故障錄波數據的繼電保護動作特性分析

劉 堅（國網湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭411100）

故障錄波數據的繼電保護動作特性分析

劉 堅（國網湖南省電力公司湘潭供電分公司，湖南湘潭411100）

繼電保護的保護原理能夠直接決定其實際動作以及保護裝置中的技術，對于繼電保護動作特性，需要結合具體的故障情況進行分析。本文首先介紹了繼電保護動作特性系統總體結構，然后對故障錄波數據的繼電保護動作特性分析要點進行了分析，并結合實例對故障錄波數據的繼電保護動作特性進行了詳細探究。

電力系統；繼電保護動作特性；故障錄波數據

1 引言

以往繼電保護特性分析一般采用微機故障錄波裝置，通過微機故障錄波裝置，能夠對故障電氣量變化情況進行實時記錄，從而為繼電保護動作特性分析提供重要依據。但是，現如今，該裝置在檢測方法、故障分析精度等多個方面都已經很難適應實際保護分析需要。因此，對故障錄波數據的繼電保護動作特性進行詳細分析具有十分重要的現實意義。

2 繼電保護動作特性系統總體結構

故障錄波數據的繼電保護特性系統是由很多內容所組成的，包括錄波數據格式轉換、錄波數據、故障輔助分析、故障波形分析、繼電保護動作分析等等。其中，錄波數據格式轉換的主要作用是對數據信息格式進行轉換；故障輔助分析的主要作用是保證在對電參量數據進行分析時，能夠避免受到時間因素限制；通過電網故障分析功能，還可以實現對于故障問題的自動辨識，對故障距離進行測試等等；故障波形分析功能的主要作用是對故障波形進行縮放或者打印處理，從而為用戶提供完整的、全面的處理界面；最后，繼電保護動作分析裝置中，主要包括保護變電站的裝置配置，比如母線、變壓器、其他線路等等。

3 故障錄波數據的繼電保護動作特性分析

3.1 基于故障錄波的故障波形再現及分析

①采用無級別縮放方式對故障波形圖的時間坐標進行處理，這樣能夠將更多的故障錄波數據顯示在故障波形圖中，從而提高故障波形圖的準確性。②在對故障波形圖進行處理時，可以使用游標功能，通過游標功能，能夠及時找出故障波形圖的高峰點和沖突點，從而提升對于故障波形圖的分析水平。③對于再現故障波形圖，可以對故障錄波數據進行適當增加或者刪減，使得故障波數據能夠更加緊密的相結合，提高數據分析水平。④對于虛擬通道所增加的數據，可以采用四則運算方法進行計算，從而為波形操作創造條件。⑤在對故障進行分析處理時，可以充分發揮系統的數據保存和打印能力，對重要數據存檔。

3.2 給予故障錄波的繼電保護動作行為分析

在故障錄波數據動作中，繼電保護動作行為是至關重要的組成部分，繼電保護動作行為能夠有效提升電力系統的運行能力。因此，在對故障錄波的繼電保護動作行為進行詳細分析過程中，必須加強對于波形參數的分析。具體而言，首先需要選定電力系統在正常運行狀態下的波形作為標準，然后采用浪涌識別算法進行計算，并識別出故障波形以及信號；對于故障波形中的干擾信號，可以采用形態學濾波法進行過濾，然后再對信息數據進行分析和計算，最終能夠得到電阻數值。由于通過繼電保護動作行為，能夠有效優化電力系統中變電設備以及變壓器的差動保護特性，因此，對于繼電保護動作行為，可以采用電阻數值進行詳細的分析。

3.3 基于故障錄波的電網故障輔助分析

當發生故障問題或，會產生故障數據，繼電保護裝置可以對這類故障數據進行系統分析，然后再確定繼電保護裝置是否需要繼續動作。為了能夠更加準確的分析電網故障輔助實際情況，可以應用繼電保護算法對故障問題時間間隔進行計算，然后分析電網故障輔助，最后確定故障問題類型。

