变电站故障录波装置培训课件
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故障数据存储管理、通讯管理等功能。
通讯模块
通讯板是前置机与后台机之间进行数据 交换的桥梁，通过通讯板的同步串口，完成
两者之间的数据交换。
2、后台机
后台机采用工控机并加扩展的通讯板组成。是故障录波器的数据
处理和交换中心，主要完成数据的分析及处理、数据存盘、故障测
距、故障分析结果打印、数据远传、向上级站联网通讯、通讯规约 转换及数据格式转换等功能。除此之外还具有以下基本菜单功能：
11 15 19
23 27 31 35 39 43 47
电压3 Uc 157 Ic 156 Ic
153 Ic 155 Ic 154 Ic 备用 Ic 分段电流 Ic 备用电流1 Ic 备用电流2 Ic
12 16 20
24 28 32 36 40 44 48
电压3 3Uo 157 3Io 156 3Io
第四节 故障录波装置的应用
在讲故障分析之前，大家先看几张典型的故障录波图，毕竟后续所有的 故障分析都是在这几张图上进行的，或是在这个平台上进行的。
模拟量录波图
开关量录波图
故障分析报告
故障分析报告
故障分析报告
故障分析报告
四、故障录波图读图方法
故障波形图中读取准确事件时间 故障分析简报根据相关量的开入时刻给出了各事件发生的 时间。由保护自动给出的分析报告，有时并不十分准确。如断 路器跳开或合上时间，一般来自断路器位置触点。断路器位置 触点与主触头并不精确同步，会有一定时差。此外，给出的信 息不一定完整。 因此往往需要从波形图中直接读取各事件的相对时间，即 以电流或电压波形变化比较明显的时刻为基准，读取各事件发 生的相对时间。因为电流变大和电压变小时刻可较准确判断为 故障已发生; 故障电流消失和电压恢复正常的时刻可判断为故 障已切除。以以下故障波形图为例说明读取准确事件时间的方 法。
前置机照片（前后，后面重点说接入信号）
智能A/D采样模块
输入装置的模拟量和开关量信号分别经电磁
隔离和光电隔离进入前置机，由智能A/D板完成
对模拟量和开关量的数据采集、预处理并通过双
开RAM实现与管理CPU之间的数据交换。
管理板模块
管理CPU板为数据管理机，带有一个大容
量掉电保持RAM，主要完成部分故障启动判断、
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96
157装置报警 156装置报警
153装置报警
155装置报警 154装置报警 150装置报警
110KV母线保护装置 110KV母线保护装置
启动方式： 相电流越限； 相电压欠压、过压越限； 相电压、零序电压突变量； 相电流突变量； 正序、负序、零序分量启动； 频率越限； 电流变差启动； 开关量变位启动； 手动启动； 远方启动。 工作环境： 正常工作温度：0℃至+45℃；
典型故障波形的分析。
1
2 3
概述 故障录波装置的硬件构成
录波装置的操作说明
4
典型波形的分析
第一节
概 述
一、故障录波装置的应用场所 故障录波装置主要用于发电厂、220KV及以上变 电所和110KV重要变电所，便于分析电力系统故障 及继电保护和安全自动装置在事故过程中的动作情 况，迅速判断线路故障的位置
极限工作温度：-10℃至+50℃。
硬件构成
硬件系统全部采用模块化设计，装置硬件主要由 前置机、后台机、变送箱三部分组成。
故障录波屏前视图
故障录波屏后视图
故障录波屏端子排图-模拟量端子排
故障录波屏端子排图-开关量端子排
1、前置机
前置机采用插件式结构，包括管理CPU板、智能A/D板、 开关量输入板、装置信号板、电源板。每块A/D板可管理16 路模拟量和32路开关量。 A/D板的数量可根据用户不同的 要求而配置，前置机最多可管理6块A/D板。 前置机主要用以实现数据采集、数据预处理、存储管 理、启动判断、频率跟踪、同步时序控制、时钟管理及通 过同步串行口与后台数据处理部分的通讯功能等。
