万象变故障录波器技术改造方案

张东明 董俊友

（国网浙江省电力公司检修分公司，杭州 310000）

万象变故障录波器技术改造方案

张东明 董俊友

（国网浙江省电力公司检修分公司，杭州 310000）

故障录波器（简称故录）通过对电气量的分析帮助运维人员分析故障，对故障跳闸的处理有重要作用。万象变因部分故录装置本身故障难以正常工作而实施技术改造，作为特高压莲都运维班首次承担电气设备技术改造工作，是运维一体向运检一体推进的一项标志性工作。在工作中，笔者遇到了一些问题并针对问题提出相应的解决方法，不仅积累了大量实用的检修经验，也总结了很多运维人员做检修工作应该注意的问题，为运检一体的推进打下坚实的基础。

故障录波器；技术改造；运维

投运较久的变电站中，故录存在着各种问题，有些故录装置已经不适合当前运行情况，有些故录不满足无人值班要求，有些故录频繁故障。万象变共有故障录波器8台，投运均已超过7年。现场运行中多次出现装置死机或与调度通信失败现象，且组网不能满足无人值守要求。秉承“三分工作、七分准备”的工作原则，我们进行了细致的现场踏勘，出具了详细的改造方案，经运检部与变检中心专题会议讨论通过，形成了翔实的现场踏勘记录、三措一案、标准化作业执行卡等一系列原始资料。

在故录改造工作过程中，我们遇到了较多的问题，不断对存在的问题进行反思、探讨，并提出了针对性的建议和解决方案及对策，积累了宝贵的经验，为特高压交流分中心不断提高运维、检修技能水平起到了引领示范作用。

1　故录技改方案简介

万象变故录改造采用原屏改造、更换设备的方式，组网方式按照远景规划采用光纤直连、内外网独立的模式。实现与华东网调IP直通、省调自动化绑定MAC地址，并更新万象变保信子站，按KVM模式实现万象变保信子站的远程（莲都站）调阅。

综合8台故录基本情况、组网情况、难易程度，我们选择了第一批三台故录进行改造。首先从异常较严重、接线较简单的220kV 3号故录开始以积累经验，再改造接线较多且与220kV 3号故录共同组网通信的220kV 1号故录，最后改造异常最严重、接线较多的500kV 1号故录。将屏内原故录更换为某厂家故录，外部回路原则上不变动，组网方式必要时做适当调整，原则上不改变原有组网方式。其余故录改造、远景组网及保信子站另立项目改造。

故录技改方案审核后进入实施阶段，具体实施流程见表1。

表1　实施流程

2　调试问题及解决方案或对策

2.1信号回路、对时回路调试问题及解决方案

调试时我们发现“装置失电告警”与“装置启动录波”告警信号接反，通过核查其他几台故录原理图告警回路均与外部接线不符。对于上述问题，联系厂家设计人员修改新故录原理图，并按图施工接线。

新老故录都采用B码对时，但接线后对时却不成功，测量对时信号电压并不满足新装置所需对时方式。经过检查确认，新装置适应B码422对时方式和PPM对时方式，而原故录接线为B码TTL对时方式，双方虽然都支持B码对时但无法兼容。经过讨论，我们决定更改继保室GPS分屏内端子接线以满足要求。在准备更改GPS分屏接线时，还发现其屏内一些对时端子接线图实不符，且无电缆挂牌，仔细排查并沿线寻找才确定接线。

对时回路问题，暴露出前期踏勘工作专业性不足、原GPS分屏未按图施工等问题。鉴于此次经验教训，建议日后应加强图实相符的验收，针对技术改造的踏勘工作应邀请或安排更专业的工作人员参与并把关。

