故障录波器技术全解
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故障录波介绍
中性点经接地电阻接地方式
接地变压器结构与一般 三相芯式变压器相似。T0 为接地变压器，铁芯为三 相三柱式，每个铁芯上有 两个匝数相等，绕向相同 的绕组，每相上面一个绕 组与下面一个绕组反极性 串联，并将每相下面一个 绕组的首端连在一起作为 中性点，组成曲折形的星 形接线。二次绕组视工程 需要决定是否配置。
接地变零序保护误动、拒动探讨
防范措施 （3）35kV母线并列运行时，不得同时投入两条母线的接 地变。
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故障录波在线查看
【波形设置】选项
故障的起始时刻
故障录波在线查看
高度 长度
故障的起始时刻
故障录波离线分析软件
三 典型波形识别
故障录波分析-三相短路电压
故障录波分析-三相短路低压侧电流
0.052s故障开始
0.18s故障结束
故障录波分析-三相短路高压侧电流
故障录波分析-两相短路低压侧电流
故障录波分析-两相短路低压侧电流
实际波形分析-案例 1 保护动作信息
1号接地变保护测控信息
实际波形分析-案例 1 1号接地变零序电流波形
实际波形分析-案例 1
原因分析 直接原因：35kV I段母线所带风机线路上一台配电变压
器A相高压侧引线折断，搭接至变压器本体导致A相接 地故障。 根本原因：35kV I段母线所带风机线路未配置零序电流 互感器，未设置零序电流保护。
五 零序保护误动、拒动探讨
接地变零序保护误动、拒动探讨
（一）两条线路同相接地的电流叠加
当一条线路经高阻接地，由于故障电流小，保护不能动
作；此后，另一条线路又经高阻接地，线路的故障电流也未
达到保护动作值，两条线路同时发生高阻接地等值电路为： 图中，R1 、R2 分别为故障线 路1、线路2的接地过渡电阻； Il1 、IL2 分别为故障线路1、线 路2的零序电流；IR 为流过接 地变的零序电流；XCΣ 、Xb 分 别为线路对地电容、接地变压 器的电抗值；R为接地电阻值。
故障录波装置基础知识讲解
(2)通过故障录波，对继电保护误动、拒动的原 因及保护原理或逻辑回路上存在的缺陷问题，能及 时发现，以便改进。
一、故障录波器的作用
(3)对断路器存在的问题给以真实记录，如断路器的拒动、跳跃、断相 和切断空载电流的能力等，均可从故障录波图上分析出来，以便改进。
(4)为检修工作提供依据。例如按断路器切除故障次数进行检修是规程 规定的。但从故障录波分析发现，有时单相接地故障发生在不同相别， 切除故障电流并未集中在断路器的同一相，因此断路器检修工作，应 根据录波实际情况而定，可减少检修次数。
门的数据区中。
（4） (4))将记录的故障数据通过以太网送至分析管理层。
五、数据采集单元
2、数据采集单元的结构
数据采集单元一般由信 号输入电路、主处理器电 路、GPS电路、电源电路 等组成。
（1） 信号输入电路
信号输入电路是模拟量和开关量输入的信号调理部分，它 的作用是将电压互感器和电流互感器或其它设备传来模拟信号 及开关量信号进行准确、合适的转换，再送交主处理器电路进 行采样处理。
(1)模拟量、开关量分别处理后再送至CPU插件、提高 了抗干扰能力，易实现多CPU结构。
(2)多CPU结构提高了装置的可靠性，某个CPU的损坏 不会影响到别的CPU。
(3)总线不外引，加强了抗干扰能力。 (4)使装置的容量可灵活配置。
五、数据采集单元
1、数据采集单元的功能 数据采集单元主要实现以下功能：
(2)保护装置动作不正常(包括误动、拒动、动
2
作信号异常而造成误判断)。
(3)事故过程中，现场人员忙于处理事故，记 录不全，有时次序颠倒，反映情况不真等。
3
一、故障录波器的作用
2、为查找故障点提供依据 3．积累运行经验，提高运行水平
一、故障录波器的作用
(3)对断路器存在的问题给以真实记录，如断路器的拒动、跳跃、断相 和切断空载电流的能力等，均可从故障录波图上分析出来，以便改进。
(4)为检修工作提供依据。例如按断路器切除故障次数进行检修是规程 规定的。但从故障录波分析发现，有时单相接地故障发生在不同相别， 切除故障电流并未集中在断路器的同一相，因此断路器检修工作，应 根据录波实际情况而定，可减少检修次数。
门的数据区中。