153 3Io 155 3Io 154 3Io 备用 3Io 分段电流 3Io 备用电流1 3Io 备用电流2 3Io
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93
157断路器位置 157保护装置异常 156断路器位置 156保护装置异常 153断路器位置 153保护装置异常 155断路器位置 155保护装置异常 154断路器位置 保护装置异常 150断路器位置 150保护装置异常 低频减载保护动作
故障分析界面
故障查询
系统提供四种故障查询的方法，供用户方便的进行故障检索：
故障查询界面
1）直接打开故障文件：所有故障文件都存放于C盘固定文件夹中，
故障文件是以故障发生的时间来命名的，通过故障发生时间来提取故 障文件； 2）根据故障档案进行故障查询：故障发生后，系统将故障分析的结 果形成一条简要的档案记录，归入故障档案文件中，具体包括线路名 称、故障类型等，通过故障档案可以提取故障文件； 3）按日期进行故障查询：可以按照故障日期以及时间范围的方式来 查找故障文件； 4）按跳闸选择故障：将设置时间范围内，具有断路器跳闸的故障文 件筛选出来，供故障查询。
二、故障录波装置的作用
（1）为正确分析事故原因、及时处理事故提供重要依据。
（2）帮助寻找故障点，加快处理事故进程，减轻巡线人 员劳动强度。
根据装置记录的数据或波形，可以推算出一次电流、电 压数值，由此计算出故障点位置，使巡线范围大大缩小， 省时、省力，对迅速恢复供电具有重要的作用。
（3）分析评价继电保护及自动装置的动作情况，及时发 现设备缺陷，以便消除事故隐患。 根据录波资料，可以正确评价继保和自动装置工作情 况（正确动作、误动、拒动），同时，真实记录了断路器 的情况（跳、合闸时间，拒动、跳跃、断相等），可发现 断路器存在的问题，消除隐患。实际上，故障录波装置就 是用二次值反映一次系统的实际运行工况，是缩小了的一 次电力系统。一次系统的所有状况理论上都可以在故障录 波装置上分析出来。）
显示切换
显示切换
1）模拟量波形分析：显示故障前后模拟量波形； 2）开关量波形分析：显示故障前后开关量波形； 3）有功功率波形分析：显示故障前后有功功率波形； 4）无功功率波形分析：显示故障前后无功功率波形； 5）系统频率波形分析：显示故障前后频率变化波形； 6）故障分析：显示故障分析结果。包括：故障发生日期， 故障启动量，故障前电压、电流的有效值，故障后第一周 波电压、电流有效值。
（4）了解系统运行情况，迅速处理事故。 从故障录波图的电气量变化曲线，可以清楚地了解电力系 统的运行情况，并判断事故原因，为及时、正确处理事故 提供依据。
三、故障录波装置的发展 1、故障录波装置经历三个阶段：
第一阶段 – 机械—油墨 式故障录波装 置
第二阶段 – 机械—光电 式故障录波装 置
第三阶段 – 微机—数字 式故障录波装 置
电力系统故障录波装置
成庄工区 焦海君
教学目的：通过学习，使学员对故障录波装置的应用、发 展有简单了解，并在此基础之上理解、掌握故障录波装置 的硬件构成、装置各部分的操作方法。并通过典型故障波 形的分析，使大家具备初步分析故障波形的能力。
故障录波装置的硬件构成； 教学重点： 故障录波装置的操作说明；
110KV母线保护装置 110KV母线保护装置 110KV母线保护装置
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94
