220～500kV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則

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中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 220～500kV 電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄                      DL/T 553—94 技 術(shù) 準(zhǔn) 則 中華人民共和國電力工業(yè)部 1994-11-07 批準(zhǔn)                 1995-04-01 實施 1 電力系統(tǒng)的動態(tài)記錄 電力系統(tǒng)的動態(tài)記錄分三種不同的功能。 1.1 高速故障記錄 要求記錄因短路故障或系統(tǒng)操作引起的、由線路分布參數(shù)參與作用在線路上出現(xiàn)的電流及電壓暫態(tài)過程，主要用于檢測新型高速繼電保護(hù)及安全自動裝置的動作行為，也可用以記錄系統(tǒng)操作過電壓和可能出現(xiàn)的鐵磁諧振現(xiàn)象。其特點是：采樣速度高，一般采樣頻率不小于 5kHz；全程記錄時間短，例如不大于 1s。 1.2 故障動態(tài)過程記錄 記錄因大擾動引起的系統(tǒng)電流、電壓及其導(dǎo)出量，如有功功率、無功功率以及系統(tǒng)頻率的全過程變化現(xiàn)象。主要用于檢測繼電保護(hù)與安全自動裝置的動作行為，了解系統(tǒng)暫(動) 態(tài)過程中系統(tǒng)中各電參量的變化規(guī)律，校核電力系統(tǒng)計算程序及模型參數(shù)的正確性。其特點是采樣速度允許較低，一般不超過 1.0kHz，但記錄時間長，要直到暫態(tài)和頻率大于 0.1Hz的動態(tài)過程基本結(jié)束時才終止。已在系統(tǒng)中普遍采用的各種類型的故障錄波器及事件順序記錄儀均屬于此一類別。 1.3 長過程動態(tài)記錄 在發(fā)電廠，主要用于記錄諸如汽流、汽壓、汽門位置，有功及無功功率輸出，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速或頻率以及主機(jī)組的勵磁電壓；在變電所，則用于記錄主要線路的有功潮流、母線電壓及頻率、變壓器電壓分接頭位置以及自動裝置的動作行為等。其特點是采樣速度低(數(shù)秒一次)，全過程時間長。 2 對電力系統(tǒng)故障動態(tài)過程記錄的基本要求 電力系統(tǒng)故障動態(tài)過程記錄的主要任務(wù)是，記錄系統(tǒng)大擾動如短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等發(fā)生后的有關(guān)系統(tǒng)電參量的變化過程及繼電保護(hù)與安全自動裝置的動作行為。 2.1 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生大擾動，包括在遠(yuǎn)方故障時，能自動地對擾動的全過程按要求進(jìn)行記錄，并當(dāng)系統(tǒng)動態(tài)過程基本終止后，自動停止記錄。 2.2 存儲容量應(yīng)足夠大，當(dāng)系統(tǒng)連續(xù)發(fā)生大擾動時，應(yīng)能無遺漏地記錄每次系統(tǒng)大擾動發(fā)生后的全過程數(shù)據(jù)，并按要求輸出歷次擾動后的系統(tǒng)電參數(shù)(I、U 、P、Q、f)及保護(hù)裝置和安全自動裝置的動作行為。 2.3 所記錄的數(shù)據(jù)可靠安全，滿足要求，不失真。其記錄頻率(每一工頻周波的采樣次數(shù)) 和記錄間隔(連續(xù)或間隔一定時間記錄一次 )，以每次大擾動開始時為標(biāo)準(zhǔn)，宜分時段滿足要求。其選擇原則是：     a.適應(yīng)分析數(shù)據(jù)的要求； b.滿足運行部門故障分析和系統(tǒng)分析的需要； c.盡可能只記錄和輸出滿足實際需要的數(shù)據(jù)。 2.4 各安裝點記錄及輸出的數(shù)據(jù)，應(yīng)能在時間上同步，以適應(yīng)集中處理系統(tǒng)全部信息的要求。 