FH-QD电力系统综合故障诊断及记录分析系统技术说明书

FH-QD综合故障诊断&记录分析系统技术说明书成都府河电力自动化成套设备有限责任公司CHENGDUFUHEPOWERAUTOMATIONCOMPLETEEQUIPMENTCO.,LTDHTTP:：//WWW.FUHE.COM.CNFH-QD综合故障诊断及&记录分析系统技术说明书1编制：陈涛校核：胡洪云审定：李延版本号：V2.0出版日期：2011年9月版权所有：成都府河电力自动化成套设备有限责任公司FH-QD综合故障诊断及&记录分析系统技术说明书2前言感谢您使用成都府河电力自动化成套设备有限责任公司的产品。本说明书根据FH-QD综合故障诊断&记录分析系统V2.0版本撰写，介绍了系统技术方面的内容。由于用户的需求在不断发生变化，因此软件也会作一些相应的更改，说明书内容与实际软件可能会有一些小的差异，但对使用不会造成大的影响，如有大的变化，我公司将及时推出新版说明书，为此如果给贵公司带来不便，我们将深表歉意。如果贵公司用户在使用过程中发现本说明书有错漏之处，请及时与我公司联系。谢谢！本书的目标：用户借助本说明书可以方便地对系统技术情况进行全面的了解；我公司市场人员通过本说明书也能够对本系统有一个全面的了解。适用读者：本系统的终端用户；期望通过本书全面了解本系统的市场人员；进行现场服务的工程技术人员等。FH-QD综合故障诊断及&记录分析系统技术说明书3目录1．系统概述...............................................................42.系统技术背景..........................................................43.系统结构与硬件配置...................................................84．系统主要技术特点.....................................................105．系统主要功能..........................................................136.系统主要技术指标.....................................................157．系统的抗干扰性能....................................................178．引用技术标准.........................................................19FH-QD综合故障诊断及&记录分析系统技术说明书41．系统概述：在配电网络中，接地故障约占全部故障的80%以上，是影响配电网络安全运行的主要因素。由于接地现象非常复杂，特别是小电流接地系统发生单相接地故障时，故障电流微弱以及故障点电弧不稳定等原因，使得电网故障辨识及选线定位一直是个难题。长期以来，人们做了大量的工作，开发出了许多种检测方法及装置，但实际运行效果并不理想。由于缺少可靠的故障辨识及选线定位手段，大多供电企业不得不用人工拉闸的方法选出故障线路，虽然可以正确选线，但是对供电可靠性非常不利，并且随着电力系统自动化水平的不断提高，很有必要开发出一种正确率高，可以保障供电可靠性且能够对电网进行实时监测与故障诊断的综合故障诊断及选线定位装置，从而对各类故障进行有效治理。正是在这种背景之下，成都府河电力自动化成套设备有限责任公司经过多年的研究，并通过模拟电网及现场实际运行验证，自主研发了新一代的FH-QD综合故障诊断&记录分析系统。它适用于6kV~66kV中性点不接地或经电阻、消弧线圈接地的系统，可广泛应用于变电站、发电厂、水电站及石油、化工、冶金、煤炭、铁路等大型工矿企业的供电系统，能够准确地检测并隔离系统中发生单相接地故障的线路，选线准确率可达98%。