论文部分内容阅读
摘要：为确保电力系统的可靠性首先应确保继电保护装置及设备的正常运行，由于我国现阶段的电力系统对于故障的承受能力相当有限，因而电网发生故障时继电保护的可靠正确动作对于整个系统的安全运行具有相当重要的意义。鉴于此，就继电保护的常见故障进行分析，并以此进行了继电保护的故障信息系统的设计。
关键词：县级；配网自动化系统；应用；新技术
作者简介：姜春莹（1984-），男，内蒙古通辽人，宁波电业局镇海区供电局，助理工程师。（浙江 宁波 315200）
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）30-0069-01
一、继电保护常见故障分析
1.电缆故障的定位分析
（1）电缆故障的原因分析。分析电缆故障发生的原因和电缆故障性质是查找电缆故障点的基础和关键。致使电缆发生故障的原因是多方面的，分述如下：
1）机械损伤。此情况最常见，有些损伤可直接引起生产事故，有些较轻微的则容易造成事故隐患，几个月或几年后损伤部位才形成故障。
2）因技术原因或是不根据技术安全要求进行电缆的铺设所造成。如潮湿气候下做接头导致接头封装物中混入了水蒸气，因而形成了闪络性故障。
3）电缆的长期过荷运行导致升温过高，进而导致电缆薄弱处及对接头处发生击穿。
4）长时间承受剧烈的震动导致电缆外皮发生弹性疲劳，进而破裂引起故障。
此外，还有其它原因，如电缆外皮电腐蚀铅包腐蚀致穿导致潮气侵入，进而导致绝缘被破坏；电缆绝缘物发生流失等。
（2）电缆故障定位方法。不同的故障类型所采用的不同定位方法，其方法见表 1。
表1 电缆定位方法 故障类型 高压电桥法 波反射法
低压脉冲法 脉冲电流法 直流闪络法 稳定电弧法
波特性良好的低阻故障 良 优 良 × 良
断线故障及混合故障 × 优 优 良 优
波特性良好的高阻故障 优 × 优 良 优
闪络型故障 良 × 良 优 优
波特性不好的击穿故障 优 × × × ×
难以烧穿的高阻故障 优 × × × 优
（3）电缆故障定位流程。电缆故障定位流程，如图1所示。
2.变压器介损异常原因分析
（1）变压器的铁芯地屏通过夹件在内部接地，当采用测量绕组对铁芯间介损的方法来判断变压器绝缘状况时，对含低压绕组的试验项目，其测量结果误差较大。
（2）对变压器进行介损试验时，铁芯地屏可以导致变压器的介损测量结果偏差较大，此时应根据常规的方法进行复测来对设备的绝缘状况进行准确的确定。
（3）新购变压器若铁芯、夹件没有同时引到箱体外接地，也会引起变压器介损测试的异常。
3.直流系统故障分析
直流系统发生故障可能是由于蓄电池的质量问题，也可能因直流系统相关设备的老化陈旧所引起。因而为了确保直流系统的正常运行，应对母线的电流、电压及其绝缘状况进行实时监控。
进行直流系统故障的查找方法相当多，以下就两种常见的方法进行介绍：1）停电查找法：接地故障发生的时候，相关电气人员应迅速通知各个岗位将岗位上的直流电源进行短时断开，然后从最容易出现故障的回路进行查找，看绝缘监察表来反映是否需要回路接地，或通过直流验电笔进行测试；如果故障回路断开，则绝缘监察表恢复正常，或者验电笔测出了接地极已经发光，然后再详细的同此回路进行接地点的查找。2）不停电查找法：先确定接地的极性，直流系统各个回路必须保持原状，然后通过能够区分火线及零线的交流电源滑线电阻及毫安表组成一个测试电路，当故障存在的时候，电流将会经过火线，测点同接地形成回路，有电流通过的时候仅通过钳形电流表即可测得，然后逐条对直流回路进行测量即可找到可形成回路的故障点了。
二、继电保护故障信息系统的设计
