故障錄波數據在電壓異常原因分析中的應用

游大寧+甄穎+吳衍達+喬朋利+王洋

摘要：本文將故障錄波數據引入220kV電網無故障情況下的系統電壓異常分析，克服了傳統的基于EMS系統進行電壓異常原因分析的弊端。以菏澤電網主網無故障情況下220kV母線電壓越限為例，對電壓異常原因進行準確的定位和分析。最后校驗并總結了故障錄波聯網數據在電壓異常原因分析中的應用。

關鍵詞：電壓異常分析；故障錄波聯網系統；EMS系統

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 文獻標識碼：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電能質量的關鍵指標之一，GB/T 12325-2008《電能質量 供電電壓偏差》中規定，35kV及以上供電電壓正、負偏差的絕對值之和不超過標稱電壓的10%，國網山東省電力公司規定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，常規的分析方法是利用調度EMS系統調取相關數據進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不同步的影響，EMS系統并不能為電壓異常分析提供充足的、精確度高的數據，不利于電壓異常分析、原因查找和針對性措施的制定。利用故障錄波聯網系統對數據產生時刻的精確記錄（精確到ms級）和多元分析界面，能夠追蹤到電壓異常發生時刻及前后網內出現的異常情況，進而展開分析，找出電壓異常的根本原因。

1常見的220kV電壓異常原因

1.1系統電壓調整不及時、AVC系統運行異常；

1.2 電網故障；

1.3電網檢修或事故方式下，系統調壓手段不足；

1.4量測異常。

2故障錄波系統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系統顯示開發站各電壓等級母線電壓均發生躍變，1min內220kV母線電壓驟降10kV以上，之后迅速恢復。

查閱同時間段EMS系統電壓曲線，顯示網內其他220kV變電站母線電壓均無異常。由于電壓躍變時濟寧、菏澤電網均無220kV系統故障，且220kV開發變電站站內設備及各出線均無故障發生，進而排除了電網故障引起本次電壓異常的可能性。之后調取自動化系統報文進行解碼分析，發現現場傳送至調度端的報文即為異常電壓，排除了調度自動化主站系統異常的可能性。

基于EMS系統的電壓異常分析認為本次電壓異常僅發生在220kV開發變電站，并且排除了電網故障、調度自動化主站系統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

在用故障錄波聯網系統檢查分析時發現，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系統進行分析所得到的結論產生懷疑。通過再次在全網層面查詢故障錄波系統紀錄的跳閘信息，懷疑導致本次電壓躍變的原因系網內其他220kV供電區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新龍線發生BC相相間短路，距離Ⅰ段保護動作，最大故障相電流達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，網內多站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），同時開發站220kV母線電壓發生躍變，線電壓最低約221.5kV。

2.3傳統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精確至秒級的系統對時，存在一定誤差，而電壓采樣又有固定周期，因此最終EMS系統僅反應出110kV新龍線第一次故障時開發站220kV母線電壓的躍變，在很大程度上影響了專業人員對電壓異常原因的分析和判斷，易將異常原因簡單、錯誤地歸結為測控裝置異常，進而花費大量精力檢查測控裝置及程序。

3方法應用及校驗

3.1故障錄波聯網系統在電壓異常原因分析中的應用

根據本次發現，對本年度6月19日EMS系統18：51分顯示蔡莊站220kV母線電壓躍變的情況進行分析。采用同樣的流程方法進行了原因分析經檢查分析，確定導致本次電壓躍變的原因系網內220kV曹城站110kV配出線路曹青線發生短路故障所致，具體描述如下：

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

故障期間，網內多個廠站220kV母線電壓發生了不同程度的降低，其中曹城站下降最為嚴重，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母線電壓發生躍變，線電壓最低約216.7kV；電氣距離較遠的章縫站也受到影響，220kV母線電壓發生躍變，線電壓最低約225.9kV。

3.2利用cobase系統仿真電壓異常發生過程

用cobase系統對故障進行了仿真，模擬110kV新龍線在距離新興站9.07km處BC相相間短路，監測到故障時刻周邊220kV廠站母線電壓均發生對應變化，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，監測到故障時刻周邊220kV廠站母線電壓均發生對應變化，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系統對兩次故障的仿真結果均與故障錄波聯網系統采集到的電壓躍變情況吻合。

4 結語

將故障錄波聯網系統數據應用到220kV電網無故障情況下的系統電壓異常分析，利用故障錄波裝置啟動及采樣靈敏度高的特點，對電壓異常原因進行分析和排查，突破了以往分析主網電壓異常分析受限于EMS系統采樣精度低、對時不準確的限制，使分析更加準確、可靠，便于針對實際異常原因采取相應措施。

【作者簡介】

1. 游大寧，（1977-），男，高級工程師，研究方向為電網調度運行；

2. 甄穎，（1989-），女，工程師，從事電網運行分析工作。

3. 吳衍達，（1988-），男，工程師，從事電力系統運行分析工作。

4.喬朋利，（1984-），女，工程師，從事電力系統繼電保護工作。

5.王洋，（1989-），男，工程師，從事電力系統繼電保護工作。