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      基于故障錄波數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)動(dòng)作特性分析

      2018-09-23 08:37:24曹浩鵬曾子如
      通信電源技術(shù) 2018年7期
      關(guān)鍵詞:錄波特征分析繼電保護(hù)

      曹浩鵬,曾子如

      (國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司檢修公司,湖南 長(zhǎng)沙 410000)

      0 引 言

      傳統(tǒng)的繼電保護(hù)動(dòng)作特征分析過(guò)程中,常采用微機(jī)故障錄波裝置,借助對(duì)故障電氣量的實(shí)時(shí)變化情況進(jìn)行詳細(xì)記錄,為相關(guān)動(dòng)作特征分析提供數(shù)據(jù)支持。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的變化,該方法很難適應(yīng)現(xiàn)階段繼電保護(hù)動(dòng)作特征分析的需要。因此,分析研究基于故障錄波數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)動(dòng)作特性分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

      1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

      基于故障錄波數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)動(dòng)作特性分析研究,首先需分析研究故障的相關(guān)數(shù)據(jù),其次借助不同裝置、不同工作原理通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬裝置的動(dòng)作過(guò)程,最后得到直觀和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析結(jié)果[1]。因此,通過(guò)故障錄波數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)動(dòng)作特性分析可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作不足的完善,有效提升繼電保護(hù)的工作效率和工作質(zhì)量。

      通常情況下,故障錄波數(shù)據(jù)的機(jī)電保護(hù)動(dòng)作特性系統(tǒng)(如圖1所示)包含以下四方面內(nèi)容。

      (1)錄波數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及文件管理:主要是對(duì)故障錄波文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和提取,同時(shí)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所需格式;

      (2)電網(wǎng)故障輔助分析:在進(jìn)行繼電保護(hù)動(dòng)作特征分析過(guò)程中,需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)辨識(shí)、故障距離測(cè)量等功能,通過(guò)電網(wǎng)故障輔助分析為這些功能的實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)的測(cè)量提供輔助工具支持;

      (3)故障波形再現(xiàn)及分析:通過(guò)對(duì)故障波形進(jìn)行再處理如回放、縮放或打印等,為相關(guān)工作者提供一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)平面分析和完整觀測(cè)的界面;

      (4)繼電保護(hù)動(dòng)作行為:主要是系統(tǒng)的主要裝置配置,如母線、變壓器和其他線路等。

      圖1 “基于故障錄波數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)動(dòng)作特性分析系統(tǒng)”結(jié)構(gòu)框圖

      2 基于故障錄波的錄波數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及文件管理分析

      作為繼電保護(hù)分析系統(tǒng)的重要組成部分,錄波數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和文件管理是組成系統(tǒng)另外三個(gè)部分的基礎(chǔ)[2]。它的主要功能模塊包含錄波文件管理和錄波數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。

      2.1 錄波數(shù)據(jù)文件及格式

      (1)頭文件:相關(guān)工作人員在使用該項(xiàng)工具時(shí),借助頭文件可以對(duì)系統(tǒng)中的文件數(shù)據(jù)和相關(guān)信息進(jìn)行全面了解。頭文件一般采用ASCⅡ的格式,借助文字處理編輯形成,能夠?qū)收箱洸ㄟM(jìn)行詳細(xì)的輔助說(shuō)明工作。

      (2)配置文件:配置文件是對(duì)故障錄波的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體說(shuō)明,同樣是由文字處理編輯而成,可以使計(jì)算機(jī)的相關(guān)軟件生成ASCⅡ格式的文本文件。配置文件的功能是對(duì)計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分離,并從中找出重要信息,幫助計(jì)算機(jī)在編程時(shí)更加便捷地讀取程序。例如:借助配置文件對(duì)格式進(jìn)行固定,以降低計(jì)算機(jī)在進(jìn)行編排工作時(shí)進(jìn)行繁雜程序的操作。一般情況下,配置文件中存在多行字符時(shí),可以借助逗號(hào)對(duì)字段進(jìn)行區(qū)分。需要注意的是,字段可以存在空白,但逗號(hào)的分隔符不能缺少。對(duì)于每一行結(jié)尾,常采用回車(chē)和換行表示。

      (3)數(shù)據(jù)文件:對(duì)每個(gè)裝置模擬通道中的數(shù)據(jù)按照采集時(shí)間的不同進(jìn)行記錄。數(shù)據(jù)的記錄文件可以分為通過(guò)本文編輯格式記錄的數(shù)據(jù)文件和通過(guò)二進(jìn)制方式記錄的數(shù)據(jù)文件。若采用文本編輯格式,每個(gè)數(shù)據(jù)之間采用逗號(hào)進(jìn)行分割;如果采用二進(jìn)制格式,則不需要采用分隔符,因?yàn)槎M(jìn)制格式可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)記錄。

      (4)信息文件:信息文件主要是對(duì)一些額外信息進(jìn)行記錄,方便相關(guān)使用者在進(jìn)行系統(tǒng)操作時(shí)使用,所以信息文件多是系統(tǒng)工作人員創(chuàng)建。

      2.2 錄波文件的管理

      通過(guò)對(duì)錄波文件進(jìn)行合理管理,可以提升對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作特征分析的有效性和準(zhǔn)確性。借助錄波數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換功能,可以更好地實(shí)現(xiàn)錄波文件管理模塊的相關(guān)功能[3]。錄波器中,按照時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)錄入的文件進(jìn)行命名,可以有效避免錄波文件出現(xiàn)重疊或混淆問(wèn)題,且可以將同一時(shí)間的所有文件放置在同一個(gè)錄波器文件夾中,方便相關(guān)工作人員查找。