开关量（共96路） 157保护跳闸 3 157重合闸动作 7 156保护跳闸 11 156重合闸动作 15 153保护跳闸 19 153重合闸动作 23 155保护跳闸 27 155重合闸动作 31 154保护跳闸 35 154重合闸动作 39 150保护跳闸 43 150重合闸动作 47 51 55 59 63 110KV母线保护装置 67 110KV母线保护装置 110KV母线保护装置 71 110KV母线保护装置 110KV母线保护装置 75 79 83 87 91 95
开关量输入信号：可选择配置32路、64路、96路、128路、160路、192路
开关量，为空节点输入。 也就是说一块板子可以配置16路模拟量和32路开关量，在现场我们可以根
据现场需要采集的模拟量和开关量数量，选配不同数量的板子。
成庄110kV站分别配置了4块模拟量和开关量输入板，分别为AI0、 AI1、 AI2、 AI3和DI0、 DI1、 DI2、 DI3。但实际上站内需要接入的信号只有
模拟量实时监测
开关量实时监测
故障分析
对录波数据进行全面的分析处理是后台软件的重要功 能之一，分析处理的主要内容包括：故障前后模拟量、开 关量、有功、无功、系统频率的波形显示，时间标尺显示， 故障过程分析，任一时刻的有效值、瞬时值、谐波、相位、
序分量、频率、有功、无功、视在功率的显示等。这些功
能的实现能够满足事故后现场技术人员对故障分析处理的 需要。
图像操作
图像操作
显示方式
显示方式
相量分析
向量分析
单端测距
单端测距
3.3 系统配置及参数设置
参数设置选项包括：系统配置、模拟量、开关量、 线路参数、序分量、其它、串口。
系统配置
系统配置
模百度文库量参数设置
模拟量设置
开关量参数设置
开关量设置
线路参数设置
线路参数设置界面
序分量设置
序分量设置界面
四、故障录波装置的配置 •考虑：便于分析事故、便于寻找故障点、便于 了解系统中的主要设备、便于监视系统中的主 要设备。 •一般330KV及以上线路每回装一套 •220KV线路2-3回装一套 •110KV重要变电所出线3-4回装一套。
第二节
一、主要技术指标：
故障录波装置硬件构成
模拟量输入信号：可选择配置16路、32路、48路、64路、80路、96路模拟 量。
模拟量48路，开关量96路，所以分别备用了1个模拟量和一个开关量板子，
可以用于将来的扩展和更换用。 实际接入信号如下表所示：
模拟量（共48路） 1 5 110kVI段Ua 110kVII段Ua 2 6 110kVI段Ub 110kVII段Ub 3 7 110kVI段Uc 110kVII段Uc 4 8 110kVI段3Uo 110kVII段4Uo
2、微机故障录波装置主要优点 （1）功能完整，自成体系。
录波器具有16路模拟量输入、32路开关量输入，还可 以构成故障录波屏，具有扩展灵活、工作相对独立的特 点
（2）软件启动录波。
（3）录波时间长，录波完整、不间断。
（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 远传录波数据到调度中心进行分析处理。
（6）掉电保护功能。
掉电时，实时时钟及录波数据等信息不丢失。
（7）人机对话功能。
定值、时钟和各种操作指令均可通过面板上按键和显示器 进行直接的观察和操作。
系统配置、时钟设置、变比校正、参数设置、定值设定、故障记录
查询、实时模拟量波形显示、实时开关量显示、通道整定、启动量 屏蔽等。
后台机照片
第三节 故障录波装置的操作说明
3.1 前置机使用说明 3.2 后台机使用说明 3.3 系统配置及参数设置
前置机前面板图
前置机背视图
3.2 后台机使用说明
主要功能选项包括：实时监视、故障分析、 时钟设置、参数设置、通道整定。
9 13 17
21 25 29 33 37 41 45
电压3 Ua 157 Ia 156 Ia
153 Ia 155 Ia 154 Ia 备用 Ia 分段电流 Ia 备用电流1 Ia 备用电流2 Ia
10 14 18
22 26 30 34 38 42 46
电压3 Ub 157 Ib 156 Ib