FH-QD综合故障诊断&记录分析系统还具有强大的故障波形记录分析功能、准确的故障测距定位功能、高精度的电压合格率统计功能及谐波分析监测功能等。2.系统技术背景：2.1.中性点不直接接地方式的运行情况：目前世界各国的配电网都采用中性点不直接接地方式。因其发生接地故障时，流过接地点的电流小，所以称其为小电流接地系统。我国6~66kV低压配电网络和大型工矿企业的供电系统大都采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，近年来一些城市电网改用电阻接地运行方式。矿井6~10kv电网过去一直采用中性点不接地方式，随井下供电线路的加长，电容电流增大，近年来消弧线圈在矿井电网中得到了推广应用并主要采用消弧线圈并串电阻接地方式。小电流接地系统发生单相接地故障时，由于三个线电压仍然对称，特别是中性点经消弧线圈接地系统，流过接地点的电流很小，不影响对负荷连续供电，电力系统安全规程规定仍可继续运行1~2个小时，避免了供电突然中断对用户的影响。随着对供FH-QD综合故障诊断及&记录分析系统技术说明书5电可靠性问题的日益重视，小电流接地方式愈来愈受到电力部门的推崇。小电流接地故障尽管不影响电网的正常运行，但由此引起的过电压会危害电网绝缘，可能导致短路故障，使事故扩大，从而影响系统的安全，尤其是以电缆为主的配电网，电缆一旦发生单相接地，多数会发展为永久性的相间或三相故障。因此，需要尽快选出故障线路，以便运行人员及时采取措施加以处理。2.2.小电流接地选线装置的应用现状:小电流接地系统的单相接地故障选线，是一个世界性的难题，一百多年来在电力生产过程中一直没有彻底解决。国外在上世纪初期就有许多电力工程技术人员和高等院校对此项目进行过大量的研究，认识度不但深入，技术方案也越来越多，准确率逐步提高。其中，具有代表性的是德国电力工程师巴赫的“首半波”理论和俄罗斯的“无功功率方向”理论。根据这些理论开发出来的装置在电力系统中进行了使用，其选线的准确率可以达到50％左右。我国从上世纪80年代起开始研制小电流接地系统单相接地自动选线装置。虽然起步晚，但是发展速度却很快，目前已具有世界先进水平。经过多年的使用，其选线准确率已接近50％。后来，又采用“首半波”理论和晶体管电子技术相结合，生产出了几种不同规格的选线装置，在我国电力系统中进行了推广使用，使选线的准确率比前者又有所提高，可达60％左右。进入20世纪90年代以后，由于单片机在我国得到了普及应用。很多科技型企业开始把这种高科技的微电脑技术应用于本领域，先后有多家科研院所和企业开发研制出了小电流接地选线装置。由于单片机的运行速度慢、采样速率低、字长短、存储容量小，只能进行简单的运算和处理，其应用状况并不理想，这有原理上的缺陷、硬件平台上的不足，甚至也有未将其作为继电保护装置来对待的原因，在产品设计、生产工艺和售后服务等都未引起足够的重视，这些因素都直接或间接的导致了该类产品的质量良莠不齐、选线准确率低。以前的选线装置都是基于电力系统稳态分量的选线理论，如基波比幅比相法、谐波法、零序有功分量法等。由于消弧线圈的补偿作用，基于稳态信号的选线方法在理论上就无法做到100%正确，而且由于过渡电阻、互感器精度的影响以及间歇性电弧带来的不确定性等因素，导致故障线路与非故障线路之间的电气量特征差别变小，难以识别，在实际运行中很多选线装置的选线准确率仅有20~30%。由于缺少可靠的接地选线手段，电网运行人员不得不继续沿用人工拉闸的方法选择故障线路。2.3.常用的选线原理：FH-QD综合故障诊断及&记录分析系统技术说明书62.3.1．比幅比相原理：此种方法为多重判据，增加了可靠性和抗干扰能力，减少受系统运行方式、长短线、接地电阻的影响。采用幅值法与相位法相结合，先用“最大值”原理从线路中选出三条及以上的零序电流最大的线路，然后用“功率方向原理从选出的线路中查找零序电流滞后零序电压的线路，从而选出故障线路。该方案因排队后去掉了幅值小的电流，在一定程度上提高了选线准确率，另外排队也避免了设定值，具有设定值随动的“水涨船高”的优点。