基于故障录波数据的继电保护动作特性分析

2018-09-23曹浩鹏曾子如

通信电源技术 2018年7期

曹浩鹏，曾子如

（国网湖南省电力有限公司检修公司，湖南长沙 410000）

0 引言

传统的继电保护动作特征分析过程中，常采用微机故障录波装置，借助对故障电气量的实时变化情况进行详细记录，为相关动作特征分析提供数据支持。随着科学技术的发展和电网结构复杂性的变化，该方法很难适应现阶段继电保护动作特征分析的需要。因此，分析研究基于故障录波数据的继电保护动作特性分析具有重要的现实意义。

1 系统总体结构

基于故障录波数据的继电保护动作特性分析研究,首先需分析研究故障的相关数据，其次借助不同装置、不同工作原理通过计算机软件模拟装置的动作过程，最后得到直观和准确的数据分析结果[1]。因此，通过故障录波数据的继电保护动作特性分析可以实现对继电保护动作不足的完善，有效提升继电保护的工作效率和工作质量。

通常情况下，故障录波数据的机电保护动作特性系统（如图1所示）包含以下四方面内容。

（1）录波数据格式转换及文件管理：主要是对故障录波文件中的数据进行分析和提取，同时负责将数据转换成系统所需格式；

（2）电网故障辅助分析：在进行继电保护动作特征分析过程中，需要实现自动辨识、故障距离测量等功能，通过电网故障辅助分析为这些功能的实现和数据的测量提供辅助工具支持；

（3）故障波形再现及分析：通过对故障波形进行再处理如回放、缩放或打印等，为相关工作者提供一个可以实现平面分析和完整观测的界面；

（4）继电保护动作行为：主要是系统的主要装置配置，如母线、变压器和其他线路等。

图1 “基于故障录波数据的继电保护动作特性分析系统”结构框图

2 基于故障录波的录波数据格式转换及文件管理分析

作为继电保护分析系统的重要组成部分，录波数据格式转换和文件管理是组成系统另外三个部分的基础[2]。它的主要功能模块包含录波文件管理和录波数据格式转换。

2.1 录波数据文件及格式

（1）头文件：相关工作人员在使用该项工具时，借助头文件可以对系统中的文件数据和相关信息进行全面了解。头文件一般采用ASCⅡ的格式，借助文字处理编辑形成，能够对故障录波进行详细的辅助说明工作。

（2）配置文件：配置文件是对故障录波的相关数据进行具体说明，同样是由文字处理编辑而成，可以使计算机的相关软件生成ASCⅡ格式的文本文件。配置文件的功能是对计算机软件中的数据进行分离，并从中找出重要信息，帮助计算机在编程时更加便捷地读取程序。例如：借助配置文件对格式进行固定，以降低计算机在进行编排工作时进行繁杂程序的操作。一般情况下，配置文件中存在多行字符时，可以借助逗号对字段进行区分。需要注意的是，字段可以存在空白，但逗号的分隔符不能缺少。对于每一行结尾，常采用回车和换行表示。

（3）数据文件：对每个装置模拟通道中的数据按照采集时间的不同进行记录。数据的记录文件可以分为通过本文编辑格式记录的数据文件和通过二进制方式记录的数据文件。若采用文本编辑格式，每个数据之间采用逗号进行分割；如果采用二进制格式，则不需要采用分隔符，因为二进制格式可以对数据进行连续记录。

（4）信息文件：信息文件主要是对一些额外信息进行记录，方便相关使用者在进行系统操作时使用，所以信息文件多是系统工作人员创建。

2.2 录波文件的管理

通过对录波文件进行合理管理，可以提升对继电保护动作特征分析的有效性和准确性。借助录波数据的格式转换功能，可以更好地实现录波文件管理模块的相关功能[3]。录波器中，按照时间为标准，对录入的文件进行命名，可以有效避免录波文件出现重叠或混淆问题，且可以将同一时间的所有文件放置在同一个录波器文件夹中，方便相关工作人员查找。

3 故障录波数据的继电保护动作特性分析

3.1 基于故障录波的故障波形再现及分析

（1）为了确保故障录波数据有效显示，提升故障波形图的准确性，对故障波形图的时间坐标处理过程中可以采用无级别缩放的方式；

（2）故障波形图处理过程中，借助游标功能可以快速找出故障波形图的高峰点和冲突点，为分析提供理论支持；

（3）对再现故障波形图进行分析过程中，为确保故障波数据结合的紧密性，推动数据分析的准确性，可以对一些故障录波数据进行增加或删减。

（4）在进行虚拟通道的数据分析中，常采用四则运算方法，为波形操作提供了便利条件。

（5）系统可以实现对重要数据的存档保护功能，具有数据保存和打印功能。

3.2 给予故障录波的继电保护动作行为分析

继电保护动作是提升电力系统整体运营能力的关键组成部分。因此，在进行故障录波数据的机电保护动作特征分析过程中，需要对波形参数进行重点分析研究。

（1）需要对电力系统进行分析研究，将正常运行状态的波形作为分析研究的标准；

（2）借助浪涌识别算法进行相关计算过程，对故障波形和信号进行有效识别；

（3）采用形态学滤波法对故障波形中出现的干扰信息进行过滤处理，处理后再进行相关信息数据的分析和计算，最终得到电阻数值。

（4）以上几点保护动作行为可以有效对电力系统中变电设备和电压器进行差动保护，因此借助电阻数值可以对继电保护动作进行详细有效的分析。

3.3 基于故障录波的电网故障辅助分析

当电力系统出现故障时，会产生一些与故障相关的数据信息，这时机电保护装置通过对数据信息的分析研究，可判断是否需要进行下一步动作。为确保电网故障辅助分析的准确性，可对故障问题的时间间隔采用继电保护算法进行计算，分析相关的电网故障服务，确定故障问题产生的类型[4]。

4 故障录波数据的继电保护动作特性实例分析

某电厂是110 kV变电站，采用单回线路接入到220 kV变电站，实现了和主电网的并行。在进行电力线路敷设过程中地形地貌复杂，很容易发生线路故障，给用电客户带来影响。因此，可以加入另一条线路110 kV变电站实现双回并列运行，有效降低故障发生的几率。但是，运行过程中还是频繁发生故障现象，因此需要借助故障录波数据分析故障原因，找出对应的解决方案。