故障录波器在电力系统中的应用_高赫
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图 4 顺序重合闸线路录波图
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江苏电机工程
3．2 转换性故障的波形分析 图 5 为 500 kV 天海 5471 线发生单相故障转另
外一相故障时捕获的波形，5471 线 A 相单相接地故 障 后 瞬 时 跳 开 ，440 ms 后 C 相 又 发 生 单 相 接 地 故 障，前段符合 A 相单相接地故障特点，在重合闸未 动 作 之 前 转 换 为 C 相 单 相 故 障 ，500 ms 时 切 除 三 相。 判断为天海 5471 线发生 A 相单相接地转 C 相 单相接地故障的转换性复合故障。
作者简介： 高 赫（1981－），男，吉林松原人，助理 工程 师 ，从事 变 电站 运行
管理及电力系统故障分析工作； 邵 琴 （1981－），女，新 疆 奎屯 人 ，助理 工 程 师 ，从 事 变 电 站 运 行
及监控工作。
Application of Fault Recorder in Power System
（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。
（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
（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。
（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 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。
高 赫 等：故障录波器在电力系统中的应用
23
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 典型故障波形的分析
2．1 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。
22 2009 年 7 月
江苏电机工程 Jiangsu Electrical Engineering
第 28 卷 第 4 期
故障录波器在电力系统中的应用
高 赫，邵 琴 （连云港供电公司，江苏 连云港 222004）
摘 要：介绍了故障录波器的原理，以及在电力系统中的作用，分析了电力系统中典型故障的现象及对应的故障波形，
3 较复杂故障波形的分析
由于现场条件受保护配置等客观因素影响较 大，发生故障时会出现比较复杂的波形，下面根据华 东 500 kV 电网中实际发生的较为复杂的故障做波 形分析。 3．1 带有顺序重合闸的线路故障波形分析
图 4 为 500 kV 洛 颖 5306 线 发 生 B 相 永 久 性 故障时捕获的波形图，发生故障 60 ms 后 B 相跳开， 920 ms 后 B 相重合闸动作，重合 B 相，重合不成功， 后加速跳开三相开关。 故障开始时符合单相接地故 障的典型波形，重合闸动作后又出现短路电流，判断 为合于永久性故障，三相跳闸。
GAO He，SHAO Qin （Lianyungang Power Supply Company，Lianyungang 222004，China） Abstract：The principle of fault recorder and its application in power system are introduced in this paper. Several typical faults and the corresponding waveforms of fault currents and system voltages are given and analyzed. The waveform which is given by fault recorder can help the operator to analyze and judge the fault effectively and deal with the fault reasonably as soon as possible. On the other hand, some problems found in practical application are brought forward and the causes and measures for them are also proposed in this paper. Key words：power system；fault recorder；application
图 5 转换性故障录波图
4 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。 以上原因中保护管理机与故障录波器之间通信 中断造成调阅不到波形的次数最多，也是经常困扰 运行人员的主要原因。 经过分析，制定了以下几项措施［3］。
470.0 5306UA
-470.0 414.4
5306UB -414.4 452.1
5306UC -452.1 0.6
5306IA -0.6 4.5
5306IB -4.5 0.8
5306IC -0.8 4.4
5306I0 -4.4
0.2
0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0
-40 ms
IA
IB IC 3I0 UA UB UC 3U0
0 ms
0 ms
图 1 A 相单相接地短路 K（1）典型录波图
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。 2．2 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 o～180 o 之间变化，但有零序电流出 现，如图 2 所示。
（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。
1 故障录波器原理
1．1 故障录波器的结构和工作原理［1］ 故障录波器是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。 1．2 故障录波器的作用［2］
-40 ms
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IC 3I0 UA UB UC 3U0
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图 2 wk.baidu.comB 两相接地短路 K（2）典型录波图
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；
图 3 三相短路 K（3）典型录波图
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。
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IA
IB IC 3I0 UA UB UC 3U0
（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 ．3 三相故障
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，如图 3 所示。
［1］ 高 翔，张沛超，章坚民.电网故障信息系统应用 技术［M］.北 京 ：中 国 电 力 出 版 社 ，2007.