（4） (4))将记录的故障数据通过以太网送至分析管理层。
五、数据采集单元
2、数据采集单元的结构
数据采集单元一般由信 号输入电路、主处理器电 路、GPS电路、电源电路 等组成。
（1） 信号输入电路
信号输入电路是模拟量和开关量输入的信号调理部分，它 的作用是将电压互感器和电流互感器或其它设备传来模拟信号 及开关量信号进行准确、合适的转换，再送交主处理器电路进 行采样处理。
(1)模拟量、开关量分别处理后再送至CPU插件、提高 了抗干扰能力，易实现多CPU结构。
(2)多CPU结构提高了装置的可靠性，某个CPU的损坏 不会影响到别的CPU。
(3)总线不外引，加强了抗干扰能力。 (4)使装置的容量可灵活配置。
五、数据采集单元
1、数据采集单元的功能 数据采集单元主要实现以下功能：
(2)保护装置动作不正常(包括误动、拒动、动
2
作信号异常而造成误判断)。
(3)事故过程中，现场人员忙于处理事故，记 录不全，有时次序颠倒，反映情况不真等。
3
一、故障录波器的作用
2、为查找故障点提供依据 3．积累运行经验，提高运行水平
《故障录波讲解》课件
01
电力系统
用于监测和记录电网中的故障 ，提高电网运行的可靠性和稳
定性。
02
工业自动化
在电机、变压器等电气设备中 应用，监测设备的运行状态和
预防故障。
03
轨道交通
用于监测和记录列车运行中的 电气信号，保障列车的安全运
行。
03
故障录波的获取与处理
故障录波的获取方式
03
传感器监测
自动化巡检
人为观察与记录
通过在关键部位安装传感器，实时监测设 备的运行状态，采集故障发生时的数据。
利用自动化巡检设备，定期对设备进行检 查，记录运行数据，以便后续分析。
操作人员通过日常观察，记录设备异常情 况，并及时上报。
故障录波的处理方法
01
02
03
数据清洗
去除无关数据和异常值， 确保数据的准确性和可靠 性。
特征提取
从故障录波中提取关键特 征，如波形、频率、幅值 等，用于后续分析。
故障录波是电力系统故障诊断、事故分析、继电保护整定计算的重要 依据，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
故障录波的作用
故障定位
通过对故障录波的分析，可以确定故障 发生的位置和类型，为快速隔离和修复 故障提供依据。
保护动作分析
通过对保护装置的动作行为和故障录波 数据的对比分析，可以评估保护装置的 性能和正确性。
根据记录数据长度
可以分为长时段录波器和短时段录波器。长时段录波器记录的电气量数据长度较长，适用于对系统动态行为的分析； 而短时段录波器记录的电气量数据长度较短，适用于对保护动作行为的分析。
根据应用场合
可以分为线路故障录波器、变压器故障录波器和母线故障录波器等。不同的故障录波器适用于不同的应 用场合，记录的电气量数据也各有侧重。
什么是故障录波器
故障录波器电力故障录波装置（有时会简称为暂态故障录波装置TFR），故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障（如线路短路、接地等，以及系统过电压、负荷不平衡等）时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量（主要数字量，比如开关状态变化，模拟量，主要是电压、电流数值）的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平均有着重要作用。
故障录波器是提高电力系统安全运行的重要自动装置，当电力系统发生故障或振荡时，它能自动记录整个故障过程中各种电气量的变化。
目录.1故障录波器的作用.2故障录波器的启动方式故障录波器的作用1、根据所记录波形，可以正确地分析判断电力系统、线路和设备故障发生的确切地点、发展过程和故障类型，以便迅速排除故障和制定防止对策。
2、分析继电保护和高压断路器地动作情况，及时发现设备缺陷，揭示电力系统中存在的问题。
3、积累第一手材料，加强对电力系统规律的认识，不断提高电力系统运行水平。
故障录波器的启动方式启动方式的选择，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。
