萬象變故障錄波器技術(shù)改造方案

張東明 董俊友

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 310000）

萬象變故障錄波器技術(shù)改造方案

張東明 董俊友

（國網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司，杭州 310000）

故障錄波器（簡稱故錄）通過對電氣量的分析幫助運維人員分析故障，對故障跳閘的處理有重要作用。萬象變因部分故錄裝置本身故障難以正常工作而實施技術(shù)改造，作為特高壓蓮都運維班首次承擔(dān)電氣設(shè)備技術(shù)改造工作，是運維一體向運檢一體推進(jìn)的一項標(biāo)志性工作。在工作中，筆者遇到了一些問題并針對問題提出相應(yīng)的解決方法，不僅積累了大量實用的檢修經(jīng)驗，也總結(jié)了很多運維人員做檢修工作應(yīng)該注意的問題，為運檢一體的推進(jìn)打下堅實的基礎(chǔ)。

故障錄波器；技術(shù)改造；運維

投運較久的變電站中，故錄存在著各種問題，有些故錄裝置已經(jīng)不適合當(dāng)前運行情況，有些故錄不滿足無人值班要求，有些故錄頻繁故障。萬象變共有故障錄波器8臺，投運均已超過7年?，F(xiàn)場運行中多次出現(xiàn)裝置死機或與調(diào)度通信失敗現(xiàn)象，且組網(wǎng)不能滿足無人值守要求。秉承“三分工作、七分準(zhǔn)備”的工作原則，我們進(jìn)行了細(xì)致的現(xiàn)場踏勘，出具了詳細(xì)的改造方案，經(jīng)運檢部與變檢中心專題會議討論通過，形成了翔實的現(xiàn)場踏勘記錄、三措一案、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)執(zhí)行卡等一系列原始資料。

在故錄改造工作過程中，我們遇到了較多的問題，不斷對存在的問題進(jìn)行反思、探討，并提出了針對性的建議和解決方案及對策，積累了寶貴的經(jīng)驗，為特高壓交流分中心不斷提高運維、檢修技能水平起到了引領(lǐng)示范作用。

1　故錄技改方案簡介

萬象變故錄改造采用原屏改造、更換設(shè)備的方式，組網(wǎng)方式按照遠(yuǎn)景規(guī)劃采用光纖直連、內(nèi)外網(wǎng)獨立的模式。實現(xiàn)與華東網(wǎng)調(diào)IP直通、省調(diào)自動化綁定MAC地址，并更新萬象變保信子站，按KVM模式實現(xiàn)萬象變保信子站的遠(yuǎn)程（蓮都站）調(diào)閱。

綜合8臺故錄基本情況、組網(wǎng)情況、難易程度，我們選擇了第一批三臺故錄進(jìn)行改造。首先從異常較嚴(yán)重、接線較簡單的220kV 3號故錄開始以積累經(jīng)驗，再改造接線較多且與220kV 3號故錄共同組網(wǎng)通信的220kV 1號故錄，最后改造異常最嚴(yán)重、接線較多的500kV 1號故錄。將屏內(nèi)原故錄更換為某廠家故錄，外部回路原則上不變動，組網(wǎng)方式必要時做適當(dāng)調(diào)整，原則上不改變原有組網(wǎng)方式。其余故錄改造、遠(yuǎn)景組網(wǎng)及保信子站另立項目改造。

故錄技改方案審核后進(jìn)入實施階段，具體實施流程見表1。

表1　實施流程

2　調(diào)試問題及解決方案或?qū)Σ?/h2>

2.1信號回路、對時回路調(diào)試問題及解決方案

調(diào)試時我們發(fā)現(xiàn)“裝置失電告警”與“裝置啟動錄波”告警信號接反，通過核查其他幾臺故錄原理圖告警回路均與外部接線不符。對于上述問題，聯(lián)系廠家設(shè)計人員修改新故錄原理圖，并按圖施工接線。

新老故錄都采用B碼對時，但接線后對時卻不成功，測量對時信號電壓并不滿足新裝置所需對時方式。經(jīng)過檢查確認(rèn)，新裝置適應(yīng)B碼422對時方式和PPM對時方式，而原故錄接線為B碼TTL對時方式，雙方雖然都支持B碼對時但無法兼容。經(jīng)過討論，我們決定更改繼保室GPS分屏內(nèi)端子接線以滿足要求。在準(zhǔn)備更改GPS分屏接線時，還發(fā)現(xiàn)其屏內(nèi)一些對時端子接線圖實不符，且無電纜掛牌，仔細(xì)排查并沿線尋找才確定接線。

對時回路問題，暴露出前期踏勘工作專業(yè)性不足、原GPS分屏未按圖施工等問題。鑒于此次經(jīng)驗教訓(xùn)，建議日后應(yīng)加強圖實相符的驗收，針對技術(shù)改造的踏勘工作應(yīng)邀請或安排更專業(yè)的工作人員參與并把關(guān)。

