故障錄波器與故障波形分析課件

故障錄波器

及典型故障波形分析故障錄波器

及典型故障波形分析1背景電網(wǎng)事故的一般處理程序電網(wǎng)事故判斷電網(wǎng)事故處理電網(wǎng)事故分析背景電網(wǎng)事故判斷電網(wǎng)事故處理電網(wǎng)事故分析2現(xiàn)場保護(hù)的動作信號－－來自于調(diào)度員的匯報(bào)故障錄波器的錄波圖保護(hù)裝置內(nèi)部動作事件報(bào)告和動作波行圖繼電保護(hù)故障信息電網(wǎng)事故分析現(xiàn)場保護(hù)的動作信號－－來自于調(diào)度員的匯報(bào)故障錄波器的錄波圖保3內(nèi)容一、故障錄波器的概念二、故障錄波器的功能三、故障錄波器的原理四、故障錄波器之裝置特點(diǎn)五、故障錄波器的主要參數(shù)六、故障錄波器的技術(shù)分析七、故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題及措施八、典型故障波形的分析內(nèi)容一、故障錄波器的概念4一、故障錄波器之概念故障錄波器是電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時(shí)能自動記錄的一種裝置,它可以記錄因短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統(tǒng)電流、電壓及其導(dǎo)出量,如有功、無功以及系統(tǒng)頻率的全過程變化現(xiàn)象。一、故障錄波器之概念故障錄波器是電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時(shí)能自5二、故障錄波器之功能按照電力系統(tǒng)發(fā)生故障的不同情況，對應(yīng)于錄波器的作用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：1、系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)動作正確利用故障錄波器記錄下來的電流電壓量對故障線路進(jìn)行測距，同時(shí)給出能否強(qiáng)送的依據(jù)

二、故障錄波器之功能按照電力系統(tǒng)發(fā)生故6二、故障錄波器之功能2、電力系統(tǒng)元件發(fā)生不明原因跳閘

利用故障錄波器記錄下來的電流電壓量判斷出是否無故障跳閘

查明原因，馬上恢復(fù)送電二、故障錄波器之功能2、電力系統(tǒng)元件發(fā)生不明原因跳閘查明原因7二、故障錄波器之功能3、繼電保護(hù)裝置有不正確動作行為繼電保護(hù)裝置誤動造成無故障跳閘系統(tǒng)有故障但保護(hù)裝置拒動系統(tǒng)有故障但保護(hù)動作行為不符合預(yù)先設(shè)計(jì)

利用故障錄波器記錄下來的保護(hù)動作事件量和開關(guān)副接點(diǎn)狀態(tài)信息找出保護(hù)不正確動作的原因，必要時(shí)通過計(jì)算工具進(jìn)行模擬計(jì)算分析