［2］ 徐青山. 电力系统故障诊断及故障恢复［M］.北京：中国电力 出 版 社 ，2007.
［3］ 涂 崎 ，吴 蓉 ，徐 丙华. 故 障录 波器 的 应用 实 践［J］.华 东 电 力，2007，35（5）：117－118.
84.2 5306UA
-84.2 91.1
5306UB -91.1 90.6
5306UC -90.6 177.5
5306IA -177.5 2.4
5306IB -2.4 0.2
5306IC -0.2 2.2
5306I0 -2.2 2.6
-2.6
0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0
第三种情况为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。 1．3 故障录波器的主要参数
通过典型波形的建立，为复杂故障性质的判断和分析提供了有效的手段，运行人员可以参照典型波形的特点，迅速地判
断出复杂故障的性质，从而缩短了故障处理的时间，提高了对故障处理的效率。 总结了故障录波器在实际应用中出现的
问题，并对其发生的原因进行分析，提出了解决方案。
关键词：电力系统；故障录波；应用
中 图 分 类 号 ：TM74
故障录波器在电力系统中的作用有以下 3 种。 第一种为系统发生故障，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。 第二种情况为线路不明原因跳闸，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。
文 献 标 志 码 ：B
文章编号：1009 － 0665（2009）04 － 0022 － 04
随着国民经济的发展，电力系统不断扩大，电网 规模不断增强，电力系统的各种故障通常会造成比 较严重的影响。 因输电线路故障而停止供电，不仅 影响生产，也危及电力系统的安全、稳定运行。 准 确、可靠地进行故障录波，可明显节约查线的人力 和物力，减轻劳动强度，并能使故障处理及早进行， 保证迅速恢复供电，大大降低因停电造成的综合经 济损失。 因此，输电线路故障录波具有巨大的社会 效益和经济效益，是一项具有重大技术经济意义的 课题，这样就要求在发生故障后对故障性质及其相 关故障情况做出准确的判断，从而缩短故障处理的 时间，迅速地恢复供电，减少对用户造成的损失。
（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。 参考文献：
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3．2 转换性故障的波形分析 图 5 为 500 kV 天海 5471 线发生单相故障转另
外一相故障时捕获的波形，5471 线 A 相单相接地故 障 后 瞬 时 跳 开 ，440 ms 后 C 相 又 发 生 单 相 接 地 故 障，前段符合 A 相单相接地故障特点，在重合闸未 动 作 之 前 转 换 为 C 相 单 相 故 障 ，500 ms 时 切 除 三 相。 判断为天海 5471 线发生 A 相单相接地转 C 相 单相接地故障的转换性复合故障。
作者简介： 高 赫（1981－），男，吉林松原人，助理 工程 师 ，从事 变 电站 运行
管理及电力系统故障分析工作； 邵 琴 （1981－），女，新 疆 奎屯 人 ，助理 工 程 师 ，从 事 变 电 站 运 行
及监控工作。
Application of Fault Recorder in Power System
（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。
（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
（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。
（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 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。
高 赫 等：故障录波器在电力系统中的应用
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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 典型故障波形的分析
2．1 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。
22 2009 年 7 月
江苏电机工程 Jiangsu Electrical Engineering
第 28 卷 第 4 期
故障录波器在电力系统中的应用
高 赫，邵 琴 （连云港供电公司，江苏 连云港 222004）
摘 要：介绍了故障录波器的原理，以及在电力系统中的作用，分析了电力系统中典型故障的现象及对应的故障波形，
3 较复杂故障波形的分析
由于现场条件受保护配置等客观因素影响较 大，发生故障时会出现比较复杂的波形，下面根据华 东 500 kV 电网中实际发生的较为复杂的故障做波 形分析。 3．1 带有顺序重合闸的线路故障波形分析
图 4 为 500 kV 洛 颖 5306 线 发 生 B 相 永 久 性 故障时捕获的波形图，发生故障 60 ms 后 B 相跳开， 920 ms 后 B 相重合闸动作，重合 B 相，重合不成功， 后加速跳开三相开关。 故障开始时符合单相接地故 障的典型波形，重合闸动作后又出现短路电流，判断 为合于永久性故障，三相跳闸。