(1) 相电流突变和相电压突变：相电流突变量起动采用：△i(k)=||i(k)-i(k-N)|-|i(k-N)-i(k-2N)|| i(k)为电流一个瞬时点相电压突变量起动采用：△u(k)=||u(k)-u(k-N)|-|u(k-N)-u(k-2N)||注：式中N 为一个工频周期内的采样点数，采用分相判别，用计算出的相电流或相电压突变量与定值比较，连判三次满足突变量起动定值即被确认为起动。
(2) 相电流、相电压越限及零序电流、零序电压越限起动用计算出的各相电压、各相电流以及零序电压、零序电流（采用专用通道输入，而非采用对称分量法计算得到）同整定值比较以判断是否起动。
(3)频率越限与频率变化率起动本装置采用硬件测频，用测得的频率与频率越限定值比较以判定是否起动。
故障录波装置日常检查操作及故障录波图相关知识培训讲解
频率越限和变化率启动； 开关量启动； 手动和遥控启动； 我场NSR2000故障录波测距系统设有“故障录波器 动作”和“故障录波器告警”两块光字牌，启动 “故障录波器动作”的条件为各采集参数启动量越 限；启动“故障录波器告警”的条件为装置电源消 失及装置本身故障。
装置的投退操作步骤 正常情况下NSR2000故障录波测距系统投运操作步 骤如下 1 检查110kV故障录波器屏后工控机电源开关在断 开位置； 2 检查屏后各数据采集单元电源开关在断开位置； 3 检查各电压切换开关位置正确； 4 放上相应故障录波器直流保险； 5 合上110kV故障录波器屏后交流电源开关； 6 合上110kV故障录波器屏后工控机电源开关，并 开启工控机启动按钮，查工控机启动正常； 7 分采集单元电源及信号指示灯正常。
▪ （2）为查找故障点提供依据。 ▪ 由故障录波图可判断故障性质，并根据电流、电压
等录波量的大小计算故障点位置，微机型故障录波 装置可直接测算故障点位置，使巡线范围大大缩小 ，省时、省力，对迅速恢复供电具有重要作用。
▪ （3）帮助正确评价继电保护、自动装置、高压断 路器的工作情况，及时发现这些设备的缺陷，以便 消除事故隐患。
▪ 所以再重申一遍：对于分析录波图，第4条是非常重要的， 对于单相故障，故障相电压超前故障相电流约80度左右；对 于多相故障，则是故障相间电压超前故障相间电流约80度左 右；“80度左右”的概念实际上就是短路阻抗角，也即线路 阻抗角。
32
故障录波装置日常检查操作及故 障录波图相关知识培训讲解
1
一、故障录波装置的作用
▪ 故障录波装置是电力系统十分重要的安全自动装 置之一。由于故障录波装置对提高电力系统的安 全运行水平极为重要，《继电保护和安全自动装 置技术规程》规定：为了分析电力系统故障及继 电保护和安全自动装置在事故过程中的动作情况 ，在主要发电厂、220kV及以上变电站和 110kV重要变电站，应装设故障录波装置。故障 录波装置是一种常年投入运行，监视电力系统运 行状态的自动记录装置。
故障录波器基本知识及典型案例
21 14
三.故障录波器的基本要求
• 5、数据记录格式及网络功能 • 6、对后台分析软件的要求 • （1）能自动综合双端数据进行故障测距； • （2）能根据记录的电流、电压形成波形，导出各序分量
及其向量图、阻抗变化轨迹； • （3）具备完善的数据库管理功能
21115
四.录波的基础知识点
各种故障情况下的波行特征：
21215
四.实例分析三相短路向量图
21216
Ⅳ.三相短路分析要点
21217
四.关于故障后应该出的信息
• 单相故障 两套主保护的单相跳闸信号，两套后备保护动作信
号，差动动作信号，收信、发信信号，重合闸动 作信号 • 两相及以上故障 两套主保护的三相跳闸信号，两套后备保护动作信 号，差动动作信号，收信、发信信号，
信息子站
二.故障录波器之原理
➢ 录波器起动方式
目的：能满足各种故障情况下可靠起动故障录 波器。
模拟量起动：按相设置的过电流、低电压起 动；按相设置的电流突变起动、零序过流和突 变起动；负序电流起动。
开关量起动：所有保护的跳闸出口信号；所 有开关的副接点变位信号
21112
三.故障录波器的基本要求
4、绘制向量图，进行分析。
21210
四.简单故障分析基础
• 基础---对称分量法 • 单相接地故障—故障相电流与零序电流大小
相等，方向相同。故障相电压有大幅度降 低，最低接近于零。
21211
四.实例分析单相接地故障
21 212
四.实例分析两相短路故障典型向量图特点分析
21213
21 124
四.实例分析三相短路波形
作的原因，必要时通过计算工具进行模拟
计算分析