2.2定值调试问题及研究

调试过程基本顺利，有如下几个问题值得探究。

1）对故障的判断时间。经反复测试，故障电流量需要持续 15ms及以上才，故障电压量要持续20ms即一周波以上，才会被装置认定为故障并启动录波；故障电压、电流量要持续 20ms以上才会将故障类型显示在简报窗口。对电力系统故障而言，保护最快可以在 10ms左右出口，开关跳闸完成故障切除一般在20ms以上，最快累计30ms以上才能切除故障。我们统计了万象变历史故障，切除故障时间基本在50～80ms。故录对故障的判断时间虽然符合电力系统应用的要求，15ms以上的判断时间对于其 4000Hz的采样频率和故障判断原理（采样异常五取四）而言显然过长。希望厂家可以进一步提高故障判断速度。

2）故障采样误差受算法影响较大。模拟故障时，装置离散波形十分精准，与所加模拟量十分接近，但是，报告中的采样数值却显示有效值，且有效值误差较大。有效值计算共有以下3种方法可以选择：①向前一个周波计算；②向后一个周波计算；③向前半个周波、向后半个周波计算。故障时间过短时，应在操作界面选择合适的计算方法以减小误差。而故障报告中的故障电流为默认的向前一周波计算，故障前一周波是负荷电流，会使得报告中故障电流偏小，测距就会产生误差。

3）测距误差问题。经过多次实际故障跳闸分析发现，各个保护、故录厂家对故障距离的计算方法均有所不同，测距结果也有所差别，甚至差别较大。新故录在故障持续两周波 40ms以上时，测距十分稳定，误差极小。故障持续小于 40ms时，鉴于上文所述，时间越短，误差越大。而实际故障普遍大于40ms，误差影响可以忽略。按照经验，系统故障时测距应综合参考两套保护和故录数据，但根据此次试验，建议发生持续时间 40ms以上故障时可主要参考新故录测距数据。

2.3通信调试问题与解决方法及远期对策

在拆除220kV 1号故录设备接线时，难以实现单独保留通信单元电源，致使220kV其他几台故录与故录代理服务器短时通信断开。我们在设备与接线拆除工作结束后立即搭接临时供电回路以恢复通信。

500kV 3号与500kV 1号两台故录均有两个IP地址（网调IP与内网IP）并对应两个网口接线，网调IP与内网IP分别组网，再经光电转换器连接光纤上传数据。改造500kV 1号故录时，交换机因故障拆除，只能与500kV 3号故录共用同一个交换机组网，并连接保信总交换机和故录内网总交换机两根光纤。通信调试时通信成功率不足10%，且网络延时最长达十余秒。我们经过认真梳理，发现220kV 1号故录交换机、500kV 3号故录交换机、故录内网总交换机和保信总交换机（连接至调度数据网用）相互连接出现了通信环网情况。解开环网后，通信恢复正常。

建议在今后运维工作中，各故录屏内通信单元有且仅有一个交换机（目前为220kV 1号故录交换机）可连接两个光电转换器，严禁存在两个交换机与两个光电转换器相连构成环网。在故录组网改造时，增加光纤敷设，取消两台故录共用一台交换机的情况，全部光纤直连站控层交换机后接入调度数据网，并将各个故录装置与保护装置共同在就地继保室组网，再由各继保室交换机经光纤集中接入保信子站，并取消代理服务器。

3　安全措施问题研究与建议

3.1综合安全措施的问题研究与建议

我们平时布置端子排上安全措施时，主要使用红绝缘胶布包扎端子排内正表面，而容易忽略侧面端子接线孔，且存在连续短接的端子无外接线者也极容易忽略。在正常检修过程中安全风险不大，但是在技术改造过程中，拆接线时，线端杂乱，尤其遇到屏内电源线布线复杂且有硬导线，如不加防范，可能戳破绝缘胶布，而且无论软硬导线均有可能从端子排外侧与直流信号回路、电压及电流回路的导线金属裸露部分（接线不完美）发生接触导致短路或接地。

