杜德榮

摘要：故障跳閘判據(jù)通過(guò)繼電保護(hù)裝置的跳閘信號(hào)來(lái)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(guó)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(guò)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(lái)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(guò)控制策略表展開(kāi)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(kāi)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(guò)仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)來(lái)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(wú)法單純依靠元件的電器量展開(kāi)跳閘故障的精準(zhǔn)化識(shí)別。為此，僅通過(guò)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(guò)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(lái)說(shuō)，這種方法是目前非?？煽壳野踩?。電網(wǎng)線路的故障跳閘共有單相瞬時(shí)故障、單相永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(kāi)論證。A城變電站以公線、專線的方式向外輸送電力。我國(guó)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(kāi)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(kāi)關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷出配電網(wǎng)Ⅱ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)Ⅱ線出線開(kāi)關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷出是配電網(wǎng)Ⅱ線存在零序動(dòng)作故障，出線開(kāi)關(guān)零序動(dòng)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(kāi)關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷的依據(jù)來(lái)自速斷保護(hù)，A城變電站配電網(wǎng)Ⅱ線出線開(kāi)關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷做出故障判斷的依據(jù)來(lái)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(kāi)關(guān)繼電保護(hù)裝置、A城變電站配電網(wǎng)Ⅱ線出線開(kāi)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(guò)故障跳閘判據(jù)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(kāi)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)Ⅱ線線路進(jìn)行檢測(cè)。A城變電站配電網(wǎng)Ⅱ線出線開(kāi)關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷出配電網(wǎng)Ⅱ線接地故障表現(xiàn)特征符合條件，A城變電站配電網(wǎng)Ⅱ線出線開(kāi)關(guān)繼電保護(hù)裝置判斷零序故障，A城變電站配電網(wǎng)Ⅱ線出線開(kāi)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)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(kāi)適應(yīng)性改良。目前，RTDS系統(tǒng)安全穩(wěn)控裝置依舊是通過(guò)均方根法來(lái)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(guò)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(méi)有降至突降門(mén)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)作存在1相電氣量符合故障條件的時(shí)候，通過(guò)人為工作將時(shí)間等待2相電氣量符合故障條件來(lái)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)展開(kāi)進(jìn)一步完善，并通過(guò)FWK-300型安全穩(wěn)定控制裝置來(lái)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(kāi)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，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(méi)有整定定值。通過(guò)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(yǔ)

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(kāi)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(guò)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，識(shí)別出相間故障。實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果證明，改良后的線路故障判據(jù)可行，可以引入廣泛的工程推廣與應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馮旭波，楊俊杰，陳立科.區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行技術(shù)措施分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2020（06）：75-76.

[2]陳曉旭.基于人工智能技術(shù)的智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)探討[J].電力設(shè)備管理，2020（01）：38-39.