本系统涉及到了继电保护技术、计算机技术及通讯技术等现代化技术手段。设计时遵循规范化原则以及分层分布设计思想。确保了系统的开放性，促使系统更具扩展性及灵活性。
1.主站系统
主站系统的结构框图如图2所示。
（1）数据维护模块。此模块主要负责完成用户的管理、规约的配置、型号配置的保护、录波器型号的配置、通讯端口的配置及防火墙设置等相关功能，可通过XML及其他系统实现数据的交换。
（2）图形维护模块。此模块可进行直线、矩形、椭圆、扇形、多边形、Bezier曲线、文字图像等的绘制。在普通图形绘制的基础上，结合组合方式形成各种可对设备、母线、变压器、线路、开关及电抗器等进行保护的图元，图元形状可根据需要自行进行定义。对绘制的画面文件，提供了本地、远程的保存方式，同时还提供压缩保存方式。绘图时不仅提供常见的功能，还提供叠放顺序、图元组合、图元对齐等多种功能，极大提高了绘图的速度及其质量。通过此配置的连接，用户可对不同子站服务器进行相应地维护，可进行SVG格式图形文件的输入及输出。
（3）数据显示及监控模块。此模块主要是通过对图形维护模块绘制的画面文件进行显示，并通过同RFT-B服务端程序的通讯，对各种故障信息进行实时的显示，同时提供控制保护设备的各种方法。其可同时进行多个子站的管理，具有相当强大的保护集控站功能。
（4）波形分析模块。此模块可将多个波形文件同时打开，并对91/99 标准的ASCII/BINARY格式的COMTRADE文件进行识别和打开。其所具备的格式转换功能，可将波形进行平滑缩放、拷贝、移动及翻转显示，还可进行任意通道的波形的叠加对比观察。可显示出任意的周波ABC三相矢量的分析图，并得到序分量图和阻抗轨迹图，可分别根据通道及时间对开关量通道的触发情况进行显示，同时提取出故障简报。
2.分站系统
分站系统不仅是提供各种保护信息接入的一个终端设备，还是分布式数据库的一个重要的节点，其建立在嵌入式Linux操作系统的基础之上，同时提供了建立了继电保护、故障录波器以及其它的安全自动设备的联网、电网故障及保护信息处理的一套完整的分站解决方案。根据继电保护及其故障信息系统的相关要求及整个系统中其所处的位置，所构建的分站系统达到了如下的要求：
（1）系统装置化的实现。系统整体所采用的低功耗元器件防止了风扇等冷却元件的应用过程中出现的诸多问题，确保了系统的长期稳定性运行，大大降低了系统维护的工作量。
（2）开放性。此系统可接入各类常用继电保护和故障录波器等相关设备。当新设备接入时仅需增设新型的驱动软件即可，无需对整个系统的处理过程进行修改，相当方便。
（3）可维护性。系统所提供的远程维护功能使得所有对设备的操作均可实现远距离执行，大大缩短了设备安装所需的时间，降低了维护的工作量。
（4）配置参数的可传递性。系统通过XML格式同其他系统进行一、二次设备模型的交换。通过103规约可实现各站端系统的配置信息的远传及下载。
（5）存儲的容量增大。分站系统拥有足够的存储容量进行系统配置信息、各装置运行情况的记录。
（6）系统更加规范化及标准化。
三、结论
通过以上阐述，所建立的继电保护故障信息系统最终实现如下方面的功能：对全网保护设备和录波设备等二次装置的实时监测和控制；提示对运行异常（有缺陷）设备的检修；自动分析电网故障，能准确、快速地诊断出故障区域、故障点及故障性质；自动分析继电保护动作行为；继电保护专业管理的网络化及工作方式的标准化和规范化。
参考文献：
[1]蔡令印,孙国强.配网自动化系统应用研究[J].煤矿现代化,2010,(1).
[2]吴强,蒋文林,肖先勇.县级供电网配网自动化系统的应用研究[J].四川电力技术,2004,(4).