它既可以避免单一判据带来的局限性，也可以相对缩短了选线的时间，是较理想的方式。2.3.2．谐波法：谐波方法是针对中性点经消弧线圈接地的系统，其基本原理是：此系统对谐波分量来说，消弧线圈处于欠补状态，如果线路零序电流中含有丰富的谐波成分，则比较所有线路零序电流谐波分量的幅值与相位，故障线路零序电流幅值较大且相位与正常线路零序电流反向；若所有线路零序电流同相，则为母线接地。谐波方法不适用于不接地和经电阻接地的系统。2.3.3．首半波法：小电流接地电网单相接地故障产生的暂态电流虽然很复杂，但是发生故障的最初半个周波内，满足故障线路零序电流与正常线路零序电流极性相反的特点，通过比较首半波的零序电流极性进行故障选线，该方法只适用于中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网。2.4．尚需解决的问题：目前，国内的选线装置多采用零序电流及其谐波原理实现故障选线，首半波法、有功分量法等其它方法也均有采用。但是小电流系统的一个重要特征就是故障电流稳态分量幅值小，无论是谐波分量还是基波分量，都容易被干扰信号所淹没，二次测的零序电流又容易受到CT中的不平衡电流的影响，因此基于谐波原理的装置在实际运行中易造成误判。已有技术可靠性差的原因分析：(1).影响选线准确性的关键原因就在于一个“小”字。因为接地时的电流很小，从几毫安到几十毫安或几百毫安，最大也只有几安培，与供电线路中的几百安培或数千安培的负荷电流相比，相差数千倍或数万倍；线路中故障时的电流与非故障时的电FH-QD综合故障诊断及&记录分析系统技术说明书7流相比没有明显的区别；又因为很多电流互感器的测量误差所产生的不平衡电流远大于接地时的零序电流值，现有的设备，不能区分是故障接地电流还是负荷电流的波动。(2).当接地故障发生时，不仅故障线路对地有电容电流，而非故障线路对地同时也有电容电流，这样不仅要测量故障线路的电容电流，还要测量非故障线路的电容电流，并要进行区分，难度更大。在一些大型枢纽变电站中，虽然配电线路较多，距离也比较长，接地时能够形成较大的电容电流；但是，接地电流较大时，又容易在故障点产生弧光，导致二相或三相线路发生短路事故。因此，国家有关部门明确规定：对于接地电流大于10A的系统，要装设消弧线圈或电阻。以此来减少接地点的过度电流，避免产生弧光；这样就使故障线路接地点的电流更小，故障特征更加的不明显。(3).电力系统是强电场和强磁场的环境，干扰信号很大，往往把接地信号给淹没了；再加上接地时，系统会经常发生铁磁谐振，改变了故障线路与非故障线路零序电流的方向，采用“零序谐波电流的方向”判断故障线路的理论被否定。2.5.选线装置的发展方向:针对已有的基于电力系统稳态分量选线理论存在的缺陷和不足，近年来，一些新的小电流接地选线方法开始逐步得到应用和推广。2.5.1．信号注入法:不再利用系统中的固有信号，而是人为地向系统中注入一个特殊信号电流。利用该电流仅在故障线路故障相中流动的特点，对其进行寻踪，可以实现接地选线和接地点定位。该选线方法不受系统运行方式和系统参数的影响，有较高的选线正确率，但有如下缺点：(1).需要注入信号源，接线麻烦且注入信号强度受TV容量的限制；(2).受高阻和电弧接地的影响，容易产生计算误差，此时检测效果不佳；(3).需要在每条线路上装设注入信号接收器，易受外界因素影响且使用不方便；(4).无法检测到瞬时性故障。2.5.2.残留扰动法:不再利用系统中的固有信号，而是人为地使系统产生一个扰动信号。应用自动跟踪消弧线圈技术，人为地调整消弧线圈的补偿度，利用故障线路在消弧线圈调整前后其零序电流的变化量最大，而非故障线路变化量很小的特点来实现接地选线。FH-QD综合故障诊断及&记录分析系统技术说明书8该选线方法不受系统运行方式和系统参数的影响，有较高的选线正确率，但有如下缺点：(1).需要消弧线圈的配合，不适用于其他接地方式的系统；(2).受高阻和电弧接地的影响，容易产生计算误差，此时检测效果不佳；(3).短时间切投并联中值电阻，