为避免此种情况发生，在布置安措时，采用了一些临时办法。端子排外侧接线孔使用绝缘胶布进行缠绕粘贴隔离，直流信号、交直流电源端子排内外侧及接线孔也同样全部用胶布隔离；在端子排正面使用胶布时，为避免粘贴不牢固，尽量避免拉伸胶布，必要时增加横向缠绕以防胶布脱落；为保险起见，遇到导线裸露金属部分尤其是硬导线裸露部分，拆除连接后将裸露部分剪断，必要时缠上绝缘胶布；将分组（单元）的导线用胶布将金属接头进行捆扎；在拆接线工作中加强安全监护，严禁用力抽拽导线以避免导线甩动甚至弹开。

以上临时办法在应用时不够便捷，外观较乱，过多遮挡端子排标示，不利于后续工作。当电压回路及直流信号回路等需要在工作屏内拆除外部接线时，建议使用绝缘的线缆帽将导线金属裸露部分套好，并辅以绝缘胶布固定，应选择材料强度大、绝缘好、装拆应方便、连接可靠的绝缘帽。并接至相邻屏的交流电源回路可考虑采用绝缘好、强度大、装拆方便、连接可靠的电缆连接器将其并接，必要时辅以绝缘胶布。符合上述要求的工具如有成品，建议采购，如无成品，可自行设计开发一系列相关工具。

3.2电流回路安措问题与对策

电流回路因涉及到运行的相关保护，在安全措施中尤为重要。原施工方案电流回路安全措施分两步执行，第一步在保护信号状态下短接保护电流尾端ABCN（端子排内侧，故录电流回路上级）；第二步在工作前执行故录屏内电流回路安措，短接外侧并断开电流回路。

在改造220kV 1号故录时，该故录内经过两次扩建，有6个间隔电流及开关量接入，内部接线十分杂乱，在拆除接线时，可能导致一些导线从端子排外侧与直流信号回路、电压及电流回路发生接触并致短路接地的风险。我们对电流、电压和直流回路加强了安措布置力度，加强了端子排的绝缘，结合包扎线头金属部分的方法，临时解决了问题。

众所周知，电流回路形成两点接地可能会引起保护误动，后果很严重。实际改造工作中，安全措施需防护范围很大，上述临时解决办法无法完全杜绝电流回路形成第二点接地的风险。为保险起见，建议日后改造工作可实施电流回路安措采用上级保护电流回路与故录屏内电流回路均断开的方法。既在保护信号状态下，首先短接保护电流尾端再断开该电流回路，并在工作前执行故录屏内电流回路安措。此法可以有效杜绝电流回路两点接地。

原故录电流安全措施步骤与建议修改的步骤如图1所示。

图1　电流安全措施步骤对比

虽然在前期经过核查图纸、查对电缆走向、实地踏勘、端子排查验，但是电缆挂牌偶有缺失或错误，线端编号也偶有错误，为防万一和人为因素，在配合故录改造电流回路安措执行与恢复工作时，建议采用监视保护及故录采样变化以辅证回路及相别正确。执行电流回路安措第一步时，除避免接线误触碰其他端子，也应注意短接顺序。短接时，先接N，再按照操作方便性，依次接C相，B相，A相。我们假定电流回路各相连接可靠、正确，回路电阻基本一致，运用电路基础原理知识便可得出表2所列数据。恢复电流安措时反之即可。

表2　执行电流安措时采样变化表

4　结论

总而言之，安全是电力企业的生命线，要做好技术改造工作，必然要经过前期与相关专业人员一起充分地踏勘、与厂家设计人员充分地沟通、认真地审核图纸，才能够顺利地按计划推进工作进度。文中所述部分建议已在工作中执行，可以有效提高工作的安全性。有关安措执行工具、电流安措执行方法的建议可以有效杜绝工作中人为责任性事故的发生，保障人员和设备安全。

张东明（1983-），男，浙江省丽水市人，在职研究生，工程师，主要从事特稿压变电运维工作。