2.2定值調(diào)試問題及研究

調(diào)試過程基本順利，有如下幾個問題值得探究。

1）對故障的判斷時間。經(jīng)反復(fù)測試，故障電流量需要持續(xù) 15ms及以上才，故障電壓量要持續(xù)20ms即一周波以上，才會被裝置認(rèn)定為故障并啟動錄波；故障電壓、電流量要持續(xù) 20ms以上才會將故障類型顯示在簡報窗口。對電力系統(tǒng)故障而言，保護最快可以在 10ms左右出口，開關(guān)跳閘完成故障切除一般在20ms以上，最快累計30ms以上才能切除故障。我們統(tǒng)計了萬象變歷史故障，切除故障時間基本在50～80ms。故錄對故障的判斷時間雖然符合電力系統(tǒng)應(yīng)用的要求，15ms以上的判斷時間對于其 4000Hz的采樣頻率和故障判斷原理（采樣異常五取四）而言顯然過長。希望廠家可以進(jìn)一步提高故障判斷速度。

2）故障采樣誤差受算法影響較大。模擬故障時，裝置離散波形十分精準(zhǔn)，與所加模擬量十分接近，但是，報告中的采樣數(shù)值卻顯示有效值，且有效值誤差較大。有效值計算共有以下3種方法可以選擇：①向前一個周波計算；②向后一個周波計算；③向前半個周波、向后半個周波計算。故障時間過短時，應(yīng)在操作界面選擇合適的計算方法以減小誤差。而故障報告中的故障電流為默認(rèn)的向前一周波計算，故障前一周波是負(fù)荷電流，會使得報告中故障電流偏小，測距就會產(chǎn)生誤差。

3）測距誤差問題。經(jīng)過多次實際故障跳閘分析發(fā)現(xiàn)，各個保護、故錄廠家對故障距離的計算方法均有所不同，測距結(jié)果也有所差別，甚至差別較大。新故錄在故障持續(xù)兩周波 40ms以上時，測距十分穩(wěn)定，誤差極小。故障持續(xù)小于 40ms時，鑒于上文所述，時間越短，誤差越大。而實際故障普遍大于40ms，誤差影響可以忽略。按照經(jīng)驗，系統(tǒng)故障時測距應(yīng)綜合參考兩套保護和故錄數(shù)據(jù)，但根據(jù)此次試驗，建議發(fā)生持續(xù)時間 40ms以上故障時可主要參考新故錄測距數(shù)據(jù)。

2.3通信調(diào)試問題與解決方法及遠(yuǎn)期對策

在拆除220kV 1號故錄設(shè)備接線時，難以實現(xiàn)單獨保留通信單元電源，致使220kV其他幾臺故錄與故錄代理服務(wù)器短時通信斷開。我們在設(shè)備與接線拆除工作結(jié)束后立即搭接臨時供電回路以恢復(fù)通信。

500kV 3號與500kV 1號兩臺故錄均有兩個IP地址（網(wǎng)調(diào)IP與內(nèi)網(wǎng)IP）并對應(yīng)兩個網(wǎng)口接線，網(wǎng)調(diào)IP與內(nèi)網(wǎng)IP分別組網(wǎng)，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器連接光纖上傳數(shù)據(jù)。改造500kV 1號故錄時，交換機因故障拆除，只能與500kV 3號故錄共用同一個交換機組網(wǎng)，并連接保信總交換機和故錄內(nèi)網(wǎng)總交換機兩根光纖。通信調(diào)試時通信成功率不足10%，且網(wǎng)絡(luò)延時最長達(dá)十余秒。我們經(jīng)過認(rèn)真梳理，發(fā)現(xiàn)220kV 1號故錄交換機、500kV 3號故錄交換機、故錄內(nèi)網(wǎng)總交換機和保信總交換機（連接至調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)用）相互連接出現(xiàn)了通信環(huán)網(wǎng)情況。解開環(huán)網(wǎng)后，通信恢復(fù)正常。

建議在今后運維工作中，各故錄屏內(nèi)通信單元有且僅有一個交換機（目前為220kV 1號故錄交換機）可連接兩個光電轉(zhuǎn)換器，嚴(yán)禁存在兩個交換機與兩個光電轉(zhuǎn)換器相連構(gòu)成環(huán)網(wǎng)。在故錄組網(wǎng)改造時，增加光纖敷設(shè)，取消兩臺故錄共用一臺交換機的情況，全部光纖直連站控層交換機后接入調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)，并將各個故錄裝置與保護裝置共同在就地繼保室組網(wǎng)，再由各繼保室交換機經(jīng)光纖集中接入保信子站，并取消代理服務(wù)器。

3　安全措施問題研究與建議

3.1綜合安全措施的問題研究與建議

我們平時布置端子排上安全措施時，主要使用紅絕緣膠布包扎端子排內(nèi)正表面，而容易忽略側(cè)面端子接線孔，且存在連續(xù)短接的端子無外接線者也極容易忽略。在正常檢修過程中安全風(fēng)險不大，但是在技術(shù)改造過程中，拆接線時，線端雜亂，尤其遇到屏內(nèi)電源線布線復(fù)雜且有硬導(dǎo)線，如不加防范，可能戳破絕緣膠布，而且無論軟硬導(dǎo)線均有可能從端子排外側(cè)與直流信號回路、電壓及電流回路的導(dǎo)線金屬裸露部分（接線不完美）發(fā)生接觸導(dǎo)致短路或接地。