[3]孙晨,张大为,孙亮.电缆故障分析与精确定点[J].黑龙江电力,2008,(10).
（责任编辑：刘丽娜）
关键词：县级；配网自动化系统；应用；新技术
作者简介：姜春莹（1984-），男，内蒙古通辽人，宁波电业局镇海区供电局，助理工程师。（浙江 宁波 315200）
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）30-0069-01
一、继电保护常见故障分析
1.电缆故障的定位分析
（1）电缆故障的原因分析。分析电缆故障发生的原因和电缆故障性质是查找电缆故障点的基础和关键。致使电缆发生故障的原因是多方面的，分述如下：
1）机械损伤。此情况最常见，有些损伤可直接引起生产事故，有些较轻微的则容易造成事故隐患，几个月或几年后损伤部位才形成故障。
2）因技术原因或是不根据技术安全要求进行电缆的铺设所造成。如潮湿气候下做接头导致接头封装物中混入了水蒸气，因而形成了闪络性故障。
3）电缆的长期过荷运行导致升温过高，进而导致电缆薄弱处及对接头处发生击穿。
4）长时间承受剧烈的震动导致电缆外皮发生弹性疲劳，进而破裂引起故障。
此外，还有其它原因，如电缆外皮电腐蚀铅包腐蚀致穿导致潮气侵入，进而导致绝缘被破坏；电缆绝缘物发生流失等。
（2）电缆故障定位方法。不同的故障类型所采用的不同定位方法，其方法见表 1。
表1 电缆定位方法 故障类型 高压电桥法 波反射法
低压脉冲法 脉冲电流法 直流闪络法 稳定电弧法
波特性良好的低阻故障 良 优 良 × 良
断线故障及混合故障 × 优 优 良 优
波特性良好的高阻故障 优 × 优 良 优
闪络型故障 良 × 良 优 优
波特性不好的击穿故障 优 × × × ×
难以烧穿的高阻故障 优 × × × 优
（3）电缆故障定位流程。电缆故障定位流程，如图1所示。
2.变压器介损异常原因分析
（1）变压器的铁芯地屏通过夹件在内部接地，当采用测量绕组对铁芯间介损的方法来判断变压器绝缘状况时，对含低压绕组的试验项目，其测量结果误差较大。
（2）对变压器进行介损试验时，铁芯地屏可以导致变压器的介损测量结果偏差较大，此时应根据常规的方法进行复测来对设备的绝缘状况进行准确的确定。
（3）新购变压器若铁芯、夹件没有同时引到箱体外接地，也会引起变压器介损测试的异常。
3.直流系统故障分析
直流系统发生故障可能是由于蓄电池的质量问题，也可能因直流系统相关设备的老化陈旧所引起。因而为了确保直流系统的正常运行，应对母线的电流、电压及其绝缘状况进行实时监控。
进行直流系统故障的查找方法相当多，以下就两种常见的方法进行介绍：1）停电查找法：接地故障发生的时候，相关电气人员应迅速通知各个岗位将岗位上的直流电源进行短时断开，然后从最容易出现故障的回路进行查找，看绝缘监察表来反映是否需要回路接地，或通过直流验电笔进行测试；如果故障回路断开，则绝缘监察表恢复正常，或者验电笔测出了接地极已经发光，然后再详细的同此回路进行接地点的查找。2）不停电查找法：先确定接地的极性，直流系统各个回路必须保持原状，然后通过能够区分火线及零线的交流电源滑线电阻及毫安表组成一个测试电路，当故障存在的时候，电流将会经过火线，测点同接地形成回路，有电流通过的时候仅通过钳形电流表即可测得，然后逐条对直流回路进行测量即可找到可形成回路的故障点了。
二、继电保护故障信息系统的设计
本系统涉及到了继电保护技术、计算机技术及通讯技术等现代化技术手段。设计时遵循规范化原则以及分层分布设计思想。确保了系统的开放性，促使系统更具扩展性及灵活性。
1.主站系统
