電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制裝置線路故障跳閘判據(jù)的分析與研究

1、    電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制裝置線路故障跳閘判據(jù)的分析與研究    杜德榮摘要：故障跳閘判據(jù)通過繼電保護(hù)裝置的跳閘信號(hào)來輔助電力網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行，此判據(jù)方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各級(jí)電力網(wǎng)絡(luò)的控制裝置中。目前，我國對(duì)于繼電保護(hù)裝置的速動(dòng)性標(biāo)準(zhǔn)要求做出進(jìn)一步規(guī)范，但是依舊存在電路故障檢測(cè)與類型判斷不準(zhǔn)確的現(xiàn)象。文章結(jié)合實(shí)際的電力網(wǎng)絡(luò)故障研究，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制裝置所應(yīng)用的故障跳閘判據(jù)進(jìn)行創(chuàng)新性改良。通過電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制裝置對(duì)故障跳閘判據(jù)改進(jìn)后的應(yīng)用能力做出驗(yàn)證。測(cè)驗(yàn)結(jié)論表示改良后的線路故障跳閘判據(jù)更具有效性與可靠性。關(guān)鍵詞：電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制;線路故障;故障跳閘判據(jù);裝

2、置保護(hù)動(dòng)作0引言通常情況下，會(huì)利用控制策略表方式來對(duì)線路的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)判與操控，當(dāng)安全穩(wěn)定控制裝置檢測(cè)出線路正處于跳閘狀態(tài)時(shí)，就會(huì)通過控制策略表展開穩(wěn)控操作。因此，線路跳閘直接決定了安全穩(wěn)定控制裝置的工作與否，實(shí)現(xiàn)正確故障判斷與穩(wěn)定操控就必須做到對(duì)電網(wǎng)線路故障的類別的精準(zhǔn)判斷。電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制裝置所針對(duì)跳閘故障包含變壓器跳閘、開關(guān)跳閘、配電線路跳閘等。本文主要對(duì)線路安全穩(wěn)定控制裝置對(duì)跳閘故障判據(jù)進(jìn)行針對(duì)性改良，并通過仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證實(shí)際改良成效，以明確故障判據(jù)的正確性及可靠性。1典型線路故障跳閘判據(jù)發(fā)生電網(wǎng)線路故障跳閘后，需要繼電保護(hù)裝置對(duì)故障類型進(jìn)行及時(shí)判斷，為后續(xù)的維護(hù)與解決工作提供控制措

3、施。但安全穩(wěn)定控制裝置能夠完成故障識(shí)別、線路監(jiān)控、策略表查找等一系列系統(tǒng)保護(hù)工作。安全穩(wěn)定控制裝置不需要利用自備電氣量進(jìn)行故障判斷，同時(shí)也無法單純依靠元件的電器量展開跳閘故障的精準(zhǔn)化識(shí)別。為此，僅通過繼電保護(hù)裝置進(jìn)行單一化設(shè)備故障查找是缺乏科學(xué)條件與實(shí)際條件的。所以，只有明晰繼電保護(hù)裝置的實(shí)效化功能，才能針對(duì)安全穩(wěn)定控制裝置做進(jìn)一步完善。到目前為止，在實(shí)際工程的應(yīng)用過程中，普通接入元件主保護(hù)的節(jié)點(diǎn)遇到設(shè)備故障、繼電保護(hù)行為后，會(huì)將信號(hào)發(fā)送給穩(wěn)控裝置，安全穩(wěn)控裝置會(huì)同時(shí)進(jìn)行設(shè)備故障類型的識(shí)別排查。對(duì)電網(wǎng)線路的穩(wěn)控裝置來說，這種方法是目前非常可靠且安全的。電網(wǎng)線路的故障跳閘共有單相瞬時(shí)故障、單相永

