游大宁+甄颖+吴衍达+乔朋利+王洋
摘要：本文将故障录波数据引入220kV电网无故障情况下的系统电压异常分析，克服了传统的基于EMS系统进行电压异常原因分析的弊端。以菏泽电网主网无故障情况下220kV母线电压越限为例，对电压异常原因进行准确的定位和分析。最后校验并总结了故障录波联网数据在电压异常原因分析中的应用。
关键词：电压异常分析；故障录波联网系统；EMS系统
Abstract： The use of power fault recording data in abnormal voltage analysis of 220kV system fault free situation is introduced in this paper. This method overcomes the disadvantage of EMS in analyzing abnormal voltage. By analyzing abnormal voltage of 220kV power grid in Heze when the 220kV system is fault free， the use of power fault recording data is introduced and an accurate conclusion is drawn. And finally， the effectiveness and application of this new method is summarized and proved.
Key words： abnormal voltage； fault recording data； EMS
中图分类号： TM933 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（b）-0000-00
0 引言
220kV母线电压合格率是反映主网电能质量的关键指标之一，GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》中规定，35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%，国网山东省电力公司规定220kV母线电压合格范围97%Un-107%Un（213.4kV-235.4kV），且日波动率不得大于5%Un（11kV）。母线电压越限或波动率越限后，常规的分析方法是利用调度EMS系统调取相关数据进行电压异常原因分析。受采样周期、故障行波传播和变电站对时系统不同步的影响，EMS系统并不能为电压异常分析提供充足的、精确度高的数据，不利于电压异常分析、原因查找和针对性措施的制定。利用故障录波联网系统对数据产生时刻的精确记录（精确到ms级）和多元分析界面，能够追踪到电压异常发生时刻及前后网内出现的异常情况，进而展开分析，找出电压异常的根本原因。
1常见的220kV电压异常原因
1.1系统电压调整不及时、AVC系统运行异常；
1.2 电网故障；
1.3电网检修或事故方式下，系统调压手段不足；
1.4量测异常。
2故障录波系统在电压异常分析中的案例
2.1电压异常描述及原因初判
2015年8月22日19：13，EMS系统显示开发站各电压等级母线电压均发生跃变，1min内220kV母线电压骤降10kV以上，之后迅速恢复。
查阅同时间段EMS系统电压曲线，显示网内其他220kV变电站母线电压均无异常。由于电压跃变时济宁、菏泽电网均无220kV系统故障，且220kV开发变电站站内设备及各出线均无故障发生，进而排除了电网故障引起本次电压异常的可能性。之后调取自动化系统报文进行解码分析，发现现场传送至调度端的报文即为异常电压，排除了调度自动化主站系统异常的可能性。
基于EMS系统的电压异常分析认为本次电压异常仅发生在220kV开发变电站，并且排除了电网故障、调度自动化主站系统异常引起电压跃变的可能性，最初仅能将异常原因归因为测控装置异常。
2.2基于故障录波的电压异常原因分析
在用故障录波联网系统检查分析时发现，同一时刻，多个220kV厂站的220kV故障录波器同时启动，均记录了故障表征类似的扰动信息，对基于EMS系统进行分析所得到的结论产生怀疑。通过再次在全网层面查询故障录波系统纪录的跳闸信息，怀疑导致本次电压跃变的原因系网内其他220kV供电区220kV以下电压等级线路故障所致，并锁定为220kV新兴站110kV新龙线短路故障。以下是具体分析过程：
19时13分05秒110kV新龙线发生BC相相间短路，距离Ⅰ段保护动作，最大故障相电流达5.654kA，约60ms后线路掉闸，故障切除，故障相别BC相，故障测距9.07km。
故障期间，网内多站220kV母线电压均有不同程度的降低，其中新兴站下降最为严重，线电压最低约200.9kV（由录波中的相电压换算得到），同时开发站220kV母线电压发生跃变，线电压最低约221.5kV。
2.3传统电压异常分析方法的弊端
由于各个变电站测控装置尚未实现精确至秒级的系统对时，存在一定误差，而电压采样又有固定周期，因此最终EMS系统仅反应出110kV新龙线第一次故障时开发站220kV母线电压的跃变，在很大程度上影响了专业人员对电压异常原因的分析和判断，易将异常原因简单、错误地归结为测控装置异常，进而花费大量精力检查测控装置及程序。
3方法应用及校验
3.1故障录波联网系统在电压异常原因分析中的应用
根据本次发现，对本年度6月19日EMS系统18：51分显示蔡庄站220kV母线电压跃变的情况进行分析。采用同样的流程方法进行了原因分析经检查分析，确定导致本次电压跃变的原因系网内220kV曹城站110kV配出线路曹青线发生短路故障所致，具体描述如下：
18时50分46秒110kV曹青线发生C相接地短路，零序Ⅰ段、距离Ⅰ段保护动作，最大故障相电流达4.685kA，约60ms后线路掉闸，故障切除。
故障期间，网内多个厂站220kV母线电压发生了不同程度的降低，其中曹城站下降最为严重，线电压最低约205.3kV（由录波中相电压换算得到）。
同时蔡庄站220kV母线电压发生跃变，线电压最低约216.7kV；电气距离较远的章缝站也受到影响，220kV母线电压发生跃变，线电压最低约225.9kV。
3.2利用cobase系统仿真电压异常发生过程
用cobase系统对故障进行了仿真，模拟110kV新龙线在距离新兴站9.07km处BC相相间短路，监测到故障时刻周边220kV厂站母线电压均发生对应变化，分布图如下：
模拟110kV曹青线距离曹城站3.6km处A相接地故障，监测到故障时刻周边220kV厂站母线电压均发生对应变化，分布图如下：
图2.110kV曹青线故障时周边厂站220kV母线电压
基于cobase系统对两次故障的仿真结果均与故障录波联网系统采集到的电压跃变情况吻合。
4 结语
将故障录波联网系统数据应用到220kV电网无故障情况下的系统电压异常分析，利用故障录波装置启动及采样灵敏度高的特点，对电压异常原因进行分析和排查，突破了以往分析主网电压异常分析受限于EMS系统采样精度低、对时不准确的限制，使分析更加准确、可靠，便于针对实际异常原因采取相应措施。
【作者简介】
1. 游大宁，（1977-），男，高级工程师，研究方向为电网调度运行；
2. 甄颖，（1989-），女，工程师，从事电网运行分析工作。
3. 吴衍达，（1988-），男，工程师，从事电力系统运行分析工作。
4.乔朋利，（1984-），女，工程师，从事电力系统继电保护工作。
5.王洋，（1989-），男，工程师，从事电力系统继电保护工作。