153 Ib 155 Ib 154 Ib 备用 Ib 分段电流 Ib 备用电流1 Ib 备用电流2 Ib
通讯模块
通讯板是前置机与后台机之间进行数据 交换的桥梁，通过通讯板的同步串口，完成
两者之间的数据交换。
2、后台机
后台机采用工控机并加扩展的通讯板组成。是故障录波器的数据
处理和交换中心，主要完成数据的分析及处理、数据存盘、故障测
距、故障分析结果打印、数据远传、向上级站联网通讯、通讯规约 转换及数据格式转换等功能。除此之外还具有以下基本菜单功能：
11 15 19
23 27 31 35 39 43 47
电压3 Uc 157 Ic 156 Ic
153 Ic 155 Ic 154 Ic 备用 Ic 分段电流 Ic 备用电流1 Ic 备用电流2 Ic
12 16 20
24 28 32 36 40 44 48
电压3 3Uo 157 3Io 156 3Io
第四节 故障录波装置的应用
在讲故障分析之前，大家先看几张典型的故障录波图，毕竟后续所有的 故障分析都是在这几张图上进行的，或是在这个平台上进行的。
模拟量录波图
开关量录波图
故障分析报告
故障分析报告
故障分析报告
故障分析报告
四、故障录波图读图方法
故障波形图中读取准确事件时间 故障分析简报根据相关量的开入时刻给出了各事件发生的 时间。由保护自动给出的分析报告，有时并不十分准确。如断 路器跳开或合上时间，一般来自断路器位置触点。断路器位置 触点与主触头并不精确同步，会有一定时差。此外，给出的信 息不一定完整。 因此往往需要从波形图中直接读取各事件的相对时间，即 以电流或电压波形变化比较明显的时刻为基准，读取各事件发 生的相对时间。因为电流变大和电压变小时刻可较准确判断为 故障已发生; 故障电流消失和电压恢复正常的时刻可判断为故 障已切除。以以下故障波形图为例说明读取准确事件时间的方 法。
前置机照片（前后，后面重点说接入信号）
智能A/D采样模块
输入装置的模拟量和开关量信号分别经电磁
隔离和光电隔离进入前置机，由智能A/D板完成
对模拟量和开关量的数据采集、预处理并通过双
开RAM实现与管理CPU之间的数据交换。
管理板模块
管理CPU板为数据管理机，带有一个大容
量掉电保持RAM，主要完成部分故障启动判断、
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96
157装置报警 156装置报警
153装置报警
155装置报警 154装置报警 150装置报警
110KV母线保护装置 110KV母线保护装置
启动方式： 相电流越限； 相电压欠压、过压越限； 相电压、零序电压突变量； 相电流突变量； 正序、负序、零序分量启动； 频率越限； 电流变差启动； 开关量变位启动； 手动启动； 远方启动。 工作环境： 正常工作温度：0℃至+45℃；
典型故障波形的分析。
1
2 3
概述 故障录波装置的硬件构成
录波装置的操作说明
4
典型波形的分析
第一节
概 述
一、故障录波装置的应用场所 故障录波装置主要用于发电厂、220KV及以上变 电所和110KV重要变电所，便于分析电力系统故障 及继电保护和安全自动装置在事故过程中的动作情 况，迅速判断线路故障的位置
极限工作温度：-10℃至+50℃。
硬件构成
硬件系统全部采用模块化设计，装置硬件主要由 前置机、后台机、变送箱三部分组成。
故障录波屏前视图
故障录波屏后视图
故障录波屏端子排图-模拟量端子排
故障录波屏端子排图-开关量端子排
1、前置机
前置机采用插件式结构，包括管理CPU板、智能A/D板、 开关量输入板、装置信号板、电源板。每块A/D板可管理16 路模拟量和32路开关量。 A/D板的数量可根据用户不同的 要求而配置，前置机最多可管理6块A/D板。 前置机主要用以实现数据采集、数据预处理、存储管 理、启动判断、频率跟踪、同步时序控制、时钟管理及通 过同步串行口与后台数据处理部分的通讯功能等。