4 故障錄波數據的繼電保護動作特性實例分析

某電廠110kV變電站采用單回線路接入的方式，接入220kV變電站，從而有效實現了與主電網的并列運行。電力系統電力線路所經地區地勢條件比較復雜，因此，線路故障發生幾率比較大，一旦發生故障問題，容易造成嚴重的負荷損失問題。對此，可以將另一線路T接入110kV變電站，通過實現雙回并列運行的方式，能夠有效降低電力線路故障發生幾率。但是，該并聯線路在運行1年左右，單回線路就出現故障問題，兩條回路相繼出現跳閘問題，因此，需要對故障錄波進行深入分析，并提出有效的處理對策。

4.1 線路故障分析

4.1.1 故障前系統接線

故障前系統接線如圖1所示。

圖1 故障前系統接線

4.1.2 跳閘經過

晚上22時左右，并網Ⅱ線靠110kV變電站側的2～3號桿架空地線受到雪壓影響，B相導線對架空地線放電，并網Ⅱ線B2零序Ⅰ段動作跳閘，與此同時，并網Ⅰ線A2零序Ⅱ段相繼動作跳閘，并網Ⅱ線B1零序Ⅱ段動作跳閘。

4.2 錄波記錄與保護動作行為分析并網I線

在220kV變電站裝有故障錄波裝置，得到故障時B1和510回路的電流記錄，如圖2。

圖2 電流錄波記錄

4.2.1 故障性質分析

B1和510回路故障時同時出現B相電流增大，零序電流增大，反映故障性質為B相接地短路故障。

4.2.2 故障時序分析

B1和 510回路故障電流持續時間均為 3個階段：0～80ms，B1回路電流小于510回路，80～1145ms，B1回路電流略大于510回路，1145～1548ms，B1回路電流與510回路電流最為接近。

4.2.3 故障電流量化分析

移動光標讀取B1和510回路I0各時段有效值，如表1。

表1 故障電流各階段分析

從B1回路I0持續時間和有效值可以看出，達到了B1零序Ⅱ段整定值：

14.475 A＞5A；1.548s＞1.5s；

在時段2，B1回路零序電流為510與A2共同提供：

即：A2=B1-510

A2=20.7-17.07×（20.1/19.2）→（第3時段510與B1零序回路電流相等）；

A2=20.7-17.87→（將510回路零序電流折算至B1回路，減少計算誤差）。

A2=2.83

持續時間：1145-80=1065s；

從以上計算結果可以看出，達到了A2零序Ⅱ段整定值：2.83A＞2.1A；（大于10%，能夠可靠啟動）；

1.065 s＞1.0s；

綜上所述，各側保護均按保護整定值正確動作，A2誤動原因是零序保護Ⅱ段電流整定值過小。

5 結語

綜上所述，在整個電力系統實際運行過程中，繼電保護裝置發揮著十分重要的作用，繼電保護裝置能否正常發揮作用能夠直接決定系統的正常運行。這就要求對故障錄波數據系統有充分認識，并且對繼電保護動作特性進行詳細分析，這樣才能夠有效提升繼電保護動作行為分析水平，保障繼電保護裝置能夠正常運行。

[1]上官帖，李升健，崔金靈，等.一起變壓器故障時繼電保護動作行為的分析[J].華中電力，2009，22（4）：27～29.

[2]胡衛東，王鳳嶺，柏 峰，等.一起500kV接地故障暫態特征和繼電保護動作行為分析[J].電力系統保護與控制，2010，38（2）：83～85.

[3]方飛棟，鐘 銳，刁 龍.微機繼電保護裝置中故障錄波功能設計[J].電力系統保護與控制，2009，37（15）：117～120.

TM771

A

2095-2066（2016）35-0098-02

2016-11-23

劉 堅（1987-），男，工程師，研究生，主要從事變電運維工作。