GAO He，SHAO Qin （Lianyungang Power Supply Company，Lianyungang 222004，China） Abstract：The principle of fault recorder and its application in power system are introduced in this paper. Several typical faults and the corresponding waveforms of fault currents and system voltages are given and analyzed. The waveform which is given by fault recorder can help the operator to analyze and judge the fault effectively and deal with the fault reasonably as soon as possible. On the other hand, some problems found in practical application are brought forward and the causes and measures for them are also proposed in this paper. Key words：power system；fault recorder；application
图 5 转换性故障录波图
4 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。 以上原因中保护管理机与故障录波器之间通信 中断造成调阅不到波形的次数最多，也是经常困扰 运行人员的主要原因。 经过分析，制定了以下几项措施［3］。
470.0 5306UA
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5306UB -414.4 452.1
5306UC -452.1 0.6
5306IA -0.6 4.5
5306IB -4.5 0.8
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0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0
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图 1 A 相单相接地短路 K（1）典型录波图
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。 2．2 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 o～180 o 之间变化，但有零序电流出 现，如图 2 所示。
（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。
1 故障录波器原理
1．1 故障录波器的结构和工作原理［1］ 故障录波器是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。 1．2 故障录波器的作用［2］
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图 2 wk.baidu.comB 两相接地短路 K（2）典型录波图
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；
图 3 三相短路 K（3）典型录波图
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。
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（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 ．3 三相故障
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，如图 3 所示。
［1］ 高 翔，张沛超，章坚民.电网故障信息系统应用 技术［M］.北 京 ：中 国 电 力 出 版 社 ，2007.
［2］ 徐青山. 电力系统故障诊断及故障恢复［M］.北京：中国电力 出 版 社 ，2007.
［3］ 涂 崎 ，吴 蓉 ，徐 丙华. 故 障录 波器 的 应用 实 践［J］.华 东 电 力，2007，35（5）：117－118.
84.2 5306UA
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5306UB -91.1 90.6
5306UC -90.6 177.5
5306IA -177.5 2.4
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5306IC -0.2 2.2
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0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1200.0 1400.0
第三种情况为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。 1．3 故障录波器的主要参数
通过典型波形的建立，为复杂故障性质的判断和分析提供了有效的手段，运行人员可以参照典型波形的特点，迅速地判
断出复杂故障的性质，从而缩短了故障处理的时间，提高了对故障处理的效率。 总结了故障录波器在实际应用中出现的
问题，并对其发生的原因进行分析，提出了解决方案。
关键词：电力系统；故障录波；应用
中 图 分 类 号 ：TM74
故障录波器在电力系统中的作用有以下 3 种。 第一种为系统发生故障，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。 第二种情况为线路不明原因跳闸，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。
文 献 标 志 码 ：B
文章编号：1009 － 0665（2009）04 － 0022 － 04
随着国民经济的发展，电力系统不断扩大，电网 规模不断增强，电力系统的各种故障通常会造成比 较严重的影响。 因输电线路故障而停止供电，不仅 影响生产，也危及电力系统的安全、稳定运行。 准 确、可靠地进行故障录波，可明显节约查线的人力 和物力，减轻劳动强度，并能使故障处理及早进行， 保证迅速恢复供电，大大降低因停电造成的综合经 济损失。 因此，输电线路故障录波具有巨大的社会 效益和经济效益，是一项具有重大技术经济意义的 课题，这样就要求在发生故障后对故障性质及其相 关故障情况做出准确的判断，从而缩短故障处理的 时间，迅速地恢复供电，减少对用户造成的损失。
（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。 参考文献：