153 3Io 155 3Io 154 3Io 备用 3Io 分段电流 3Io 备用电流1 3Io 备用电流2 3Io
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93
157断路器位置 157保护装置异常 156断路器位置 156保护装置异常 153断路器位置 153保护装置异常 155断路器位置 155保护装置异常 154断路器位置 保护装置异常 150断路器位置 150保护装置异常 低频减载保护动作
故障分析界面
故障查询
系统提供四种故障查询的方法，供用户方便的进行故障检索：
故障查询界面
1）直接打开故障文件：所有故障文件都存放于C盘固定文件夹中，
故障文件是以故障发生的时间来命名的，通过故障发生时间来提取故 障文件； 2）根据故障档案进行故障查询：故障发生后，系统将故障分析的结 果形成一条简要的档案记录，归入故障档案文件中，具体包括线路名 称、故障类型等，通过故障档案可以提取故障文件； 3）按日期进行故障查询：可以按照故障日期以及时间范围的方式来 查找故障文件； 4）按跳闸选择故障：将设置时间范围内，具有断路器跳闸的故障文 件筛选出来，供故障查询。
二、故障录波装置的作用
（1）为正确分析事故原因、及时处理事故提供重要依据。
（2）帮助寻找故障点，加快处理事故进程，减轻巡线人 员劳动强度。
根据装置记录的数据或波形，可以推算出一次电流、电 压数值，由此计算出故障点位置，使巡线范围大大缩小， 省时、省力，对迅速恢复供电具有重要的作用。
（3）分析评价继电保护及自动装置的动作情况，及时发 现设备缺陷，以便消除事故隐患。 根据录波资料，可以正确评价继保和自动装置工作情 况（正确动作、误动、拒动），同时，真实记录了断路器 的情况（跳、合闸时间，拒动、跳跃、断相等），可发现 断路器存在的问题，消除隐患。实际上，故障录波装置就 是用二次值反映一次系统的实际运行工况，是缩小了的一 次电力系统。一次系统的所有状况理论上都可以在故障录 波装置上分析出来。）
显示切换
显示切换
1）模拟量波形分析：显示故障前后模拟量波形； 2）开关量波形分析：显示故障前后开关量波形； 3）有功功率波形分析：显示故障前后有功功率波形； 4）无功功率波形分析：显示故障前后无功功率波形； 5）系统频率波形分析：显示故障前后频率变化波形； 6）故障分析：显示故障分析结果。包括：故障发生日期， 故障启动量，故障前电压、电流的有效值，故障后第一周 波电压、电流有效值。
（4）了解系统运行情况，迅速处理事故。 从故障录波图的电气量变化曲线，可以清楚地了解电力系 统的运行情况，并判断事故原因，为及时、正确处理事故 提供依据。
三、故障录波装置的发展 1、故障录波装置经历三个阶段：
第一阶段 – 机械—油墨 式故障录波装 置
第二阶段 – 机械—光电 式故障录波装 置
第三阶段 – 微机—数字 式故障录波装 置
电力系统故障录波装置
成庄工区 焦海君
教学目的：通过学习，使学员对故障录波装置的应用、发 展有简单了解，并在此基础之上理解、掌握故障录波装置 的硬件构成、装置各部分的操作方法。并通过典型故障波 形的分析，使大家具备初步分析故障波形的能力。
故障录波装置的硬件构成； 教学重点： 故障录波装置的操作说明；
110KV母线保护装置 110KV母线保护装置 110KV母线保护装置
2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94
开关量（共96路） 157保护跳闸 3 157重合闸动作 7 156保护跳闸 11 156重合闸动作 15 153保护跳闸 19 153重合闸动作 23 155保护跳闸 27 155重合闸动作 31 154保护跳闸 35 154重合闸动作 39 150保护跳闸 43 150重合闸动作 47 51 55 59 63 110KV母线保护装置 67 110KV母线保护装置 110KV母线保护装置 71 110KV母线保护装置 110KV母线保护装置 75 79 83 87 91 95