主站系统的结构框图如图2所示。
（1）数据维护模块。此模块主要负责完成用户的管理、规约的配置、型号配置的保护、录波器型号的配置、通讯端口的配置及防火墙设置等相关功能，可通过XML及其他系统实现数据的交换。
（2）图形维护模块。此模块可进行直线、矩形、椭圆、扇形、多边形、Bezier曲线、文字图像等的绘制。在普通图形绘制的基础上，结合组合方式形成各种可对设备、母线、变压器、线路、开关及电抗器等进行保护的图元，图元形状可根据需要自行进行定义。对绘制的画面文件，提供了本地、远程的保存方式，同时还提供压缩保存方式。绘图时不仅提供常见的功能，还提供叠放顺序、图元组合、图元对齐等多种功能，极大提高了绘图的速度及其质量。通过此配置的连接，用户可对不同子站服务器进行相应地维护，可进行SVG格式图形文件的输入及输出。
（3）数据显示及监控模块。此模块主要是通过对图形维护模块绘制的画面文件进行显示，并通过同RFT-B服务端程序的通讯，对各种故障信息进行实时的显示，同时提供控制保护设备的各种方法。其可同时进行多个子站的管理，具有相当强大的保护集控站功能。
（4）波形分析模块。此模块可将多个波形文件同时打开，并对91/99 标准的ASCII/BINARY格式的COMTRADE文件进行识别和打开。其所具备的格式转换功能，可将波形进行平滑缩放、拷贝、移动及翻转显示，还可进行任意通道的波形的叠加对比观察。可显示出任意的周波ABC三相矢量的分析图，并得到序分量图和阻抗轨迹图，可分别根据通道及时间对开关量通道的触发情况进行显示，同时提取出故障简报。
2.分站系统
分站系统不仅是提供各种保护信息接入的一个终端设备，还是分布式数据库的一个重要的节点，其建立在嵌入式Linux操作系统的基础之上，同时提供了建立了继电保护、故障录波器以及其它的安全自动设备的联网、电网故障及保护信息处理的一套完整的分站解决方案。根据继电保护及其故障信息系统的相关要求及整个系统中其所处的位置，所构建的分站系统达到了如下的要求：
（1）系统装置化的实现。系统整体所采用的低功耗元器件防止了风扇等冷却元件的应用过程中出现的诸多问题，确保了系统的长期稳定性运行，大大降低了系统维护的工作量。
（2）开放性。此系统可接入各类常用继电保护和故障录波器等相关设备。当新设备接入时仅需增设新型的驱动软件即可，无需对整个系统的处理过程进行修改，相当方便。
（3）可维护性。系统所提供的远程维护功能使得所有对设备的操作均可实现远距离执行，大大缩短了设备安装所需的时间，降低了维护的工作量。
（4）配置参数的可传递性。系统通过XML格式同其他系统进行一、二次设备模型的交换。通过103规约可实现各站端系统的配置信息的远传及下载。
（5）存儲的容量增大。分站系统拥有足够的存储容量进行系统配置信息、各装置运行情况的记录。
（6）系统更加规范化及标准化。
三、结论
通过以上阐述，所建立的继电保护故障信息系统最终实现如下方面的功能：对全网保护设备和录波设备等二次装置的实时监测和控制；提示对运行异常（有缺陷）设备的检修；自动分析电网故障，能准确、快速地诊断出故障区域、故障点及故障性质；自动分析继电保护动作行为；继电保护专业管理的网络化及工作方式的标准化和规范化。
参考文献：
[1]蔡令印,孙国强.配网自动化系统应用研究[J].煤矿现代化,2010,(1).
[2]吴强,蒋文林,肖先勇.县级供电网配网自动化系统的应用研究[J].四川电力技术,2004,(4).
[3]孙晨,张大为,孙亮.电缆故障分析与精确定点[J].黑龙江电力,2008,(10).
（责任编辑：刘丽娜）