3 對故障動態(tài)過程記錄設(shè)備的基本要求 裝設(shè)在 220～500kV 變電所的電力系統(tǒng)故障動態(tài)過程記錄設(shè)備應(yīng)滿足如下的基本要求。3.1 具有按反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生大擾動的系統(tǒng)電參量幅度及變化率判據(jù)而自起動和反應(yīng)系統(tǒng)動態(tài)過程基本結(jié)束而自動停止的功能；也能由外部命令而起動和停止。 3.2 每次記錄的數(shù)據(jù)必須隨即快速地轉(zhuǎn)出到中間載體，以迎接可能隨之而來的下一次故障數(shù)據(jù)記錄。其內(nèi)存容量應(yīng)滿足連續(xù)在規(guī)定時間內(nèi)發(fā)生規(guī)定次數(shù)的故障時能不中斷地存入全部故障數(shù)據(jù)的要求。 3.3 有足夠的抗干擾能力；滿足規(guī)定的電氣量線性測量范圍；記錄的數(shù)據(jù)可靠，不失真；記錄的故障數(shù)據(jù)有足夠安全性，不因供電電源中斷或人為偶然因素丟失和抹 去。 3.4 記錄數(shù)據(jù)帶有時標(biāo)，并適應(yīng)記錄時間同步化要求。 3.5 按要求輸出原始采樣數(shù)據(jù)和經(jīng)過處理取得的規(guī)定電參量值。 3.6 對外關(guān)系如下。 3.6.1 故障動態(tài)過程記錄設(shè)備應(yīng)收集和記錄全部規(guī)定的故障模擬量數(shù)據(jù)和直接改變系統(tǒng)狀態(tài)的繼電保護(hù)跳閘命令、安全自動裝置的操作命令和縱聯(lián)保護(hù)的通道信號。模擬量直接來自主設(shè)備，而開關(guān)量則由相應(yīng)裝置用空觸點送來。 3.6.2 故障動態(tài)過程記錄設(shè)備原則上應(yīng)作為變電所監(jiān)控系統(tǒng)中的故障數(shù)據(jù)收集及單個數(shù)據(jù)處理(輸出每一采樣周波的有關(guān)電參量數(shù)值) 的一個組成單元，并按要求接受監(jiān)控計算機(jī)命令輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)。 3.6.3 故障動態(tài)過程記錄設(shè)備又是電網(wǎng)事故自動分析系統(tǒng)的一個組成單元，根據(jù)要求可經(jīng)由專設(shè)的通信接口直接接受自動分析系統(tǒng)主站計算機(jī)的命令調(diào)出數(shù)據(jù)。自動分析系統(tǒng)主站計算機(jī)的基本分析功能另作規(guī)定。 3.6.4 為了便于調(diào)度處理事故，在裝設(shè)故障動態(tài)過程記錄設(shè)備的變電所的配出線路或電力元件故障時，應(yīng)立即直接輸出有助于事故處理的極少量故障電參量。 3.6.5 為適應(yīng)集中處理的要求，輸出的動態(tài)過程記錄數(shù)據(jù)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)格式，規(guī)定與ANSI/IEEE C37.1111991 COMTRADE 兼容；記錄短路故障等突發(fā)事件的數(shù)據(jù)，其時間標(biāo)志應(yīng)滿足同步化要求。 3.7 記錄裝置本身可靠，便于維護(hù)，備品備件容易解決，具有自動測試功能；其絕緣試驗標(biāo)準(zhǔn)及抗干擾要求與繼電保護(hù)裝置等同。 4 記錄的故障動態(tài)量 4.1 220kV 變電所 每條 220kV 線路、母線聯(lián)絡(luò)斷路器及每臺變壓器 220kV 側(cè)的 3 個相電流和零序電流；兩組 220kV 母線電壓互感器的 3 個相對地電壓和零序電壓( 零序電壓可以內(nèi)部生成)。     操作每臺 220kV 斷路器的繼電保護(hù)跳閘 (對共用選相元件的各套保護(hù)總跳閘出口不分相，綜合重合閘出口分相，跳閘不重合出口不分相)命令，縱聯(lián)保護(hù)的通信通道信號，安全自動裝置操作命令(含重合閘命令 )?？沼|點輸入。 4.2 500kV 變電所 除 220kV 部分按第 4.1 條原則記錄外， 500kV 側(cè)需要記錄的模擬量是 500kV 每條線路的 4 個電流量和 4 個線路電壓量和每臺主變壓器的 4 個電流量。 