三.故障录波器的基本要求
• 5、数据记录格式及网络功能 • 6、对后台分析软件的要求 • （1）能自动综合双端数据进行故障测距； • （2）能根据记录的电流、电压形成波形，导出各序分量
及其向量图、阻抗变化轨迹； • （3）具备完善的数据库管理功能
21115
四.录波的基础知识点
各种故障情况下的波行特征：
21215
四.实例分析三相短路向量图
21216
Ⅳ.三相短路分析要点
21217
四.关于故障后应该出的信息
• 单相故障 两套主保护的单相跳闸信号，两套后备保护动作信
号，差动动作信号，收信、发信信号，重合闸动 作信号 • 两相及以上故障 两套主保护的三相跳闸信号，两套后备保护动作信 号，差动动作信号，收信、发信信号，
信息子站
二.故障录波器之原理
➢ 录波器起动方式
目的：能满足各种故障情况下可靠起动故障录 波器。
模拟量起动：按相设置的过电流、低电压起 动；按相设置的电流突变起动、零序过流和突 变起动；负序电流起动。
开关量起动：所有保护的跳闸出口信号；所 有开关的副接点变位信号
21112
三.故障录波器的基本要求
4、绘制向量图，进行分析。
21210
四.简单故障分析基础
• 基础---对称分量法 • 单相接地故障—故障相电流与零序电流大小
相等，方向相同。故障相电压有大幅度降 低，最低接近于零。
21211
四.实例分析单相接地故障
21 212
四.实例分析两相短路故障典型向量图特点分析
21213
21 124
四.实例分析三相短路波形
作的原因，必要时通过计算工具进行模拟
计算分析
故障录波器与故障波形分析
•
5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.12.1 320.12. 1307:1 1:1207: 11:12D ecembe r 13, 2020
•
6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 12月13 日星期 日上午 7时11 分12秒0 7:11:12 20.12.1 3
➢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。
六、故障录波器之技术分析
➢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。
七、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。
➢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。三相电流恢复正常负荷电流， 三相电压恢复对称。
➢ 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
电力设备的故障录波与分析技术
电力设备的故障录波与分析技术电力设备的故障录波与分析技术在现代电力系统运维中扮演着重要的角色。
正是通过录波技术，运维人员能够及时、准确地获取设备的故障信息，并通过分析技术对故障进行深入研究，从而有效地解决设备故障问题，提高电力系统的可靠性与安全性。
第一节：录波技术1.1 什么是录波技术录波技术是一种将电力系统中发生的电气事件的波形曲线信息记录下来的技术。
通过使用录波设备，可以对设备在特定时间段内的电流、电压等信号进行采样和记录，获得真实可靠的故障波形。
1.2 录波设备的种类目前市面上常见的录波设备有数字录波仪、模拟录波仪以及多功能录波仪等。
其中，数字录波仪具有采样频率高、储存容量大、数据处理方便等特点，成为电力系统中常用的录波设备。
1.3 录波数据的应用录波数据的应用主要包括设备状况监测、故障诊断、事故分析和运行与维护优化等方面。
通过对录波数据的分析与处理，运维人员可以及时了解设备的运行情况，发现潜在的故障风险，并采取相应的措施进行维修与改进。
第二节：故障分析技术2.1 故障诊断的重要性故障诊断是电力设备故障分析的重要环节。
通过对故障进行准确的诊断，能够找到故障根源，避免因故障延误设备修复的时间，提高系统的可靠性和连续性。
2.2 常用的故障分析技术(1) 基于录波数据的故障分析技术：通过分析录波数据中的电流、电压等信号波形，结合故障时刻的电气参数，可以判断故障的类型、位置以及对周边设备的影响程度。