為避免此種情況發(fā)生，在布置安措時，采用了一些臨時辦法。端子排外側(cè)接線孔使用絕緣膠布進(jìn)行纏繞粘貼隔離，直流信號、交直流電源端子排內(nèi)外側(cè)及接線孔也同樣全部用膠布隔離；在端子排正面使用膠布時，為避免粘貼不牢固，盡量避免拉伸膠布，必要時增加橫向纏繞以防膠布脫落；為保險起見，遇到導(dǎo)線裸露金屬部分尤其是硬導(dǎo)線裸露部分，拆除連接后將裸露部分剪斷，必要時纏上絕緣膠布；將分組（單元）的導(dǎo)線用膠布將金屬接頭進(jìn)行捆扎；在拆接線工作中加強安全監(jiān)護，嚴(yán)禁用力抽拽導(dǎo)線以避免導(dǎo)線甩動甚至彈開。

以上臨時辦法在應(yīng)用時不夠便捷，外觀較亂，過多遮擋端子排標(biāo)示，不利于后續(xù)工作。當(dāng)電壓回路及直流信號回路等需要在工作屏內(nèi)拆除外部接線時，建議使用絕緣的線纜帽將導(dǎo)線金屬裸露部分套好，并輔以絕緣膠布固定，應(yīng)選擇材料強度大、絕緣好、裝拆應(yīng)方便、連接可靠的絕緣帽。并接至相鄰屏的交流電源回路可考慮采用絕緣好、強度大、裝拆方便、連接可靠的電纜連接器將其并接，必要時輔以絕緣膠布。符合上述要求的工具如有成品，建議采購，如無成品，可自行設(shè)計開發(fā)一系列相關(guān)工具。

3.2電流回路安措問題與對策

電流回路因涉及到運行的相關(guān)保護，在安全措施中尤為重要。原施工方案電流回路安全措施分兩步執(zhí)行，第一步在保護信號狀態(tài)下短接保護電流尾端ABCN（端子排內(nèi)側(cè)，故錄電流回路上級）；第二步在工作前執(zhí)行故錄屏內(nèi)電流回路安措，短接外側(cè)并斷開電流回路。

在改造220kV 1號故錄時，該故錄內(nèi)經(jīng)過兩次擴建，有6個間隔電流及開關(guān)量接入，內(nèi)部接線十分雜亂，在拆除接線時，可能導(dǎo)致一些導(dǎo)線從端子排外側(cè)與直流信號回路、電壓及電流回路發(fā)生接觸并致短路接地的風(fēng)險。我們對電流、電壓和直流回路加強了安措布置力度，加強了端子排的絕緣，結(jié)合包扎線頭金屬部分的方法，臨時解決了問題。

眾所周知，電流回路形成兩點接地可能會引起保護誤動，后果很嚴(yán)重。實際改造工作中，安全措施需防護范圍很大，上述臨時解決辦法無法完全杜絕電流回路形成第二點接地的風(fēng)險。為保險起見，建議日后改造工作可實施電流回路安措采用上級保護電流回路與故錄屏內(nèi)電流回路均斷開的方法。既在保護信號狀態(tài)下，首先短接保護電流尾端再斷開該電流回路，并在工作前執(zhí)行故錄屏內(nèi)電流回路安措。此法可以有效杜絕電流回路兩點接地。

原故錄電流安全措施步驟與建議修改的步驟如圖1所示。

圖1　電流安全措施步驟對比

雖然在前期經(jīng)過核查圖紙、查對電纜走向、實地踏勘、端子排查驗，但是電纜掛牌偶有缺失或錯誤，線端編號也偶有錯誤，為防萬一和人為因素，在配合故錄改造電流回路安措執(zhí)行與恢復(fù)工作時，建議采用監(jiān)視保護及故錄采樣變化以輔證回路及相別正確。執(zhí)行電流回路安措第一步時，除避免接線誤觸碰其他端子，也應(yīng)注意短接順序。短接時，先接N，再按照操作方便性，依次接C相，B相，A相。我們假定電流回路各相連接可靠、正確，回路電阻基本一致，運用電路基礎(chǔ)原理知識便可得出表2所列數(shù)據(jù)?；謴?fù)電流安措時反之即可。

表2　執(zhí)行電流安措時采樣變化表

4　結(jié)論

總而言之，安全是電力企業(yè)的生命線，要做好技術(shù)改造工作，必然要經(jīng)過前期與相關(guān)專業(yè)人員一起充分地踏勘、與廠家設(shè)計人員充分地溝通、認(rèn)真地審核圖紙，才能夠順利地按計劃推進(jìn)工作進(jìn)度。文中所述部分建議已在工作中執(zhí)行，可以有效提高工作的安全性。有關(guān)安措執(zhí)行工具、電流安措執(zhí)行方法的建議可以有效杜絕工作中人為責(zé)任性事故的發(fā)生，保障人員和設(shè)備安全。

張東明（1983-），男，浙江省麗水市人，在職研究生，工程師，主要從事特稿壓變電運維工作。