4、久故障和相間故障這三種情況1。2典型線路故障跳閘判據(jù)應(yīng)用狀況文章以a城電網(wǎng)系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置為實(shí)證案例，對(duì)典型的故障跳閘判據(jù)展開論證。a城變電站以公線、專線的方式向外輸送電力。我國上級(jí)電力調(diào)控中心為實(shí)現(xiàn)a城的供電統(tǒng)一調(diào)度，展開了統(tǒng)一的規(guī)劃與指揮，建立了a城配電網(wǎng)系統(tǒng)中的安全穩(wěn)定控制控制系統(tǒng)，并完成了對(duì)系統(tǒng)二次回路的調(diào)試及傳動(dòng)。此系統(tǒng)就是建立在典型故障跳閘判據(jù)上。其中公線線路上架空絕緣導(dǎo)線段發(fā)生了一次相間短路故障，公線線路上自動(dòng)化開關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷出配電網(wǎng)線存在速斷動(dòng)作故障，重合成功。故障造成線路越級(jí)跳閘，a城變電站配電網(wǎng)線出線開關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷出是配電網(wǎng)線存在零序動(dòng)作故障，出線開關(guān)零序動(dòng)

5、作，重合不成功。兩組繼電保護(hù)裝置所做出的故障類型判斷不一致。公線線路上自動(dòng)化開關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷的依據(jù)來自速斷保護(hù)，a城變電站配電網(wǎng)線出線開關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷做出故障判斷的依據(jù)來自零序保護(hù)。故障發(fā)生于 時(shí)刻，0.2s后的 時(shí)刻做出保護(hù)1動(dòng)作，0.4s后的 時(shí)刻做出保護(hù)2動(dòng)作。其中保護(hù)2動(dòng)作發(fā)生的比保護(hù)1動(dòng)作慢了0.2s，公線線路上自動(dòng)化開關(guān)繼電保護(hù)裝置、a城變電站配電網(wǎng)線出線開關(guān)繼電保護(hù)裝置做出保護(hù)動(dòng)作后，故障相電壓與相電流的變化狀況如表1、2所示。觀察表1、2數(shù)據(jù)可知，做出保護(hù)1動(dòng)作后，c相最為符合出現(xiàn)故障點(diǎn)的表現(xiàn)特征，發(fā)出保護(hù)2動(dòng)作時(shí)，a、c相較為符合出現(xiàn)故障點(diǎn)的表現(xiàn)特征。通過故障跳閘判據(jù)

6、的時(shí)候，需要對(duì)故障變動(dòng)情況進(jìn)行分析。當(dāng)公線線路上自動(dòng)化開關(guān)繼電保護(hù)裝置接收到相間短路跳閘信號(hào)，進(jìn)行重合功能，保持對(duì)配電網(wǎng)線線路進(jìn)行檢測(cè)。a城變電站配電網(wǎng)線出線開關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷出配電網(wǎng)線接地故障表現(xiàn)特征符合條件，a城變電站配電網(wǎng)線出線開關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷零序故障，a城變電站配電網(wǎng)線出線開關(guān)零序動(dòng)作，重合不成功。因此，對(duì)于此次線路事件中，保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻符合線路故障條件的相別數(shù)不一致，或兩套繼電保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作定值設(shè)置存在不匹配，都是使繼電保護(hù)裝置做出差異化判別的主要原因。3 改進(jìn)典型線路故障跳閘判據(jù)當(dāng)配電網(wǎng)線路周圍出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)動(dòng)跳閘動(dòng)作的時(shí)間必須在不大于0.15ms，所以當(dāng)配電線路出現(xiàn)

7、相間故障時(shí)，保護(hù)裝置中的速動(dòng)性成功率指標(biāo)也會(huì)同步出現(xiàn)大幅提升的現(xiàn)象。如果繼電保護(hù)在極快的時(shí)間內(nèi)做出跳閘反應(yīng)，則成功判斷成相間短路永久故障。為提高繼電保護(hù)判斷故障的準(zhǔn)確性，需要對(duì)繼電保護(hù)中增加rtds系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制裝置用于故障檢測(cè)的故障跳閘判據(jù)展開適應(yīng)性改良。目前，rtds系統(tǒng)安全穩(wěn)控裝置依舊是通過均方根法來對(duì)電氣量進(jìn)行計(jì)算，并演示出電網(wǎng)系統(tǒng)故障產(chǎn)生的過程。即在一個(gè)基波周期內(nèi)，完成對(duì)電氣量的平房計(jì)算與連續(xù)積分。出現(xiàn)保護(hù)1動(dòng)作時(shí)（ 時(shí)刻），a相電壓沒有降至突降門檻下，發(fā)生故障 時(shí)刻到跳閘保護(hù) 時(shí)刻，用了0.15s，但是在這期間并未完成數(shù)據(jù)窗口的周波積分計(jì)算，所以計(jì)算結(jié)果偏大2。對(duì)此，需要在保護(hù)動(dòng)