      3 故障錄波數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)動(dòng)作特性分析

      3.1 基于故障錄波的故障波形再現(xiàn)及分析

      (1)為了確保故障錄波數(shù)據(jù)有效顯示,提升故障波形圖的準(zhǔn)確性,對(duì)故障波形圖的時(shí)間坐標(biāo)處理過(guò)程中可以采用無(wú)級(jí)別縮放的方式;

      (2)故障波形圖處理過(guò)程中,借助游標(biāo)功能可以快速找出故障波形圖的高峰點(diǎn)和沖突點(diǎn),為分析提供理論支持;

      (3)對(duì)再現(xiàn)故障波形圖進(jìn)行分析過(guò)程中,為確保故障波數(shù)據(jù)結(jié)合的緊密性,推動(dòng)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性,可以對(duì)一些故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行增加或刪減。

      (4)在進(jìn)行虛擬通道的數(shù)據(jù)分析中,常采用四則運(yùn)算方法,為波形操作提供了便利條件。

      (5)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)重要數(shù)據(jù)的存檔保護(hù)功能,具有數(shù)據(jù)保存和打印功能。

      3.2 給予故障錄波的繼電保護(hù)動(dòng)作行為分析

      繼電保護(hù)動(dòng)作是提升電力系統(tǒng)整體運(yùn)營(yíng)能力的關(guān)鍵組成部分。因此,在進(jìn)行故障錄波數(shù)據(jù)的機(jī)電保護(hù)動(dòng)作特征分析過(guò)程中,需要對(duì)波形參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)分析研究。

      (1)需要對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行分析研究,將正常運(yùn)行狀態(tài)的波形作為分析研究的標(biāo)準(zhǔn);

      (2)借助浪涌識(shí)別算法進(jìn)行相關(guān)計(jì)算過(guò)程,對(duì)故障波形和信號(hào)進(jìn)行有效識(shí)別;

      (3)采用形態(tài)學(xué)濾波法對(duì)故障波形中出現(xiàn)的干擾信息進(jìn)行過(guò)濾處理,處理后再進(jìn)行相關(guān)信息數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算,最終得到電阻數(shù)值。

      (4)以上幾點(diǎn)保護(hù)動(dòng)作行為可以有效對(duì)電力系統(tǒng)中變電設(shè)備和電壓器進(jìn)行差動(dòng)保護(hù),因此借助電阻數(shù)值可以對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)有效的分析。

      3.3 基于故障錄波的電網(wǎng)故障輔助分析

      當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),會(huì)產(chǎn)生一些與故障相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,這時(shí)機(jī)電保護(hù)裝置通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的分析研究,可判斷是否需要進(jìn)行下一步動(dòng)作。為確保電網(wǎng)故障輔助分析的準(zhǔn)確性,可對(duì)故障問(wèn)題的時(shí)間間隔采用繼電保護(hù)算法進(jìn)行計(jì)算,分析相關(guān)的電網(wǎng)故障服務(wù),確定故障問(wèn)題產(chǎn)生的類(lèi)型[4]。

      4 故障錄波數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)動(dòng)作特性實(shí)例分析

      某電廠是110 kV變電站,采用單回線路接入到220 kV變電站,實(shí)現(xiàn)了和主電網(wǎng)的并行。在進(jìn)行電力線路敷設(shè)過(guò)程中地形地貌復(fù)雜,很容易發(fā)生線路故障,給用電客戶帶來(lái)影響。因此,可以加入另一條線路110 kV變電站實(shí)現(xiàn)雙回并列運(yùn)行,有效降低故障發(fā)生的幾率。但是,運(yùn)行過(guò)程中還是頻繁發(fā)生故障現(xiàn)象,因此需要借助故障錄波數(shù)據(jù)分析故障原因,找出對(duì)應(yīng)的解決方案。

      4.1 線路故障分析

      故障前系統(tǒng)接線,如圖2所示。由于大雪的影響,導(dǎo)致并網(wǎng)Ⅱ線的B相導(dǎo)線出現(xiàn)架空地線放電,導(dǎo)致并網(wǎng)Ⅱ線B2零序Ⅰ段出現(xiàn)跳閘故障。同時(shí),引發(fā)并網(wǎng)Ⅰ線A2零序Ⅱ段也出現(xiàn)跳閘故障。

      圖2 故障前系統(tǒng)接線

      4.2 錄波記錄與保護(hù)動(dòng)作行為分析并網(wǎng)Ⅰ線

      在主變電站中設(shè)置有故障錄波裝置,可調(diào)取以上故障發(fā)生時(shí)的數(shù)據(jù),相關(guān)的電流記錄如圖3所示。

      圖3 電流錄波記錄

      通過(guò)對(duì)電流錄波記錄進(jìn)行分析,反映出故障性質(zhì)為B相接地的短路故障。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致該變電站頻繁出現(xiàn)故障的原因是零序保護(hù)Ⅱ段電流整定值過(guò)小。

      5 結(jié) 論

      電力資源的重要性日益突出,保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行也備受關(guān)注。尤其是繼電保護(hù)裝置,關(guān)系著整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此,相關(guān)工作者需加強(qiáng)自身專業(yè)素質(zhì),充分了解故障錄波數(shù)據(jù)系統(tǒng),深入研究繼電保護(hù)動(dòng)作特性,不斷推動(dòng)我國(guó)電力供應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展。

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