德兴铜矿故障综合诊断系统的应用

夏江平

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

德兴铜矿故障综合诊断系统的应用

夏江平

（江西铜业集团公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224）

故障综合诊断系统是电力系统故障信息系统的一个子系统，其作用是准确、可靠地对电网运行状况实时监测及故障诊断，对各类故障进行有效治理。介绍了德兴铜矿ZXJ-11故障综合诊断录波系统的应用效果及诊断数据分析的方法和结论，对德兴铜矿电力系统运行状况进行了全面数据分析，同时为变电运行人员对ZXJ-11综合诊断系统的掌握应用提供指导和依据。极大地提高了运行人员对电力系统故障的判断和处置能力。

故障；监测；分析；治理；ZXJ-11综合诊断系统

1 引言

电力系统中压电网接地故障约占全部故障的80%以上，是影响中压电网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单相接地故障时，故障电流微弱及故障点电弧不稳定等因素［1］，使得电网故障辨识及故障选线定位一直是一个难题。故障诊断系统是近年来十分活跃的研究课题之一。从本质上讲故障诊断技术是一个模式分类与识别问题，即把系统的运行方式分为正常和异常两类，而异常的信号样本又属于哪个故障，这又是一个模式识别问题。近年来故障诊断技术得到了深入广泛的研究，提出了众多可行的方法，采用的原理主要有幅值法、相位法、群体比幅比相法、五次谐波法、首半波法等。这类装置存在的主要问题有：整定困难，受系统运行方式、线路长度、故障时刻及位置、谐波干扰等因素的影响，误判率高。采用基于故障过程分析的辨识方法的ZXJ-11综合故障诊断及录波装置用高端32位600MHz DSP（数字信号处理）技术及双CPU的硬件设计，对故障前后的波形进行长周期，高精度录波，实现电网的故障辨识及单相接地选线［2］，对中压电网的供电安全可靠意义重大。

2 故障综合诊断装置的运行情况

德兴铜矿35kV及以下系统供电线路分布广泛且复杂，线路数量多且长度较长。线路故障率较高，尤其架空线路的永久性及瞬时性接地故障尤为突出。随着故障诊断及选线系统的发展，德兴铜矿对小电流选线系统进行过多次的改造试验，多数选线装置原理均存在误判现象，最终导致不得不采取线路逐条试拉的方法进行故障排除。通过对选线原理及现场应用实践进行考证后，于2012年分别在德兴铜矿大山220kV变电站、冷坑110kV变电站及采场35kV变电站采用了ZXJ-11综合故障诊断及录波装置［3］，通过近2年的运行实践，取得了较好的效果。

3 实现方案

冷坑110kV变电站及采场35kV变电站故障综合诊断及录波系统主要应用于6kV系统，以上两个变电站主接线方式6kV均采用单母分断方式，冷坑变电站6kV一段支路16条，二段支路13条。2012年之前6kV分列运行，母联开关分断。2013年开始6kV并列运行，母联合位。根据现场实际情况设计完整的二次回路图。对每条支路均重新安装零序电流互感器。将零序信号接入装置。各段母线的零序开口电压及相电压信号接入装置［4］。母联开关辅助常开接点接入装置。装置电源采用变电站直流系统DC220V可靠供电。

大山220kV变电站由于35kV支路较多，较以上两变电站多增加了35kV系统信号的接入。保证了全站的小电流系统故障的实时监测和诊断。

大山220kV变电站、冷坑110kV变电站均为综自站，ZXJ-11综合故障诊断及录波通过RS-232串口及以太网络接入变电站综自后台，便于及时监测。采场35kV变电站没有实现综自改造，将ZXI-11综合故障诊断及录波系统报警音响信号接入主控室［5］，便于报警提示。

图1 与综自后台对接方案

4 应用数据分析

经过近2年的运行，故障记录700多起，由于采场35kV变电站架空出线较多，线路通道复杂，发生故障率相对较高，占所有记录故障约80%。其他两变电站出线运行环境较好，故障率相对较低。由于故障数据较多，本次数据分析，仅分别针对采场变电站、大山变电站、冷坑变电站在2014年1月到2014年5月综合诊断装置采集到的典型故障数据进行。

4.1 采场变电站数据分析

采场变电站2014年1月3日到2014年4月18日全部故障记录如表1。

表1 全部故障记录表

典型故障1。

此次故障发生于2014年2月17日，开始于12时44分52秒，结束于12时50分01秒，共持续309s。装置诊断为“母段二、支路624（北环线）支路接地”。故障诊断正确。

故障时的波形如图2。

从故障电流波形可以看出，故障发生后，624北环线在接地时故障电流最大，方向也与其他方向相反。因此，624北环线正是接地支路。而由电压波形可见，故障是发生时，A相电压降低但并不为0，因此是A相高阻接地。

