故障录波器在电弧炉系统中的应用

发表时间：[2007-09-27]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：2669

摘要:介绍WLB-2000型故障录波装置的特点，公司使用启动故障录波装置的方式；分析故障录波装置在炼钢超高功率150吨电弧炉系统的应用中存在的问题。采用不同的改进方法。

　关键词:录波器　启动信号　电弧炉系统

　故障录波分析装置是一种电力故障动态记录及分析的装置，应用于超高压大型电力系统中，是评价继电保护动作行为及分析设备故障性质和原因的重要依据；它通过记录系统大扰动如短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等发生后的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为，来完成对故障性质的分析，以及故障测距、实时监测和电能质量分析。故障录波器己成为电力系统记录动态过程必不可少的精密设备，性能优良的故障录波装置对于保证电力系统安全运行及提高电能质量起到了重要的作用。

　为了保证公司供电系统的正常运行，根据炼钢现场需要，我们安装了一套WLB一2000型电力故障录波装置，用于记录电网故障发生前后各电量的变化和状态信息，完整地反映故障的瞬变过程。在使用过程中，根据电弧炉系统工作状态与稳定的电力系统参比，就故障录波器的特殊性以及在运行中录波装置存在的问题，我们对它进行了改造，并收到了良好的效果，为迅速发现故障、排除故障，尽快恢复生产提供了详尽、可靠的依据。

1 装置的特点

　 WLB一2000型故障录波器是以计算机为基础的数据采集及处理设备，在工作过程中，该装置不断地对所采集的交流电压、交流电流进行快速采样，对各线路开关和继电保护信号等开关量状态进行快速扫描，同时进行数据分析、判断。当电网发生故障时，自动进行故障波形的记录，而后对记录进行处理存入硬盘并进行打印输出。此装置与其它类型的录波器相比较，有以下几方面的优点：

1.1 记录信息量多：可记录64路模拟信号(交流电压或交流电流)及96路开关量信号，可满足变电站的主要录波信息要求。

1.2 记录信息连续完整：该装置可以从故障前几周至故障后数秒连续记录信息，这对分析故障的全过程是尤为重要的，而传统的录波方式无法保留故障前的信息。

1.3 记录信息存档、复制及再分析灵活方便：该装置由计算机控制，因而以数字形式处理故障信息，并把它存入硬盘中，这使得故障信息的存档、传送、复制及再分析更加灵活方便。

1.4 增加了许多录波信息和再处理功能：除了记录被测各电量的波形外，还能向运行人员提供故障原因、故障性质、故障测距、极值情况计算、谐波分析等信息，并具有设备自检，启动定值整定，实时波形显示等多种功能，满足了现场实际运行的要求。

2 公司使用启动故障录波装置的方式

　由于供电系统，特别是电弧炉系统故障情况非常复杂，使得通过有限的设定某种单一启动定值来启动录波装置的做法，并不能保证每次故障发生时的录波及时性和完整性，常常发生录波失败的情况；因此，我们采用了多种条件的启动方式。见表1

表1 　　录波启动方式

启动名称	启动判据
电流突变量启动	当装置检测到某一路电流量与其它一周波相同位置的电流量的差值超过整定值时，则启动装置进行录波。
零序电流越限启动	当装置检测到某一路零序电流量超过其整定值时则启动录波器录波。
低电压越限启动	检测某路电压低于整定值时启动
开关量变位启动	当检测到某一路开关信号的高低电平发生变化时启动。
手动启动	现场人员如果计划对某一特定时间的波形进行记录时，则可用手动录波进行录波。

　每次录波过程为记录故障前4个周波(每周波采集8点)、故障后15个周波(每周波采集24个点)，然后再记录75个周波(每周波采集8个点)作为一次记录。

3 装置应用于电弧炉系统中所存在的问题及改进方法

　目前我国的录波器装置的设计基于超高压输变电的电力系统当中。因此，当WLB一2000型录波器投入公司带有大型交流电弧炉供电系统运行后，由于受炼钢大功率电弧炉的影响，供电系统负荷变化大、谐波分量较高，从而造成了录波装置在运行过程中出现了装置频繁启动、频繁死机等现象，使得录波装置不能正常运行；再者，根据我公司继电保护系统特点及现场的实际要求，设备原设计中存在许多不完善的地方，造成录波装置不能完全满足本公司供电系统的要求。针对这些问题，我们进行了一系列分析，提出改进方案，并在设备运行调试过程中付诸于实施。

3.1 录波装置频繁启动

　由于电弧炉是采用三个电极与废钢料直接短路所产生的强电弧炼钢，因此在炼钢过程中电流变化剧烈，并产生大量的谐波分量，造成电流瞬间突变的现象频繁发生，引起电流突变量频繁启动。如果采取增大定值，虽然可以减少启动录波的频率，但有可能造成当真正故障发生时，录波器拒动的结果。因此我们采取了闭锁相应供电线路的电流启动量，选取此线路的继电保护信号作为开关量启动信号，这种方法通过修改软件和增加相应的信号电缆得以实现。

3.2 录波装置发生死机

　造成原因：炼钢过程中电压波动致使录波装置的电源电压过低。

　解决方法：适当调整录波装置的电源部分，并增加了稳压装置。

3.3 录波时间不能满足要求

　按原设计，录波器启动每次记录94个周波，约合1.9s。在录波器运行一段时间后，发现录波装置总是不能完整的记录故障波形的全过程。根据现场实际运行情况的分析，系统有相当数量的继电保护装置的动作时间大于2s，这样就会造成故障记录不完整。通过修改软件的相应部分，把每次记录时间延长至9s。

3.4 增加故障前的记录信息

　原设计录波在启动时记录故障前4个周波的数据，约合0.1S，但是如果是在由继电保护装置通过开关量信号启动录波的情况下，由于要经过二至三个中间继电器才能把启动信号传输过去，而这段时间往往要大于0.1s，所以通过这种方法将记录不到故障瞬间的波形。通过修改软件，并在硬件方面相应的增加了内存贮器容量，使录波器在启动时记录故障前20个周波的数据，合0.4s，即满足要求。

3.5 波形打印不完善

　录波装置模拟电流输入量的CT额定值为5A，当CT的电流输入达到80A时，曲线的打印幅值才达到规定的刻度，约lcm。在这种情况下，当一次负荷电流在额定值以下时，打印的波形幅值小于5/80 cm=l/16cm，这样在系统正常运行情况下，从打印的曲线上反映不出电流的变化趋势。修改软件曲线缩放功能块，增加打印曲线的自动缩放功能。

4 结论

　通过在运行调试过程中对上述问题的解决，满足了电弧炉这样不稳定负荷的电力系统对录波装置的要求。使得WLB一2000型故障录波器更好的运用于公司的供电系统中，不仅为公司的安全生产提供了可靠的技术保证，而且提高了处理故障的效率，由原来处理一次故障平均5h降至2h，按每小时产值200万元计算，可减少600万元的经济损失，从而提高了经济效益。