吳 潘 何 珊

(國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司 湖南 長沙 410000)

220kV智能變電站故障錄波裝置頻繁死機(jī)問題分析

吳 潘 何 珊

(國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司 湖南 長沙 410000)

智能變電站是電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，高速鐵路是國家交通的發(fā)展趨勢，電能質(zhì)量是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件，電鐵負(fù)荷的急速增長及負(fù)荷波動(dòng)較大的特殊性對電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量及設(shè)備安全運(yùn)行產(chǎn)生了影響。本文結(jié)合智能變電站故障錄波裝置頻繁死機(jī)的實(shí)際問題，概述了電鐵負(fù)荷對智能變電站設(shè)備運(yùn)行的影響，分析了引起設(shè)備異常情況的原因，提出了解決設(shè)備異常工況的建議。

智能變電站;錄波裝置;死機(jī)問題

一、引言

電鐵牽引變的型式，直接影響到電氣軌道注入電力系統(tǒng)負(fù)序(基波)電流的大小，對注入系統(tǒng)的諧波電流也有少量影響[1-2]。在常規(guī)變電站中，錄波器是標(biāo)準(zhǔn)配置的二次設(shè)備，而智能變電站的建設(shè)，尤其是在采用電子互感器、報(bào)文跳合閘等技術(shù)時(shí)，無疑給錄波器的配置、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)應(yīng)用等帶來了若于新問題。

近年來，結(jié)合IEC61850等標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)，新型錄波器的研究取得了很大進(jìn)展，已提出應(yīng)遵循統(tǒng)一的通信規(guī)約，如IEC61850，采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工程實(shí)踐要考慮二次回路、過程層網(wǎng)絡(luò)、交換機(jī)設(shè)備等情況，對數(shù)字保護(hù)、數(shù)字錄波器等智能電子裝置的數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用等[3-4]。本文結(jié)合當(dāng)前智能變電站的實(shí)際運(yùn)行工況，結(jié)合工程實(shí)踐，研究了電鐵負(fù)荷對智能變電站錄波裝置的影響，分析了問題產(chǎn)生的原因，提出了解決實(shí)際問題的方法[5]。

二、錄波數(shù)據(jù)的應(yīng)用

在智能變電站中，信息的綜合應(yīng)用是重點(diǎn)。如何利用錄波數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析、處理及應(yīng)用是一個(gè)值得深入研究的課題。

目前，數(shù)字錄波數(shù)據(jù)至少應(yīng)該滿足常規(guī)錄波數(shù)據(jù)的應(yīng)用要求，如故障性質(zhì)分析、故障測距、保護(hù)動(dòng)作分析等。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合其他數(shù)據(jù)構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)站端和調(diào)度端的狀態(tài)估計(jì)、三態(tài)數(shù)據(jù)分析等高級應(yīng)用。如故障信息綜合分析決策，在事故或故障情況下，根據(jù)保護(hù)動(dòng)作信息、錄波數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)等各種信息，自動(dòng)為調(diào)度員、運(yùn)行值班人員提供一個(gè)事故分析報(bào)告并給出事故處理預(yù)案，便于迅速判定事故原因和應(yīng)采取的措施。再如，保護(hù)異常情況下，通過IED告警信息，綜合判斷異常設(shè)備或異常環(huán)節(jié)。這需要對各類典型故障模式與機(jī)理進(jìn)行全面系統(tǒng)的試驗(yàn)分析，研究確認(rèn)其特征狀態(tài)量，進(jìn)行歸納推理，并在運(yùn)行實(shí)踐中不斷豐富完善。