典型故障2。

此次故障发生于2014年2月19日，开始于1 时20分22秒，结束于1时37分3秒。在此时间段内，发生了多次瞬时故障，最终在1时22分4秒发展为稳定故障［6］。对这些故障，装置诊断为“母段二 、支路622（破碎专线）支路接地”。故障诊断正确。

此时间段内的故障列表如表2。

其中最后的稳定故障时长899s，故障时的整体波形如图3。

从故障时U0电压波形可以见，本次故障确实是多次瞬时故障持续发展形成的稳定接地。将上图中的“稳定故障区段”放大后，波形如图4。

从故障电流波形可以看出，故障发生后，622破碎专线在接地时故障电流最大，方向也与其他方向相反。因此，622破碎专线正是接地支路。而由电压波形可见，故障发生时，A相电压降低但并不为0，因此是A相高阻接地。

图2 故障时波形

图3 故障时整体波形

表2 故障表

（续表）

图4 故障时电流波形

4.2 大山变电站数据分析

大山变电站2014年1月15日到2014年3月28日全部故障记录如表3。

表3 故障记录表

此次故障发生于2014年2月28日，开始于12 时24分14秒，结束于12时24分14秒，为一次瞬间接地。装置诊断为“35kV母段一、35kV母段二、支路328半自磨二线支路接地”。故障诊断正确。

从图5故障电压波形可以看出，故障发生时，35kV一段的U0与35kV二段的U0信号有较大差异。而此时35kV一段与二段的三相电压波形基本是相近的。因此零序电压信号的差异应该是零序PT异常造成的。

4.3 冷坑变电站

冷坑变电站的故障较少，集中发生于2014年2月20日，开始于9时56分55秒，结束于9时57分36秒。在此时间段内，共发生了多次瞬时故障。对这些故障，装置诊断为“母段一母段二母线故障”［6］。故障诊断正确。

此时间段内的故障列表如表4。

其中9时67分16秒的故障波形如图6。

从故障电流波形可以看出，故障发生时，全部支路的电流均同向，因此可以确认是母线接地。

经过以上数据分析可以看出，采场35kV变电站及冷坑110kV变电站装置运行正常，而大山220kV变电站35kV一段与二段的零序PT信号在同时存在故障录波时，信号存在较大差异，建议检查零序PT。2014年10月大山220kV变电站检修期间对35kV零序PT进行了检查重新接线，对存在的问题进行了彻底消除。

图5 故障时电压波形

图6 处理后录波波形

表4 故障记录表

5 结语

ZXJ-11故障综合诊断录波装置具有完整的故障录波功能，强大的故障辨识功能以及可靠的通信报警功能，可为现场运行人员提供报警及故障判断依据，可为技术人员进行事后电网事故分析提供依据和分析工具，大大提高了工作效率。其良好的应用效果在德兴铜矿电力系统得到了充分体现，具有推广价值。

［1］章坚民, 姜健宁, 赵舫, 等. IEC61850在继电保护故障信息处理子站系统中的应用[J]. 电力系统自动化, 2003(13):10-12.

［2］黄志彦, 张柏书, 于开山, 等. D-S证据理论数据融合算法在某系统故障诊断中的应用[J]. 电光与控制, 2007(14):5-10.

［3］韩云东, 李天伟, 何四华. 模糊故障树分析在电罗经故障诊断系统中的应用[J]. 舰船科学技术, 2005(2):68-70.

［4］刘登峰. 电网故障信息综合处理与诊断系统研究[J]. 华中科技大学, 2007(3):15-20.

［5］高如新, 王福忠, 冉正云. 基于模糊输入的BP-ART2混合神经网络在电力变压器故障综合诊断中的应用[J]. 电力系统保护与控制, 2004(5):31-32.

［6］张秉俊. 变压器故障诊断综合在线监测系统及应用[J]. 东北电力技术, 2006(10):18-20.

Application of Comprehensive Fault Diagnosis System of Dexing Copper Mine

XIA Jiang-ping
（Jiangxi Copper Corporation Dexing Copper Mine, Dexing 334224, Jiangxi, China）

The integrated fault diagnosis system is a sub system of power system fault information system, with accurate, reliable for real-time monitoring and fault diagnosis of power grid, to control various types of faults effectively. This paper introduces ZXJ-11 proceedings of Dexing Copper Mine comprehensive fault diagnosis method and conclusion and analyzes the comprehensive data of electric power operating system status, provides the guidance and basis for the substation operation staff to master the application of ZXJ-11 comprehensive diagnosis system. The judgment and disposal capacity of the power system fault operation personnel are greatly improved.

fault；monitoring；analysis；control；ZXJ-11 comprehensive diagnosis system

TD613

B

1009-3842（2015）01-0089-05

2014-11-24

夏江平（1971-），男，江西余江人，本科，电气工程师，从事电气技术工作。E-mail: 59743766@qq.com