8、作存在1相電氣量符合故障條件的時(shí)候，通過人為工作將時(shí)間等待2相電氣量符合故障條件來區(qū)別故障類型。利用這種方法，能夠精準(zhǔn)的判斷出相間故障與單相永久故障，如果故障類型發(fā)生臨時(shí)變化，也可以做出及時(shí)、精確的判斷。參照及時(shí)保護(hù)動(dòng)作的時(shí)長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并給予標(biāo)準(zhǔn)時(shí)長(zhǎng)一定的寬裕度，將時(shí)長(zhǎng)設(shè)定為0.15s。實(shí)施辦法表現(xiàn)為：當(dāng)rtds系統(tǒng)穩(wěn)控裝置在同一時(shí)間內(nèi)接收到了3相故障跳閘信號(hào)，同時(shí)也檢測(cè)出1相電氣量的故障現(xiàn)象后，等待一定的時(shí)間，如果在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步檢測(cè)出1相或多相電氣量故障現(xiàn)象，就可以判斷為相間故障，如未檢測(cè)出多余相電氣量的故障現(xiàn)象，則判斷為單相永久故障。4 rtds系統(tǒng)檢驗(yàn)結(jié)果參考以上研究，對(duì)典型故障跳閘判據(jù)

9、展開進(jìn)一步完善，并通過fwk-300型安全穩(wěn)定控制裝置來實(shí)現(xiàn)。利用rtds系統(tǒng)對(duì)改良后的故障跳閘判據(jù)展開實(shí)際驗(yàn)證，觀察差異化故障類型的同時(shí)，保證穩(wěn)控裝置的時(shí)效性與準(zhǔn)確性。本研究為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的準(zhǔn)確性，將a城電廠輸出模型，收集機(jī)組、發(fā)變組、電網(wǎng)線路等參數(shù)。rtds系統(tǒng)是由三個(gè)rack構(gòu)成，具備12節(jié)點(diǎn)的規(guī)模，a城電廠輸出的模型如圖1所示。本研究將對(duì)新舊故障跳閘判據(jù)檢測(cè)結(jié)論進(jìn)行對(duì)比分析。將出現(xiàn)相間故障的時(shí)，啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的新舊判據(jù)準(zhǔn)確度進(jìn)行對(duì)比。規(guī)劃對(duì)比性試驗(yàn)時(shí)，在1、2單元處理機(jī)中載入典型故障跳閘判據(jù)程序與改良后的新型故障跳閘判據(jù)程序，再分別接入規(guī)定電網(wǎng)線路中的電壓與電流。模擬電網(wǎng)線路ac相間故障

10、，安全穩(wěn)定控制裝置啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，其中控制策略表中沒有整定定值。通過上述對(duì)比分析，可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：當(dāng)配電網(wǎng)線路出現(xiàn)相間故障后，安全穩(wěn)定控制裝置能夠及時(shí)對(duì)故障類型進(jìn)行判斷，并迅速做出跳閘保護(hù)動(dòng)作;繼電保護(hù)裝置中典型的故障跳閘判據(jù)出現(xiàn)了故障類型判斷失誤，而改良的故障跳閘判據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)迅速、準(zhǔn)確的對(duì)故障類型進(jìn)行正確判斷。由此可得，改良后的故障跳閘判據(jù)是準(zhǔn)確有效。5結(jié)語根據(jù)實(shí)際出現(xiàn)的相間故障，對(duì)安全穩(wěn)定控制裝置應(yīng)用的線路故障跳閘判據(jù)展開創(chuàng)新性改進(jìn)與研究。利用fwk-300型穩(wěn)控裝置對(duì)故障跳閘判據(jù)進(jìn)行rtds系統(tǒng)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明，改良后的創(chuàng)新型線路故障判據(jù)能夠精準(zhǔn)、快速地判斷出故障類型，并通過保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，識(shí)別出相間故