220kV智能变电站故障录波装置频繁死机问题分析

吴 潘 何 珊

(国网湖南省电力公司检修公司 湖南 长沙 410000)

220kV智能变电站故障录波装置频繁死机问题分析

吴 潘 何 珊

(国网湖南省电力公司检修公司 湖南 长沙 410000)

智能变电站是电力系统的发展趋势，高速铁路是国家交通的发展趋势，电能质量是电力系统稳定运行的基础条件，电铁负荷的急速增长及负荷波动较大的特殊性对电力系统的电能质量及设备安全运行产生了影响。本文结合智能变电站故障录波装置频繁死机的实际问题，概述了电铁负荷对智能变电站设备运行的影响，分析了引起设备异常情况的原因，提出了解决设备异常工况的建议。

智能变电站;录波装置;死机问题

一、引言

电铁牵引变的型式，直接影响到电气轨道注入电力系统负序(基波)电流的大小，对注入系统的谐波电流也有少量影响[1-2]。在常规变电站中，录波器是标准配置的二次设备，而智能变电站的建设，尤其是在采用电子互感器、报文跳合闸等技术时，无疑给录波器的配置、数据采集、数据应用等带来了若于新问题。

近年来，结合IEC61850等标准的推进，新型录波器的研究取得了很大进展，已提出应遵循统一的通信规约，如IEC61850，采用嵌入式系统设计，工程实践要考虑二次回路、过程层网络、交换机设备等情况，对数字保护、数字录波器等智能电子装置的数据综合应用等[3-4]。本文结合当前智能变电站的实际运行工况，结合工程实践，研究了电铁负荷对智能变电站录波装置的影响，分析了问题产生的原因，提出了解决实际问题的方法[5]。

二、录波数据的应用

在智能变电站中，信息的综合应用是重点。如何利用录波数据，对数据进行深度分析、处理及应用是一个值得深入研究的课题。

目前，数字录波数据至少应该满足常规录波数据的应用要求，如故障性质分析、故障测距、保护动作分析等。在此基础上，应当充分结合其他数据构建统一数据信息平台，实现站端和调度端的状态估计、三态数据分析等高级应用。如故障信息综合分析决策，在事故或故障情况下，根据保护动作信息、录波数据、远动数据等各种信息，自动为调度员、运行值班人员提供一个事故分析报告并给出事故处理预案，便于迅速判定事故原因和应采取的措施。再如，保护异常情况下，通过IED告警信息，综合判断异常设备或异常环节。这需要对各类典型故障模式与机理进行全面系统的试验分析，研究确认其特征状态量，进行归纳推理，并在运行实践中不断丰富完善。

在开展数据深度利用的同时，还应开展数据的拓展应用，如保护装置整组动作时间的测试，按常规就需要数字式保护试验仪接收GOOSE报文来进行测试。这种测试方法需要保护调试人员对装置的模型文件有深入的了解并对保护试验仪进行配置才能进行测试，实现不方便。利用录波器就可以对GOOSE报文进行监测，试验不需要额外接线，不需要改变保护的光纤连接状态，这不仅节省了试验时间，还极大简化了试验流程，简单、方便、快捷。

三、设备异常工况及异常分析

(一)异常工况。2016年3月5日，工作人员在220kV林海智能变电站二次专业巡视中发现“网络报文与暂态故障分析装置Ⅰ屏(ZH-3D，中元华电)”中，220kV故障录波装置A机不能手动启动录波，运行灯不闪烁(正常运行时运行灯闪烁)，且ZH-5N故障录波管理机中显示A网连接已中断。各种异常工况显示故障录波装置已死机。

现场检查发现监控后台主机频发220kV故障录波启动信号。该启动信号每秒频发数次，且集中在某一时刻或某一时段，时间上具有周期性和阶段性：每天上午8时左右，故障录波开始频繁启动；每天晚上22时以后，故障录波停止频繁启动。在220kV故障录波管理机上，能查看到故障录波装置频繁启动的录波文件，与监控后台的启动信号保持一致。