(2) 基于数字保护装置的故障分析技术：现代数字保护装置结合了录波功能，能够自动记录设备发生故障时的电气参数，并通过内部的故障诊断算法对故障进行分析。
(3) 基于人工智能的故障分析技术：随着人工智能技术的发展，越来越多的电力系统开始运用人工智能算法对故障进行分析，通过机器学习和数据挖掘等方法，提高故障分析的准确性和效率。
第三节：故障分析实例3.1 故障分析流程故障分析一般包括以下步骤：获取录波数据、数据预处理、波形特征提取、故障诊断与定位、故障原因分析和故障处理。
故障录波器原理及使用相关知识培训讲解
1.故障录波装置是当电力系统发生故障时，能迅速直接 记录下与故障有关的运行参数的一种自动记录装置。 2.故障录波装置的作用 3.微机故障录波装置的主要优点 4.故障录波装置录取量的选择 5.微机故障录波装置由硬件、软件两部分组成。其中硬 件部分由辅助变换器、前置机、后台机等三部分组成。 软件由主程序、采样中断服务程序及故障录波程序组成。 6.故障录波装置的启动、录波数据采样及记录方式 装置的故障录波启动分为内部启动和外部启动两种 ，故 障记录可分为A、B、C、D、E共5个时段。
（4）具有完善的智能化打印绘图功能。
打印输出时能够对录波数据进行分析，自动确定绘图比例， 自动选择电气量有变化的部分。打印输出的信息报告内容 包括故障时刻、故障元件、故障地点、故障类型、自动重 合闸动作情况、开关量动作顺序等。
（5）故障录波数据后期处理。
对故障录波后的数据，可在机上用专用的软件进行离线 处理。可对录波数据全过程模拟量的每一部分及开关量 进行放大、缩小、定格、重新排列、打印输出等，还可 利用卡远传录波数据到调度中心进行分析处理。
第三节 故障录波装置的应用 一、故障录波装置的启动
装置的 故障录 波启动
(一)内部启动 (二)外部启动
（一)内部启动
(一)内部启动
1.各相相电压和零序电压突变量启动 规定相电压突变量为△UK≥±5%UN
2.过规压定和零欠序压电启压动突变量为 △U≥±2%UN
3.主变压器中性点电流越限启动
规定变压器中性点电流越限启动值为 4.频3I率0≥越±限1与0%变IN化率启动
1.数据采集任务 数据采集任务是1ms进行一次定时采样及计算，每 次定时采样均进入采样中断服务程序。
2.判断启动任务 分为内部启动和外部启动两种。
（4）具有完善的智能化打印绘图功能。
打印输出时能够对录波数据进行分析，自动确定绘图比例， 自动选择电气量有变化的部分。打印输出的信息报告内容 包括故障时刻、故障元件、故障地点、故障类型、自动重 合闸动作情况、开关量动作顺序等。
（5）故障录波数据后期处理。
对故障录波后的数据，可在机上用专用的软件进行离线 处理。可对录波数据全过程模拟量的每一部分及开关量 进行放大、缩小、定格、重新排列、打印输出等，还可 利用卡远传录波数据到调度中心进行分析处理。
第三节 故障录波装置的应用 一、故障录波装置的启动
装置的 故障录 波启动
(一)内部启动 (二)外部启动
（一)内部启动
(一)内部启动
1.各相相电压和零序电压突变量启动 规定相电压突变量为△UK≥±5%UN
2.过规压定和零欠序压电启压动突变量为 △U≥±2%UN
3.主变压器中性点电流越限启动
规定变压器中性点电流越限启动值为 4.频3I率0≥越±限1与0%变IN化率启动
1.数据采集任务 数据采集任务是1ms进行一次定时采样及计算，每 次定时采样均进入采样中断服务程序。
2.判断启动任务 分为内部启动和外部启动两种。
故障录波器与故障波形分析
利用故障录波器记录下来的电流电压 量对故障线路进行测距，同时给出能否强 送的依据
二、故障录波器之功能
➢ 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流 电压量判断出是否无故障跳闸
查明原因， 马上恢复
送电
二、故障录波器之功能
➢3、继电保护装置有不正确动作行为
继电保护装置误动造成无故障跳闸 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
• 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，变化范围随过渡 电阻的不同在60°－180°之间变化，但有零序 电流出现。
• 三相接地故障或不接地故障，三相电流同步增大， 没有零序电流和零序电压。