操作每臺 500kV 斷路器的繼電保護(hù)跳閘命令 (每套保護(hù)跳閘出口分相，跳閘不重合出口不分相)，縱聯(lián)保護(hù)通信通道信號及安全自動裝置操作命令( 含重合閘命令)。空觸點輸入。4.3 330kV 變電所 按第 4.1 條和第 4.2 條相關(guān)部分選擇。 5 故障動態(tài)記錄量的有效范圍及分辨率 5.1 交流電流量 以額定電流有效值 IN=5A 或 1A 為標(biāo)準(zhǔn)，要求線性測量范圍為工頻有效值(0.1 ～20) IN，考慮直流分量。 5.2 交流電壓量 以額定相電壓有效值 V3/10N?U為標(biāo)準(zhǔn)，要求線性測量范圍為工頻有效值(0.01～2.0)  UN。 5.3 開關(guān)量 分辨率不劣于 1.0ms。 6 起動故障動態(tài)記錄的參數(shù) 6.1 內(nèi)部自起動判據(jù)推薦值 6.1.1 各相和零序電壓突變量：ΔU ?≥±5% UN；ΔU 0≥±2%U N。 6.1.2 電壓越限：110%U N≤U 1≤90%U N；U 2≥3%U N；U 0≥2%U N。 6.1.3 主變壓器中性點電流：3I 0≥10% IN。 6.1.4 頻率越限與變化率：50.5Hz≤f ≤49.5Hz；df/dt≥0.1Hz/s。 6.1.5 線路同一相電流變化：0.5s 內(nèi)最大值與最小值之差≥10%。 6.2 220kV 及以上斷路器的保護(hù)跳閘信號起動?？沼|點輸入。 6.3 變電所和上級調(diào)度來的起動命令。 6.4 起動量的接入電源 6.4.1 電壓量應(yīng)分別取自： 對 220kV 變電所，取自兩母線電壓互感器。  對 500kV 變電所，取自線路和一臺母線電壓互感器。當(dāng)線路三相斷開后，應(yīng)自動將該線路的電壓起動量判據(jù)全部退出，出現(xiàn)線路電流后再恢復(fù)。 所有的電壓起動量應(yīng)防止因正常諧波量引起的誤輸出。 6.4.2 電壓突變量 ΔU 不得在系統(tǒng)振蕩時有輸出。  6.4.3 當(dāng) U1≤0.1U N 的時間連續(xù)超過 3s 時，應(yīng)自動退出 U1≤90% UN 起動判據(jù)。 6.4.4 主變壓器中性點電流，分別接到保證至少在任何運行情況下有一臺中性點投入運行的兩臺主變壓器中性點電流互感器中。 6.4.5 判別電流變化率的一相線路電流應(yīng)分別取自兩條正常與主電源連接的線路的電流互感器中。 圖 1 模擬量采樣時段順序 7 數(shù)據(jù)記錄時間和方式及采樣速率 7.1 模擬量采樣方式 按圖 1 所示時段順序要求執(zhí)行。 A 時段：系統(tǒng)大擾動開始前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，輸出原始記錄波形及有效值，記錄時間≥0.04s。 B 時段：系統(tǒng)大擾動后初期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，可直接輸出原始記錄波形，可觀察到 5 次諧波，同時也可輸出每一周波的工頻有效值及直流分量值，記錄時間≥ 0.1s。 C 時段：系統(tǒng)大擾動后的中期狀態(tài)數(shù)據(jù)，輸出連續(xù)的工頻有效值，記錄時間≥1.0s。 D 時段：系統(tǒng)動態(tài)過程數(shù)據(jù)，每 0.1s 輸出一個工頻有效值，記錄時間≥20s。 E 時段：系統(tǒng)長過程的動態(tài)數(shù)據(jù)，每 1s 輸出一個工頻有效值，記錄時間＞10min 。 輸出數(shù)據(jù)的時間標(biāo)簽，對短路故障等突變事件，以系統(tǒng)大擾動開始時刻，例如短路開始時刻，為該次事件的時間零坐標(biāo)，誤差不大于 1ms；事件的標(biāo)準(zhǔn)時間由調(diào)度中心給定。 7.2 起動條件 7.2.1 第一次起動 符合第 6 條規(guī)定的任一條件時自起動，由 S 開始按 A→B→C→D→E 時段順序執(zhí)行。 7.2.2 重復(fù)起動 在已經(jīng)起動記錄的過程中，如遇： a.電壓突變量判據(jù)有輸出； b.輸入斷路器跳合閘信號。 則每次均應(yīng)由 S 開始重新沿 A→B →C→D→E 時段順序重復(fù)執(zhí)行。 7.3 自動終止條件 同時符合如下條件時，則自動停止記錄。 7.3.1 記錄時間>3s。 7.3.2 所有的起動量全部復(fù)歸。 