(二)异常分析

1、录波装置频繁启动，当工作人员现场查看时，录波装置也是一直在频繁启动，启动原因为220kV林边线负序电流越限。

2、查看220kV林边线保护装置，保护装置中A、B、C三相电流不停变化，且三相电流不对称；220kV林边线为电铁线路，对侧为高铁牵引变，当高铁经过时，负荷电流变化较大。

3、初步判断原因为：220kV林边线负荷电流变化导致故障录波装置频繁启动，因智能站本身数据流量非常大，再加上录波频繁启动可能使实时流量超过录波装置稳定运行裕度值，或是引起网络风暴，使得故障录波装置死机，定义为紧急缺陷。

四、缺陷处理及原因分析

工作人员立即与运维人员联系，申请重启故障录波A机，在取得调度值班员许可后进行重启，装置重启后故障录波A机恢复正常运行。故障录波装置数据业务量非常大，容易出现磁盘写满导致装置死机的情况，将装置断电重启是比较常见和有效的一种检查处理方法。

(一)根本原因。220kV林边线为电铁线路，当白天高铁运输量大时，负荷电流不对称且变化频繁，引起该线路负序电流频繁变化越限，并启动录波装置。故障录波装置中，林边线负序电流上限设定值为0.15A，而实际上该线路负序电流最大能达到0.185A。当每天22点以后，高铁基本停运，则录波不再启动；至次日8时，高铁恢复运行，则故障录波开始频繁启动。以下为1分钟内220kV林边线保护装置负荷电流变化情况(保护装置型号为南瑞继保PCS-902)。

(二)直接原因。录波装置的频繁启动，致使220kV A/B网中心交换机的数据实时流量均超过60%(见图4中红色数据部分)，最大时达到了64.30%。查阅中元华电ZH-3D装置说明书，在“报文接入能力”中规定：按4000Hz采样率估算时，CPU负荷≤25%(推荐使用的正常负载)≤40%(推荐使用的上限负载)≤60%(极限负载状态)。录波的频繁启动直接导致：1、在220kV A/B网中心交换机端口间产生网络风暴；2、ZH-3D录波装置CPU长时间在极限负载状态下运行。因此，ZH-3D录波装置出现死机现象。

(三)可能导致的其他问题。在NSARS512网络报文分析装置中，出现了“数据超限，流量过大”的告警信息，则录波的频繁启动同样有可能导致网络报文分析装置死机。

五、工作建议

(一)申请修改林边线负序电流启动定值。查阅“林海变220kV故障录波装置(101)定值通知单-继字第13-0102号”发现，林边线负序电流上限为0.15A(高于其他线路间隔的0.1A定值)，并且特别注明：“林边线为电铁线路，当电铁经过时，负序电流上限值可达0.149A，为避免保护频繁启动，将该值进行调整。”该定值单为2013年1月4日下发。

随着近几年沪昆高铁的通车和高铁的飞速发展，林边线的负荷电流随之增大，负序电流也超过了2013年的上限值。因此，为减小电铁负荷增长对系统安全稳定运行的影响，应向长沙电力调度控制中心继电保护组提出申请，将林边线的负序电流上限定值适当提高，避免录波装置的频繁启动，避免林海变的数据网络出现网络风暴或数据堵塞，保障林海变的安全稳定运行。

(二)对其他有电铁线路出线的变电站开展二次专业专项排查

(1)电铁经过时，是否会造成保护频繁启动或录波频繁启动；(2)检查母线二次电压，电铁经过时是否会造成母差保护中零负序电压开放。

六、结论

智能变电站的建设发展非常迅速，很多技术问题需要探索和发现。电力设备的正常运行是电力系统安全稳定的基础，智能变电站的数据流量非常大，对网络与通信的要求非常高，因此保障间隔层及站控层网络通信正常、保证较大的通信裕度对智能变电站的安全稳定运行意义重大。由于电铁负荷的急速增长对电力系统造成了一定的冲击，因此运维检修人员应加强对变电站的安全巡视，在电铁负荷高峰时段监测电力设备运行情况，消除所有安全隐患，保障设备正常运行。

[1]林海雪，周胜军．电气化铁路的谐波标准问题[J]．中国电力，1999．

[2]电铁牵引变电站接入电力系统谐波和负序分析．山西电力，2009．

吴潘(1984-)，男，硕士，工程师，研究方向：电力系统继电保护。