濟(jì)寧、菏澤電網(wǎng)均無220kV系統(tǒng)故障，且220kV開發(fā)變電站站內(nèi)設(shè)備及各出線均無故障發(fā)生，進(jìn)而排除了電網(wǎng)故障引起本次電壓異常的可能性。之后調(diào)取自動化系統(tǒng)報文進(jìn)行解碼分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場傳送至調(diào)度端的報文即為異常電壓，排除了調(diào)度自動化主站系統(tǒng)異常的可能性。

基于EMS系統(tǒng)的電壓異常分析認(rèn)為本次電壓異常僅發(fā)生在220kV開發(fā)變電站，并且排除了電網(wǎng)故障、調(diào)度自動化主站系統(tǒng)異常引起電壓躍變的可能性，最初僅能將異常原因歸因為測控裝置異常。

2.2基于故障錄波的電壓異常原因分析

在用故障錄波聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)檢查分析時發(fā)現(xiàn)，同一時刻，多個220kV廠站的220kV故障錄波器同時啟動，均記錄了故障表征類似的擾動信息，對基于EMS系統(tǒng)進(jìn)行分析所得到的結(jié)論產(chǎn)生懷疑。通過再次在全網(wǎng)層面查詢故障錄波系統(tǒng)紀(jì)錄的跳閘信息，懷疑導(dǎo)致本次電壓躍變的原因系網(wǎng)內(nèi)其他220kV供電區(qū)220kV以下電壓等級線路故障所致，并鎖定為220kV新興站110kV新龍線短路故障。以下是具體分析過程：

19時13分05秒110kV新龍線發(fā)生BC相相間短路，距離Ⅰ段保護(hù)動作，最大故障相電流達(dá)5.654kA，約60ms后線路掉閘，故障切除，故障相別BC相，故障測距9.07km。

故障期間，網(wǎng)內(nèi)多站220kV母線電壓均有不同程度的降低，其中新興站下降最為嚴(yán)重，線電壓最低約200.9kV（由錄波中的相電壓換算得到），同時開發(fā)站220kV母線電壓發(fā)生躍變，線電壓最低約221.5kV。

2.3傳統(tǒng)電壓異常分析方法的弊端

由于各個變電站測控裝置尚未實現(xiàn)精確至秒級的系統(tǒng)對時，存在一定誤差，而電壓采樣又有固定周期，因此最終EMS系統(tǒng)僅反應(yīng)出110kV新龍線第一次故障時開發(fā)站220kV母線電壓的躍變，在很大程度上影響了專業(yè)人員對電壓異常原因的分析和判斷，易將異常原因簡單、錯誤地歸結(jié)為測控裝置異常，進(jìn)而花費(fèi)大量精力檢查測控裝置及程序。

3方法應(yīng)用及校驗

3.1故障錄波聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在電壓異常原因分析中的應(yīng)用

根據(jù)本次發(fā)現(xiàn)，對本年度6月19日EMS系統(tǒng)18：51分顯示蔡莊站220kV母線電壓躍變的情況進(jìn)行分析。采用同樣的流程方法進(jìn)行了原因分析經(jīng)檢查分析，確定導(dǎo)致本次電壓躍變的原因系網(wǎng)內(nèi)220kV曹城站110kV配出線路曹青線發(fā)生短路故障所致，具體描述如下：

18時50分46秒110kV曹青線發(fā)生C相接地短路，零序Ⅰ段、距離Ⅰ段保護(hù)動作，最大故障相電流達(dá)4.685kA，約60ms后線路掉閘，故障切除。

故障期間，網(wǎng)內(nèi)多個廠站220kV母線電壓發(fā)生了不同程度的降低，其中曹城站下降最為嚴(yán)重，線電壓最低約205.3kV（由錄波中相電壓換算得到）。

同時蔡莊站220kV母線電壓發(fā)生躍變，線電壓最低約216.7kV；電氣距離較遠(yuǎn)的章縫站也受到影響，220kV母線電壓發(fā)生躍變，線電壓最低約225.9kV。

3.2利用cobase系統(tǒng)仿真電壓異常發(fā)生過程

用cobase系統(tǒng)對故障進(jìn)行了仿真，模擬110kV新龍線在距離新興站9.07km處BC相相間短路，監(jiān)測到故障時刻周邊220kV廠站母線電壓均發(fā)生對應(yīng)變化，分布圖如下：

模擬110kV曹青線距離曹城站3.6km處A相接地故障，監(jiān)測到故障時刻周邊220kV廠站母線電壓均發(fā)生對應(yīng)變化，分布圖如下：

圖2.110kV曹青線故障時周邊廠站220kV母線電壓

基于cobase系統(tǒng)對兩次故障的仿真結(jié)果均與故障錄波聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)采集到的電壓躍變情況吻合。

4 結(jié)語

將故障錄波聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用到220kV電網(wǎng)無故障情況下的系統(tǒng)電壓異常分析，利用故障錄波裝置啟動及采樣靈敏度高的特點，對電壓異常原因進(jìn)行分析和排查，突破了以往分析主網(wǎng)電壓異常分析受限于EMS系統(tǒng)采樣精度低、對時不準(zhǔn)確的限制，使分析更加準(zhǔn)確、可靠，便于針對實際異常原因采取相應(yīng)措施。

【作者簡介】

1. 游大寧，（1977-），男，高級工程師，研究方向為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行；

2. 甄穎，（1989-），女，工程師，從事電網(wǎng)運(yùn)行分析工作。

3. 吳衍達(dá)，（1988-），男，工程師，從事電力系統(tǒng)運(yùn)行分析工作。

4.喬朋利，（1984-），女，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。

5.王洋，（1989-），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。