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1、故障录波器,1 概 述,故障录波器概念： 是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的一种装置, 它可以记录因短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量, 如有功、无功以及系统频率的全过程变化现象。故障录波器的启动方式 起动方式的选择，应保证在系统发生任何类型故障时，故障录波器都能可靠的启动。一般包括以下启动方式：负序电压、低电压、过电流、零序电流、零序电压。,2.2 故障录波器的作用,(1)系统发生故障，继电保护装置动作正确，可以通过故障录波器记录下来的电流量电压量对故障线路进行测距，帮助巡线人员尽快找到故障点，及时采取措施，缩短停电时间，减少损失。(2)线路不明
2、原因跳闸，通过对故障录波器记录的波形进行分析，可以判断出开关跳闸的原因。 从而采取相应措施，将线路恢复送电或者停电检修，避免盲目强送造成更大的损失，同时为检修策略提供依据。(3)判断继电保护装置的动作行为。当系统由于继电保护装置误动造成无故障跳闸或系统有故障但保护装置拒动时，就要利用故障录波器中记录的开关量动作情况来判断保护的动作是否正确，并可以据此得出有问题的部分，对于较复杂的故障可以通过记录下来的电流电压量对故障量进行计算，从而对保护进行定量考核。,（1）采样速率： 采样速率的高低决定了录波器对高次谐波的记录能力，在系统发生故障之初， 故障波形的高次谐波非常严重，因此，为了较真实地记录故障
3、的暂态过程，录波器要有较高的采样速率。电力行业标准规定，故障录波器的采样速率应达到 5 kHz但高的采样速率， 则要使用较多的存储空间 同时在进行数据传输时，要花费更长的时间，这很不利于故障后的快速分析故障。根据实际使用情况 采样速率一般设定为 3 200 Hz 即每周期采样 64 点。（2）A/D 转换位数： A/D 转换器的位数决定了录波器记录数据的准确度，对于不同位数的 A/D 转换器在量度同一个幅值的模拟量时，显然高位数A/D 转换器的每格所代表的值要比低位数 A/D 转换器小，也就是说分辨率比较高，这样就可以具有较高的精度保证所有通道采样的一致性。（3）最大故障电流记录能力：该指标用
4、来保证在系统最大短路电流下能够完整地记录故障过程，不发生削波，同时在极小电流时又要能用一定的精度。该指标有时还影响到录波器启动定值的灵敏度。（4）录波记录时间：故障录波器被触发后，将根据事先设定的录波时间采集数据、存储数据。这几个时段有：故障前记录时间，这部分录波数据主要是用来进行故障定位计算时使用。触发时段：这部分录波数据记录的是故障发生的前期过程，含有较多的暂态分量，故障后进行故障定位和其他电气量计算使用的主要是这部分数据。故障后时段：这个时段主要记录系统在故障结束后系统的情况，这段数据主要关心的是变化过程。,2.3 故障录波器的主要参数,3 故障录波器原理,故障录波器 用来记录电力系统中
5、电气量和非电气量以及开关量的自动记录装置，通过记录和监视系统中模拟量和事件量来对系统中发生的故障和异常等事件生成故障波形 储存并发送至远方主站，通过分析软件的处理对波形进行分析和计算，从而对故障性质故障发生点的距离 故障的严重程度进行准确地判断。,故障录波器是采用单片机进行数据采集及处理, 利用软件进行计算, 将波形数据存入磁盘, 然后进行分析处理。,3.1输入接口故障录波器输入一般应包括模拟量输入和开关量输入, 采样为交流直接采样。1)模拟量输入: 模拟量由电压互感器和电流互感器的二次侧直接接入, 一般应包括三相交流电流和零序电流, 三相交流电压和零序电压, 高频量等这些输入信号经隔离、 降
6、压滤波、 电压变换进入多路开关, 才进行A/D 转换。2)开关量输入: 除了模拟量输入以外还应包括开关量输入, 开关量经过光电隔离, 滤波接入微机。并且, 开关量一般在有源和无源中可选。,3.2动作原理,由电压互感器、电流互感器提供的电流经A/D转换器, 将模拟量变为数字量, 再送入计算机, 由CPU 处理后存入存储器, 进行检测计算,探测故障。断路器位置及保护动作情况经开关量输入接口变成电信号, 再经隔离之后, 成组进入CPU 处理存储。在正常情况下, 对电压电流只进行采集, 对开关只进行扫描。当有故障发生时,CPU 采集到电流电压突变量, 或过电流、 过电压、零序电流、 开关状态变化等信号