六、故障录波器之技术分析
• 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。
2011年07月17日兴瑶站 110kV兴布乙线C相接地
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
单相（A短路故障
➢ 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。
二、故障录波器之功能
➢ 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流 电压量判断出是否无故障跳闸
查明原因， 马上恢复
送电
二、故障录波器之功能
➢3、继电保护装置有不正确动作行为
继电保护装置误动造成无故障跳闸 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
• 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，变化范围随过渡 电阻的不同在60°－180°之间变化，但有零序 电流出现。
• 三相接地故障或不接地故障，三相电流同步增大， 没有零序电流和零序电压。
六、故障录波器之技术分析
• 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。
2011年07月17日兴瑶站 110kV兴布乙线C相接地
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
单相（A短路故障
➢ 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。
故障录波及常见故障波形讲解
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
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。
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。
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A→B→C→D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A→B→C→D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。
故障录波器装置功能技术
故障录波器装置功能技术（1）故障录波器应为数字式的，所选用的微机故障录波器应满足电力行业有关标准。
（2）故障录波装置应具备单独组网功能，接口优先采用以太网口，主方式采用数据网传输至保护及故障信息管理系统子站，通信规约采用DL/T 667（idt IEC60870-5-103）通信规约。
备用方式应配备拔号服务器，通过电话通道将录波数据自动远传。
（3）录波装置应具有本地和远方通信接口及与之相关的软件、硬件配置。
既可在当地进行运行、录波数据存储、调试、定值整定和修改、信号监视、信号复归、控制操作、故障报告形成、远程传送、通信接口等功能；还可以与保护和故障信息管理子站系统接口，以实现对故障录波器的故障警告、起动、复归和波形的监视、管理等，同时应具有远传功能，可将录波信息送往调度端。
（4）装置不能由于频繁起动而冲击有效信息或造成突然死机。
（5）装置内存容量应满足连续在规定的时间内发生规定次数的故障时能不中断地存入全部故障数据的要求。
录波结束后，录波数据自动转至装置的硬盘保存。
（6）装置记录的数据应可靠，不失真，记录的故障数据有足够安全性，当故障录波器或后台机电压消失时，故障录波器不应丢失录波波形。
（7）为了便于调度处理事故，在线路或元件故障时，故障信息应上传到保护和故障信息管理子站系统和调度端，有助于事故处理时收集到重要的电气故障量。
（8）录波装置应能完成线路和主变压器各侧断路器、隔离开关及继电保护的开关量和模拟量的采集和记录、故障启动判别、信号转换等功能。
对于线路故障录波器还应能记录高频信号量。
（9）故障录波器应能连续监视电力系统，任一起动元件动作，即开始记录，故障消除或系统振荡平息后，起动元件返回，在经预先整定的时间后停止记录，在单相重合过程中也能记录。