开关量输入信号：可选择配置32路、64路、96路、128路、160路、192路
开关量，为空节点输入。 也就是说一块板子可以配置16路模拟量和32路开关量，在现场我们可以根
据现场需要采集的模拟量和开关量数量，选配不同数量的板子。
成庄110kV站分别配置了4块模拟量和开关量输入板，分别为AI0、 AI1、 AI2、 AI3和DI0、 DI1、 DI2、 DI3。但实际上站内需要接入的信号只有
模拟量实时监测
开关量实时监测
故障分析
对录波数据进行全面的分析处理是后台软件的重要功 能之一，分析处理的主要内容包括：故障前后模拟量、开 关量、有功、无功、系统频率的波形显示，时间标尺显示， 故障过程分析，任一时刻的有效值、瞬时值、谐波、相位、
序分量、频率、有功、无功、视在功率的显示等。这些功
能的实现能够满足事故后现场技术人员对故障分析处理的 需要。
图像操作
图像操作
显示方式
显示方式
相量分析
向量分析
单端测距
单端测距
3.3 系统配置及参数设置
参数设置选项包括：系统配置、模拟量、开关量、 线路参数、序分量、其它、串口。
系统配置
系统配置
模百度文库量参数设置
模拟量设置
开关量参数设置
开关量设置
线路参数设置
线路参数设置界面
序分量设置
序分量设置界面
四、故障录波装置的配置 •考虑：便于分析事故、便于寻找故障点、便于 了解系统中的主要设备、便于监视系统中的主 要设备。 •一般330KV及以上线路每回装一套 •220KV线路2-3回装一套 •110KV重要变电所出线3-4回装一套。
第二节
一、主要技术指标：
故障录波装置硬件构成
模拟量输入信号：可选择配置16路、32路、48路、64路、80路、96路模拟 量。
模拟量48路，开关量96路，所以分别备用了1个模拟量和一个开关量板子，
可以用于将来的扩展和更换用。 实际接入信号如下表所示：
模拟量（共48路） 1 5 110kVI段Ua 110kVII段Ua 2 6 110kVI段Ub 110kVII段Ub 3 7 110kVI段Uc 110kVII段Uc 4 8 110kVI段3Uo 110kVII段4Uo
2、微机故障录波装置主要优点 （1）功能完整，自成体系。
录波器具有16路模拟量输入、32路开关量输入，还可 以构成故障录波屏，具有扩展灵活、工作相对独立的特 点
（2）软件启动录波。
（3）录波时间长，录波完整、不间断。
（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 远传录波数据到调度中心进行分析处理。
（6）掉电保护功能。
掉电时，实时时钟及录波数据等信息不丢失。
（7）人机对话功能。
定值、时钟和各种操作指令均可通过面板上按键和显示器 进行直接的观察和操作。
系统配置、时钟设置、变比校正、参数设置、定值设定、故障记录
查询、实时模拟量波形显示、实时开关量显示、通道整定、启动量 屏蔽等。
后台机照片
第三节 故障录波装置的操作说明
3.1 前置机使用说明 3.2 后台机使用说明 3.3 系统配置及参数设置
前置机前面板图
前置机背视图
3.2 后台机使用说明
主要功能选项包括：实时监视、故障分析、 时钟设置、参数设置、通道整定。
9 13 17
21 25 29 33 37 41 45
电压3 Ua 157 Ia 156 Ia
153 Ia 155 Ia 154 Ia 备用 Ia 分段电流 Ia 备用电流1 Ia 备用电流2 Ia
10 14 18
22 26 30 34 38 42 46
电压3 Ub 157 Ib 156 Ib
153 Ib 155 Ib 154 Ib 备用 Ib 分段电流 Ib 备用电流1 Ib 备用电流2 Ib