故障录波及常见故障波形讲解

故障录波及常见故障波形讲解 目 录 01 故障录波器的概念 故障录波器的 功能 02 故障录波器的装置特点 04 故障录波器的 原理 03 故障录波器的主要参数 05 故障录波器的波形分析 06 故障录波器在应用中存在的问题及措施 07 故障录波器的典型故障波形的分析 08 01 故障录波器的概念 故障录波器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 ， 例如 有功 、 无功以及系统频率的全过程变化现象 02 故障录波器的功能 根据电力系统发生故障的不同情况 ， 对应于故障录波 器的作用主要体现在以下三个方面： 1、 系统发生故障 ， 保护动作不正确 利用故障录波器记录下来的电压 、 电流量对故障线路 进行测距 ， 同时给出能否强送的依据 02 故障录波器的功能 2、 电力 系统元件发生不明原因跳闸 利用故障录波器记录下来的电压 、 电流量判断出是否 无故障跳闸 查明原因， 马上恢复送 电 02 故障录波器的功能 3、 继电保护装置有不正确动作行为 继电保护装置勿动造成无故跳闸 系统有故障但保护装置拒动 系统有故障但保护动作行为不符合预先设计 利用故障录波器记录下来的保护事件和开关副 节点状态信息找出保护不正确动作原因 03 故障录波器的原理 故障录波器 用来记录电力系统中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 ， 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 。

03 故障录波器的原理 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 拟信号变为数字量 ， 在送入计算机 ， 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处理储存 在正常情况下 ， 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 04 故障录波器的装置特点 1、 集故障录波与测距 、 实时监测和电能质量分析为一体 不定长动态录波和故障测距 ， 测距精度优于 2%； 记录系统发生大扰动时的时刻 :年 、 月 、 日 、 时 、 分 、 秒 、 毫秒； 记录系统发生大扰动前后各输入量 (电流 、 电压 、 高频 、 开关状态等 )的 变化过程； 电力系统实时监测 ,可实时显示电压 、 电流波形及系统的有功 /无功力率 、 相角； 故障分析和电能质量分析； 功角 、 相角测量； 记录保护和其它自动装置的动作情况； 连续慢扫描 。

04 故障录波器的装置特点 2、 录波启动方式 越限启动量优于 2%,突变启动量优于 5%； 任一路模拟量均可设置为突变量启动和越限启动 (含过量和低量 启动 ); 相 、 序量突变量和越限启动； 开关量变位或上跳变 、 下跳变启动； 手动启动 05 故障录波器的主要参数 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 5kHz 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 05 故障录波器的主要参数 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 。

05 故障录波器的主要参数 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 05 故障录波器的主要参数 5、 录波数据采样及记录方式 5.1、 模拟量采样方式 模拟量采样及记录方式按下图执行 系统大扰动开始时刻 A B C D t=00.0000 t(s) 模拟量采样时段顺序 A时段： 系统大扰动开始前的状态数据 ,记录时间为 40m s 100ms可调 采样频率 10k H z、 5kHz、 2kHz、 1kHz可设 B时段： 系统大扰动后初期的状态数据 ,记录时间 200ms2000ms可 调 采样频率同 A段 C时段 :系统大扰动后中期的状态数据 ,记录时间 1.0s10s可调 数据输出 速率 1 k H z、 0 . 5 k H z、 0 . 25k H z可设 。

D时段 :系统动态过程数据 ,不定长录波 ,录波时间最长为 30min,数据输出速率 50Hz,10Hz,1Hz可设 ,输出为有效值 05 故障录波器的主要参数 5、 录波数据采样及记录方式 5.2、 不定长录波的实现 1)非振荡故障启动 a)第一次启动 ,按 ABCD 顺序录波 ； b)除 A、 B段外 ,如果正在录波又出现一次启动 ,则录波立即回到 S点重新开始 ABCD 顺序录 2)自动终止记录条件 （ 同时符合如下条件时 ,则自动停止记录 ） a)记录时间 3s； b)所有启动量全部复归 5.3特殊记录方式 如果出现长期的电压 、 频率越限或电流振荡 ,则由 S时刻开始沿 ABCD时段顺序录波 ,并延长 D时段 , 直至所有起动量全部复归或振荡停息 其中频率值测量精度不劣于 0.05Hz 06 故障录波器的波形分析 6.1、 各种故障情况下的波行特征 : 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 两相之间故障 ,两个故障相的电流大小相等 ,方向相反 ,没有零序电流 两相接地故障 ,两个故障相的电流突变增大 ,但两个电流之间的相位有 角度差 ,变化范围随过电阻的不同在 60 -180 之间变化 ,但有零序 电流出现 。

三相接地故隆或不接地故障 ,三相电流同步增大 ， 没有零序电流和零 序电压 06 故障录波器的波形分析 6.2、 故障过程中的波形特征 : 故障相电流有明显突变增大 ,电压有一定程度减小 ,同时有零序 电压和零序电流出现 在故障切除后 ， 电流通道变为一根直线 如果是线路 PT， 在 线路两端故障均切除后故障相电压变为 0,零序电流变得很小 或为 0,但有很大的零序电压 重合成功 ， 三相电流流恢复正常负荷电流 ,三相电压恢复对称 06 故障录波器的波形分析 6.3、 根据故障录波图能够获得的信息 : 1、 发生故障的电气元件和故障类型； 2、 保护动作时间和故障切除时间； 3、 故障电流和故障电压； 4、 重合时间以及是否重合成功； 5、 详细的保护动作情况； 6、 完成附属功能 (测距 、 阻抗轨迹 、 相量以及谐波分析等 ) 07 故障录波器在应用中存在的问题及措施 故障录波器在实际应用过程中会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)保护管理机死机导致死数据 (3)故障录波器存储单元损坏 07 故障录波器在应用中存在的问题及措施 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到 现场讲解 08 典型故障波形的分析 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 1、 单相接地短路故障 08 典型故障波形的分析 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 ,故障相为接地电流明 显增大的那两相 2、 两相接地短路故障 08 典型故障波形的分析 根据分析两相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 ;没有零序电流 、 零序电压 (2)电流增大 、 电压降低为相同两个相别 (3)两个故障相电流基本反向 根据以上特点分析判断故障性质为两相短路 ,故障相为电流明显增 大的那两相 3、 两相短路故障 08 典型故障波形的分析 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、 三相故障 【谢谢大家聆听】 。