故障录波器应能连续记录多次故障波形。
（10）要求记录因故障、振荡等大扰动引起的系统电流、电压、有功功率、无功功率及系统频率全过程的变化波形。
（11）应有足够的起动元件，在系统发生故障或振荡时能可靠起动。
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CPU
运行 COM 2 RS 422 / 485 PRN
VxWorks LAN 1 LAN 2
硬盘
录波单元 COM 1 RS 232 LAN 3
录波管理机
以太网交换机
调度
调度或子站
信息子站
Ⅱ.故障录波器之原理
录波器起动方式 目的：能满足各种故障情况下可靠起动故障录 波器。 模拟量起动：按相设置的过电流、低电压起 动；按相设置的电流突变起动、零序过流和突 变起动；负序电流起动。 开关量起动：所有保护的跳闸出口信号；所 有开关的副接点变位信号
Ⅰ.故障录波器之功能
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流电压及开关量判断出是否无故障 跳闸
查明原因， 马上恢复 送电
Ⅰ.故障录波器之功能
继电保护装置有不正确动作行为 继电保护装置误动造成无故障跳闸 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
Ⅳ.录波的基础知识点
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） 7、直流是否正常，是否接地、短路 8、高频是否发信
Ⅳ.录波的基础知识点
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。三相电流恢复正常负荷电流，三相电 压恢复对称。
Ⅲ.故障录波器之指标
评价录波器的常用指标 稳态数据，一 般不小于2周 最大故障电流记录能力 波。高采样速 率 录波记录时间 重合于故障， 暂态数据，高采样 重合成功，经预先 故障前 速率。记录时间 重新开始一 0.2 设定的最大记录时 个记录过程 秒 故障时 间后停止录波，一 般设定2秒 故障切除后－非全相时期 长时间的完整 重合 记录，保证数 据的完整性 系统振荡
第四步
4
第三步
电网事故分析
3
第二步
电网事故处理
2
第一步
电网事故判断
1
继电保护专业技术知识 调度汇报信息 故障录波器的信息资料 保护装置的报文 信息子站
事 故 分 析
Ⅰ.故障录波器之功能
按照电力系统发生故障的不同情况，对应于 录波器的作用主要体现在： 系统发生故障，保护动作正确
利用故障录波器记录下来的电流电压量对故障线路进行 测距，同时给出能否强送的依据
利用故障录波器记录下来的保护动作事件量和开关接点 状态信息找出保护不正确动作的原因，必要时通过计算工 具进行模拟计算分析
Ⅱ.故障录波器的构成
• 通常包括三部分：辅助变换、前置机、后台机
一般位于屏后，实 现A/D转换 数据处理和 管理 用于数据采集和启动，将 信息传到后台机
标配打印机、 USB接口
深圳双合SH2000
Ⅳ.简单故障分析基础
• 基础---对称分量法 • 单相接地故障—故障相电流与零序电流大 小相等，方向相同。故障相电压有大幅度 降低，最低接近于零。
Ⅳ.简单故障分析基础
• 相间故障－故障相电压大小相等，相位相 同。非故障相电压等于两个故障相电压之 和。 • 明显特征：无零序分量 电流相位基本相反，但数值相等 • 两相接地故障－－ 有两相电流突变增大，有零序电流出现。
Ⅲ.故障录波器的基本要求
• • • • 5、数据记录格式及网络功能 6、对后台分析软件的要求 （1）能自动综合双端数据进行故障测距； （2）能根据记录的电流、电压形成波形，导出各序分量 及其向量图、阻抗变化轨迹； • （3）具备完善的数据库管理功能
Ⅲ.故障录波器之指标
评价录波器的常用指标 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 ，标准规定不低于 5KHz，工程中一般使用3200Hz，即每周波 高档的录波器使用 采样64点。 12位A/D，且每个通 道使用一个 A/D转换器位数－A/D转换器的位数决定了 录波器记录数据的准确度 。
Ⅲ.故障录波器之配置原则