7.4 特殊記錄方式 7.4.1 如果出現(xiàn)長期的單純性電壓或頻率越限，可只記錄電壓值或頻率值，每秒一點或作相應(yīng)處理。頻率值精度不劣于±0.05Hz。 7.4.2 如果系統(tǒng)振蕩，則要求： a.記錄過程中的振蕩周期；     b.在進(jìn)入 E 時段后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)振蕩周期大于 0.3s 并開始增長時，則立即轉(zhuǎn)入按 D 時段記錄，如果正在 D 時段，則延長 20s；或一直按 D 時段記錄，直到振蕩平息。 8 記錄設(shè)備的輸入量基本配置、內(nèi)存容量及內(nèi)存轉(zhuǎn)出時間 按第 7 條要求，A→D 時段的故障數(shù)據(jù)屬于快輸入，而 E 時段的故障數(shù)據(jù)則屬于相對慢輸入，因而在規(guī)定的時間內(nèi)發(fā)生的故障內(nèi)容及次數(shù)條件下，要求記錄設(shè)備的內(nèi)存容量與配置的輸入量多少和內(nèi)存轉(zhuǎn)出時間與轉(zhuǎn)出方式有關(guān)。原則要求如下。 8.1 基本配置的輸入量(暫定) 220kV 變電所：考慮 8 條線路， 2 臺主變壓器，2 臺母線電壓互感器。 500kV 變電所：考慮 6 條線路， 2 臺主變壓器。 開關(guān)量：考慮 100 個。 8.2 電力系統(tǒng)連續(xù)在每 10min 內(nèi)發(fā)生相繼的三次短路故障以及一次長過程振蕩的大擾動時，應(yīng)能可靠地按要求記錄全部故障數(shù)據(jù)，無一遺漏；如果在實際運行中發(fā)生的連續(xù)故障頻率超過這一規(guī)定時，可以考慮擠出尚未來得及轉(zhuǎn)出的 E 時段數(shù)據(jù)，暫存入新的實時 1s 左右的故障數(shù)據(jù)。 圖 2 故障示意圖 8.2.1 每次故障包括如下內(nèi)容(見圖 2)： 故障開始→近側(cè)切故障→遠(yuǎn)側(cè)切故障→近側(cè)重合及再跳閘→遠(yuǎn)側(cè)重合及再跳閘。每一次故障所記內(nèi)容考慮為相應(yīng)時段內(nèi)容之和：(A+B)×5+C ×2+D×1/2。 8.2.2 故障后長期振蕩，認(rèn)為能在 10min 內(nèi)平息，考慮增加 (D+E)×1。 8.2.3 基本要求：考慮在每 10min 內(nèi)，進(jìn)入的總故障數(shù)據(jù)量，以時段計是(A+B)×15+C×6+D×2.5+E×1。 8.3 外部存儲容量應(yīng)足夠大，能存儲若干次第 8.2 條規(guī)定的 10min 大擾動，在其臨占滿前，應(yīng)給出警告信號，若占滿后不取出，則實行先進(jìn)先出原則。 9 故障動態(tài)記錄的輸出方式 9.1 如遇本變電所有 220kV 及以上電壓等級的斷路器因故障跳閘時，應(yīng)將如下數(shù)值信息立即直接輸往變電所中心計算機(jī)供就地顯示和同時送往電網(wǎng)調(diào)度：故障線路及相別，跳閘相別，故障距離，各個保護(hù)由故障開始到給出跳閘信號的動作時間，斷路器跳閘時間，故障后第一周波的故障電流有效值和母線電壓有效值，斷路器重合閘時間，再次故障相別及跳閘相別，各個保護(hù)動作時間，再次跳閘時間，再次故障后第一周波的故障電流有效值和母線電壓有效值。 9.2 接受變電所監(jiān)控計算機(jī)指令，輸出正常運行的母線、線路及電力設(shè)備的電參量數(shù)據(jù)U、I、P 、Q、 f。 9.3 接受監(jiān)控計算機(jī)、分析中心主機(jī)或就地人機(jī)接口設(shè)備指令，輸出標(biāo)準(zhǔn)格式的動態(tài)過程記錄數(shù)據(jù)。 9.4 不宜給出聲或光的起動記錄信號，避免對運行人員的干擾。  ______________________ 附加說明： 本標(biāo)準(zhǔn)由電力工業(yè)部安全監(jiān)察與生產(chǎn)協(xié)調(diào)司提出。 本標(biāo)準(zhǔn)由電力科學(xué)研究院負(fù)責(zé)起草。 本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：王梅義、謝葆炎。 本標(biāo)準(zhǔn)由電力工業(yè)部安全監(jiān)察與生產(chǎn)協(xié)調(diào)司、國家電力調(diào)度通信中心歸口解 釋。