在開展數(shù)據(jù)深度利用的同時(shí)，還應(yīng)開展數(shù)據(jù)的拓展應(yīng)用，如保護(hù)裝置整組動(dòng)作時(shí)間的測試，按常規(guī)就需要數(shù)字式保護(hù)試驗(yàn)儀接收GOOSE報(bào)文來進(jìn)行測試。這種測試方法需要保護(hù)調(diào)試人員對裝置的模型文件有深入的了解并對保護(hù)試驗(yàn)儀進(jìn)行配置才能進(jìn)行測試，實(shí)現(xiàn)不方便。利用錄波器就可以對GOOSE報(bào)文進(jìn)行監(jiān)測，試驗(yàn)不需要額外接線，不需要改變保護(hù)的光纖連接狀態(tài)，這不僅節(jié)省了試驗(yàn)時(shí)間，還極大簡化了試驗(yàn)流程，簡單、方便、快捷。

三、設(shè)備異常工況及異常分析

(一)異常工況。2016年3月5日，工作人員在220kV林海智能變電站二次專業(yè)巡視中發(fā)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)報(bào)文與暫態(tài)故障分析裝置Ⅰ屏(ZH-3D，中元華電)”中，220kV故障錄波裝置A機(jī)不能手動(dòng)啟動(dòng)錄波，運(yùn)行燈不閃爍(正常運(yùn)行時(shí)運(yùn)行燈閃爍)，且ZH-5N故障錄波管理機(jī)中顯示A網(wǎng)連接已中斷。各種異常工況顯示故障錄波裝置已死機(jī)。

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)監(jiān)控后臺(tái)主機(jī)頻發(fā)220kV故障錄波啟動(dòng)信號。該啟動(dòng)信號每秒頻發(fā)數(shù)次，且集中在某一時(shí)刻或某一時(shí)段，時(shí)間上具有周期性和階段性：每天上午8時(shí)左右，故障錄波開始頻繁啟動(dòng)；每天晚上22時(shí)以后，故障錄波停止頻繁啟動(dòng)。在220kV故障錄波管理機(jī)上，能查看到故障錄波裝置頻繁啟動(dòng)的錄波文件，與監(jiān)控后臺(tái)的啟動(dòng)信號保持一致。

(二)異常分析

1、錄波裝置頻繁啟動(dòng)，當(dāng)工作人員現(xiàn)場查看時(shí)，錄波裝置也是一直在頻繁啟動(dòng)，啟動(dòng)原因?yàn)?20kV林邊線負(fù)序電流越限。

2、查看220kV林邊線保護(hù)裝置，保護(hù)裝置中A、B、C三相電流不停變化，且三相電流不對稱；220kV林邊線為電鐵線路，對側(cè)為高鐵牽引變，當(dāng)高鐵經(jīng)過時(shí)，負(fù)荷電流變化較大。

3、初步判斷原因?yàn)椋?20kV林邊線負(fù)荷電流變化導(dǎo)致故障錄波裝置頻繁啟動(dòng)，因智能站本身數(shù)據(jù)流量非常大，再加上錄波頻繁啟動(dòng)可能使實(shí)時(shí)流量超過錄波裝置穩(wěn)定運(yùn)行裕度值，或是引起網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，使得故障錄波裝置死機(jī)，定義為緊急缺陷。

四、缺陷處理及原因分析

工作人員立即與運(yùn)維人員聯(lián)系，申請重啟故障錄波A機(jī)，在取得調(diào)度值班員許可后進(jìn)行重啟，裝置重啟后故障錄波A機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)行。故障錄波裝置數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量非常大，容易出現(xiàn)磁盤寫滿導(dǎo)致裝置死機(jī)的情況，將裝置斷電重啟是比較常見和有效的一種檢查處理方法。

(一)根本原因。220kV林邊線為電鐵線路，當(dāng)白天高鐵運(yùn)輸量大時(shí)，負(fù)荷電流不對稱且變化頻繁，引起該線路負(fù)序電流頻繁變化越限，并啟動(dòng)錄波裝置。故障錄波裝置中，林邊線負(fù)序電流上限設(shè)定值為0.15A，而實(shí)際上該線路負(fù)序電流最大能達(dá)到0.185A。當(dāng)每天22點(diǎn)以后，高鐵基本停運(yùn)，則錄波不再啟動(dòng)；至次日8時(shí)，高鐵恢復(fù)運(yùn)行，則故障錄波開始頻繁啟動(dòng)。以下為1分鐘內(nèi)220kV林邊線保護(hù)裝置負(fù)荷電流變化情況(保護(hù)裝置型號為南瑞繼保PCS-902)。

