故障录波及常见故障波形讲解

➢ 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
• 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
故障录波及常见故障波形讲解
01
故障录波器的概念
02
故障录波器的功能
03
故障录波器的原理
04
故障录波器的装置特点
05
故障录波器的主要参数
06
故障录波器的波形分析
07 故 障 录 波 器 在 应 用 中 存 在 的 问 题 及 措 施
08 故障录波器的典型故障波形的分析
目 录
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。
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
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)
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。
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。
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
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。
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。
08
典型故障波形的分析
➢ 1、单相接地短路故障
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。
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。
➢ 4、三相故障
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
【谢谢大家聆听】
Hale Waihona Puke Baidu
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、
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。
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。
• 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
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
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。
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
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40ms~100ms可调。采样频率10kHz、
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200ms~2000ms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1.0s~10s可调。数据输出 速率1kHz、0.5kHz、0.25kHz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。
08
典型故障波形的分析
➢ 2、两相接地短路故障
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。 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
08
典型故障波形的分析
➢ 3、两相短路故障
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
08
典型故障波形的分析