7、时, 启动故障录波。 由于数据采集是连续的, 故可将故障前一定时段的数据和故障后的全部数据采集, 送入RAM。然后存入磁盘, 由离线分析程序显示出波形曲线图、 一次/二次录波值等。,3.3软件部分,一般都采用Windows 操作系统, 开发32 位应用软件。后台软件平台通常选微软公司的主流产品, 如VisualC+ +、VB 等。其前台数据采集程序一般用于联系硬件, 由汇编语言编写, 固化在 EPROM 芯片中, 控制CPU , 完成数据采集, 录波启动, 数据录取与存储, 故障探测等功能。所得到的数据直接存入数据库, 交由数据库管理程序处理。,后台软件从数据库获得数据, 完成以下主要功能:,
8、(1) 定值处理: 定值分析、 显示、 校验、 存取。(2) 线路参数显示.(3) 模拟, 开关量波形显示。(4) 故障前后矢量图绘制。(5) 故障选线, 判相, 测距。(6) 谐波分析, 功率分析, 序分量分析。(7) 波形及分析报告打印。(8) 定时自检, 事故追忆。(9) 频率曲线, 有效值曲线。(10)数据库管理及数据远传。,4 典型故障波形的分析,3. 1单相接地故障 单相接地故障，故障相电流和零序电流大小相等且同相位，故障相电压有一定程度减小，同时有零序电压出现，如图 1 所示。,根据分析的单相接地短路故障录波图得出以下特点：（1） 一相电流增大，一相电压降低；出现零序电流、零序电
9、压；（2） 电流增大、电压降低为相同相别；（3） 零序电流向位与故障电流同向，零序电压与故障相电压反向。 根据以上分析，判断为单相接地故障，故障相为接地电流明显增大的那一相。,3.2 相间接地故障,两相接地故障，2 个故障相的电流突变增大，但2 个电流之间的相位有角度差，变化范围随过渡电阻的不同在 60 o180 o之间变化，但有零序电流出现，如图 2 所示。,根据分析两相接地短路故障录波图得出以下特点：（1） 两相电流增大，两相电压降低；出现零序电流、零序电压；（2） 电流增大、电压降低为相同两个相别；（3） 零序电流向量为位于故障两相电流间。根据以上特点分析判断故障性质为两相接地短路，故障
10、相为接地电流明显增大的那两相。,3.3 三相故障,三相接地故障或不接地故障，三相电流同步增，没有零序电流和零序电压，如图 3 所示,根据分析三相短路故障录波图得出以下特点：（1） 三相电流增大，三相电压降低；（2） 没有零序电流、零序电压。根据以上特点判断故障性质为三相短路故障,4 故障录波器在应用中存在的问题及措施,4.1故障录波器在应用中存在的问题故障录波器在实际应用过程中经常出现保护管理机调不到故障波形的故障，严重影响了故障波形的分析，在系统发生故障时将影响对故障性质的判断，根据现场处理的情况有以下几种原因导致该故障的发生：（1） 保护管理机与故障录波器之间通信中断（2） 保护管理机死机
11、导致死数据（3） 故障录波器存储单元损坏（4） 故障录波器软件版本低导致数据溢出,4.2 采取措施,（1） 加强巡视：定期对故障录波器进行手动触发，检验其是否在正常的工作状态，一旦发现工作不正常立即联系处理。（2） 采用备用方案：在笔记本电脑上安装波形分析软件，在保护管理机不能调阅故障录波器的波形时，采用笔记本电脑调阅方式，对故障进行及时的分析和判断。（3） 加强培训：利用系统维护的机会，请故障录波器厂家人员现场讲解。（4） 制定预案：在相关预案中加入故障录波器故障时的应急方案。 通过这些措施实施，故障录波器的故障率得到了降低 ，从而保证在系统发生故障时第一时间内及时调阅到波形进行分析，提高了事故处理效率。,5 结束语,通过对典型故障波形的分析，总结了电力系统内发生典型故障时其电流、电压、向量的特点，在发生复杂故障时，可以根据这些特点可以迅速准确地判断故障情况，这种通过典型波形来确定故障性质是一种快捷、便利的方法，为事故处理、恢复供电争取了宝贵的时间。同时也总结了在实际应用中发生的影响故障录波器正常运行的主要原因和相应的应对措施，切实保证了故障录波器的稳定运行，为事故处理提供有力依据。,谢谢！,