(二)直接原因。錄波裝置的頻繁啟動(dòng)，致使220kV A/B網(wǎng)中心交換機(jī)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)流量均超過60%(見圖4中紅色數(shù)據(jù)部分)，最大時(shí)達(dá)到了64.30%。查閱中元華電ZH-3D裝置說明書，在“報(bào)文接入能力”中規(guī)定：按4000Hz采樣率估算時(shí)，CPU負(fù)荷≤25%(推薦使用的正常負(fù)載)≤40%(推薦使用的上限負(fù)載)≤60%(極限負(fù)載狀態(tài))。錄波的頻繁啟動(dòng)直接導(dǎo)致：1、在220kV A/B網(wǎng)中心交換機(jī)端口間產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴；2、ZH-3D錄波裝置CPU長時(shí)間在極限負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行。因此，ZH-3D錄波裝置出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。

(三)可能導(dǎo)致的其他問題。在NSARS512網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析裝置中，出現(xiàn)了“數(shù)據(jù)超限，流量過大”的告警信息，則錄波的頻繁啟動(dòng)同樣有可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析裝置死機(jī)。

五、工作建議

(一)申請修改林邊線負(fù)序電流啟動(dòng)定值。查閱“林海變220kV故障錄波裝置(101)定值通知單-繼字第13-0102號”發(fā)現(xiàn)，林邊線負(fù)序電流上限為0.15A(高于其他線路間隔的0.1A定值)，并且特別注明：“林邊線為電鐵線路，當(dāng)電鐵經(jīng)過時(shí)，負(fù)序電流上限值可達(dá)0.149A，為避免保護(hù)頻繁啟動(dòng)，將該值進(jìn)行調(diào)整?！痹摱ㄖ祮螢?013年1月4日下發(fā)。

隨著近幾年滬昆高鐵的通車和高鐵的飛速發(fā)展，林邊線的負(fù)荷電流隨之增大，負(fù)序電流也超過了2013年的上限值。因此，為減小電鐵負(fù)荷增長對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，應(yīng)向長沙電力調(diào)度控制中心繼電保護(hù)組提出申請，將林邊線的負(fù)序電流上限定值適當(dāng)提高，避免錄波裝置的頻繁啟動(dòng)，避免林海變的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴或數(shù)據(jù)堵塞，保障林海變的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(二)對其他有電鐵線路出線的變電站開展二次專業(yè)專項(xiàng)排查

(1)電鐵經(jīng)過時(shí)，是否會(huì)造成保護(hù)頻繁啟動(dòng)或錄波頻繁啟動(dòng)；(2)檢查母線二次電壓，電鐵經(jīng)過時(shí)是否會(huì)造成母差保護(hù)中零負(fù)序電壓開放。

六、結(jié)論

智能變電站的建設(shè)發(fā)展非常迅速，很多技術(shù)問題需要探索和發(fā)現(xiàn)。電力設(shè)備的正常運(yùn)行是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)，智能變電站的數(shù)據(jù)流量非常大，對網(wǎng)絡(luò)與通信的要求非常高，因此保障間隔層及站控層網(wǎng)絡(luò)通信正常、保證較大的通信裕度對智能變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。由于電鐵負(fù)荷的急速增長對電力系統(tǒng)造成了一定的沖擊，因此運(yùn)維檢修人員應(yīng)加強(qiáng)對變電站的安全巡視，在電鐵負(fù)荷高峰時(shí)段監(jiān)測電力設(shè)備運(yùn)行情況，消除所有安全隱患，保障設(shè)備正常運(yùn)行。

[1]林海雪，周勝軍．電氣化鐵路的諧波標(biāo)準(zhǔn)問題[J]．中國電力，1999．

[2]電鐵牽引變電站接入電力系統(tǒng)諧波和負(fù)序分析．山西電力，2009．

吳潘(1984-)，男，碩士，工程師，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。