• 选用嵌入式的故障录波器，通信控制单元不依赖于 硬盘或后台机 • 录波器能够按规约方式向录波器主站或保护子站上 传录波文件。 • 配置专用的母线故障录波器，确保一条母线的所有 开关接入同一台录波器 • 变压器模拟量的接入－四侧 • 一般每两串配一台录波器，如主变直接挂在母线上， 可以单独配置一台
Ⅳ.录波的基础知识点
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，变化范围随过渡电阻的不 同在60°－180°之间变化，但有零序电流出现。 三相接地故障或不接地故障，三相电流同步增大，没 有零序电流和零序电压。
Ⅲ.故障录波器的基本要求
完整性
• 1、录波数据的安全性
机要性 可用性
Ⅲ.故障录波器的基本要求
• 2、录波数据的真实性； • 3、采样数据的同时性和精度要求 • 4、录波器的启动方式要求 （1）电流电压幅值、变化量及频率的越限； （2）外部触发启动，如动作节点、断路器位置； （3）直流变化量； （4）手动启动； （5）启动前应有一定的信息记录宽度
Ⅳ.实例分析单相接地故障
Ⅳ.实例分析单相故障的特点
Ⅳ.实例分析两相短路故障波形及典型的向量图
Ⅳ.实例分析两相短路故障典型向量图特点分析
Ⅳ.实例分析两相短路故障接线错误分析
Ⅳ.实例分析三相短路波形
Ⅳ.实例分析三相短路向量图
Ⅳ.三相短路分析要点
Ⅳ.关于故障后应该出的信息 • 单相故障 两套主保护的单相跳闸信号，两套后备保护动作信 号，差动动作信号，收信、发信信号，重合闸动 作信号 • 两相及以上故障 两套主保护的三相跳闸信号，两套后备保护动作信 号，差动动作信号，收信、发信信号，
录波屏后实拍
Ⅱ.故障录波器之原理
大规模可编程门 160 路开关量 可编程逻辑器件 16 bit ADC 80 路模拟量 16 bit ADC 阵列 FPGA
32 位 DSP 板
GPS
SDRAM 64 MBytes
ADSP
FLASH 512 MBytes
高速以太网
32 位嵌入式
32 位 CPU 板
高速或低速采 样，记录时间 大于重合闸动 作时间
Ⅲ.故障录波器之配置原则
模拟量和开关量之比为1:3或1:4配置，以保证有足够的通道 接入开关量 模拟量包含直流电压监测 必须接入录波器的开关量： • 按相接入每个开关的辅助接点，设置为在开关有闭合变 为分闸时启动录波器 • 直接作用于跳闸线圈的保护装置的跳闸出口接点，有分 相出口的要按相接入 • 有关的告警信息：高频保护的收、发信信号，DTT信号， 差动保护的通道告警信号，保护装置故障信号、失电信 号，PT/CT断线信号 • 主变的非电气量保护仅接入能够跳闸的信号，而大量的 告警信号不需要接入
Ⅳ.基础波型
Ⅳ.分析录波图的基本方法：
•
– 1、大致判断系统发生了什么故障，故障持续时间。 – 2、以某一相电压或电流的过零点为相位基准，查看故 障前电流电压相位关系是否正确，是否为正相序？负 荷角为多少度？ – 3、以故障相电压或电流的过零点为相位基准，确定故 障态各相电流电压的相位关系。（注意选取相位基准 时应躲开故障初始及故障结束部分，因为这两个区间 一是非周期分量较大，二是电压电流夹角由负荷角转 换为线路阻抗角跳跃较大，容易造成错误分析） – 4、绘制向量图，进行分析。
故障录波器技术
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录波器的引入及其功能 录波器的一般工作原理和黑匣子”
• 黑匣子是飞机上的记录仪器，是一种飞行数据记录仪。它 能将飞机的高度、速度、航向、爬升下降率、格林尼治时 间等等飞机系统工作状况和发动机工作参数等飞行参数都 记录下来。能够在飞机损毁的情况下帮组调查人员分析事 故原因，以便对事故作出正确的结论。
Ⅳ.关于负荷潮流与故障电流的相位
• 对于一个正常运行的输电线路，电流与电 压的相位角关系跟线路的有功和无功的方 向有关。 • 任何正方向故障下电流永远滞后于电压， 其角度等于线路阻抗角，但受过渡电阻的 影响，角度变小。
Ⅳ.
关于主变的励磁涌流
谢 谢！
变电站-发电厂的黑 匣子—录波器
• 反应实时状态的参数： • 基本参数：电流、电压、开关量， 还有：有功、无功、非周期分量的初值及时间常数、 系统频率变化 分析故障主要是指分析系统动态过程各参数量的变 化规律。 电力系统故障录波装置就是这样一种用作记录和分 析电网故障的设备。
故障处理流程
反措和改进