二、故障錄波器之功能3、繼電保護(hù)裝置有不正確動作行為8三、故障錄波器之原理故障錄波器

用來記錄電力系統(tǒng)中電氣量和非電氣量以及開關(guān)量的自動記錄裝置，通過記錄和監(jiān)視系統(tǒng)中模擬量和事件量來對系統(tǒng)中發(fā)生的故障和異常等事件生成故障波形儲存并發(fā)送至遠(yuǎn)方主站，通過分析軟件的處理對波形進(jìn)行分析和計(jì)算，從而對故障性質(zhì)故障發(fā)生點(diǎn)的距離故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行準(zhǔn)確地判斷。三、故障錄波器之原理故障錄波器9三、故障錄波器之原理動作原理由電壓互感器、電流互感器提供的電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器,將模擬量變?yōu)閿?shù)字量,再送入計(jì)算機(jī),由CPU處理后存入存儲器,進(jìn)行檢測計(jì)算,探測故障。斷路器位置及保護(hù)動作情況經(jīng)開關(guān)量輸入接口變成電信號,再經(jīng)隔離之后,成組進(jìn)入CPU處理存儲。在正常情況下,對電壓電流只進(jìn)行采集,對開關(guān)只進(jìn)行掃描。當(dāng)有故障發(fā)生時(shí),CPU采集到電流電壓突變量,或過電流、過電壓、零序電流、開關(guān)狀態(tài)變化等信號時(shí),啟動故障錄波。由于數(shù)據(jù)采集是連續(xù)的,故可將故障前一定時(shí)段的數(shù)據(jù)和故障后的全部數(shù)據(jù)采集,送入RAM。然后存入磁盤,由離線分析程序顯示出波形曲線圖、一次/二次錄波值等。三、故障錄波器之原理動作原理10四、故障錄波器之裝置特點(diǎn)1、集故障錄波與測距、實(shí)時(shí)監(jiān)測和電能質(zhì)量分析為一體不定長動態(tài)錄波和故障測距，測距精度優(yōu)于2%；記錄系統(tǒng)發(fā)生大擾動時(shí)的時(shí)刻：年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒；記錄系統(tǒng)發(fā)生大擾動前后各輸入量(電流、電壓、高頻、開關(guān)狀態(tài)等)的變化過程；電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測，可實(shí)時(shí)顯示電壓、電流波形及系統(tǒng)的有功/無功功率、相角；故障分析和電能質(zhì)量分析；功角、相角測量；記錄油溫、壓力等非電氣量的變化；記錄保護(hù)和其它自動裝置的動作情況；連續(xù)慢掃描。四、故障錄波器之裝置特點(diǎn)1、集故障錄波與測距、實(shí)時(shí)監(jiān)測和電能11四、故障錄波器之裝置特點(diǎn)2、錄波啟動方式越限啟動量優(yōu)于±2％，突變啟動量優(yōu)于±5％；任一路模擬量均可設(shè)置為突變量啟動和越限啟動（含過量和低量啟動）；相、序量突變量和越限啟動；開關(guān)量變位或上跳變、下跳變啟動；手動及遠(yuǎn)方啟動。四、故障錄波器之裝置特點(diǎn)2、錄波啟動方式12四、故障錄波器之裝置特點(diǎn)3、其他滿足電力部部頒標(biāo)準(zhǔn)模塊化結(jié)構(gòu)，硬件設(shè)計(jì)先進(jìn)強(qiáng)大的軟件功能完備的通訊功能和網(wǎng)絡(luò)功能抗電磁干擾能力強(qiáng)準(zhǔn)確的系統(tǒng)時(shí)間背插式組屏和USB接口四、故障錄波器之裝置特點(diǎn)3、其他13五、故障錄波器之主要參數(shù)1、采樣速率采樣速率的高低決定了錄波器對高次諧波的記錄能力，在系統(tǒng)發(fā)生故障之初，故障波形的高次諧波非常嚴(yán)重，因此，為了較真實(shí)地記錄故障的暫態(tài)過程，錄波器要有較高的采樣速率。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，故障錄波器的采樣速率應(yīng)達(dá)到5kHz。但高的采樣速率，則要使用較多的存儲空間，同時(shí)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，要花費(fèi)更長的時(shí)間，這很不利于故障后的快速分析故障。五、故障錄波器之主要參數(shù)1、采樣速率14五、故障錄波器之主要參數(shù)2、A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定了錄波器記錄數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。對于不同位數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器，在量度同一個(gè)幅值的模擬量時(shí)，顯然高位數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器的每格所代表的值要比低位數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器小，也就是說分辨率比較高，這樣就可以具有較高的精度，保證所有通道采樣的一致性。五、故障錄波器之主要參數(shù)2、A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)15五、故障錄波器之主要參數(shù)3、最大故障電流記錄能力該指標(biāo)用來保證在系統(tǒng)最大短路電流下能夠完整地記錄故障過程，不發(fā)生削波，同時(shí)在極小電流時(shí)又要能用一定的精度。該指標(biāo)有時(shí)還影響到錄波器啟動定值的靈敏度。五、故障錄波器之主要參數(shù)3、最大故障電流記錄能力16五、故障錄波器之主要參數(shù)4、錄波記錄時(shí)間故障錄波器被觸發(fā)后，將根據(jù)事先設(shè)定的錄波時(shí)間采集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)。這幾個(gè)時(shí)段有：故障前記錄時(shí)間，這部分錄波數(shù)據(jù)主要是用來進(jìn)行故障定位計(jì)算時(shí)使用。觸發(fā)時(shí)段：這部分錄波數(shù)據(jù)記錄的是故障發(fā)生的前期過程，含有較多的暫態(tài)分量，故障后進(jìn)行故障定位和其他電氣量計(jì)算使用的主要是這部分?jǐn)?shù)據(jù)。故障后時(shí)段：這個(gè)時(shí)段主要記錄系統(tǒng)在故障結(jié)束后系統(tǒng)的情況，這段數(shù)據(jù)主要關(guān)心的是變化過程。五、故障錄波器之主要參數(shù)4、錄波記錄時(shí)間17五、故障錄波器之主要參數(shù)5、錄波數(shù)據(jù)采樣及記錄方式5.1模擬量采樣方式模擬量采樣及記錄方式按下圖執(zhí)行：

S

t=00.0000t（s）模擬量采樣時(shí)段順序Ａ?xí)r段：系統(tǒng)大擾動開始前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間為40ms～100ms可調(diào)。采樣頻率10kHz、5kHz、2kHz、1kHz可設(shè)。Ｂ時(shí)段：系統(tǒng)大擾動后初期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間200ms～2000ms可調(diào)。采樣頻率同A段。Ｃ時(shí)段：系統(tǒng)大擾動后中期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間1.0s～10s可調(diào)。數(shù)據(jù)輸出速率1kHz、0.5kHz、0.25kHz可設(shè)。Ｄ時(shí)段：系統(tǒng)動態(tài)過程數(shù)據(jù)，不定長錄波，錄波時(shí)間最長為30min，數(shù)據(jù)輸出速率50Hz，10Hz，1Hz可設(shè)，輸出為有效值。A

B

C

D系統(tǒng)大擾動開始時(shí)刻五、故障錄波器之主要參數(shù)5、錄波數(shù)據(jù)采樣及記錄方式ABC18五、故障錄波器之主要參數(shù)5.2、不定長錄波的實(shí)現(xiàn)1）非振蕩故障啟動a)第一次啟動，按A→B→C→D順序錄波；b)除A、B段外，如果正在錄波又出現(xiàn)一次啟動，則錄波立即回到S點(diǎn)重新開始A→B→C→D順序錄波。2）自動終止記錄條件同時(shí)符合如下條件時(shí)，則自動停止記錄：a)記錄時(shí)間＞3s；b)所有啟動量全部復(fù)歸。5.3特殊記錄方式如果出現(xiàn)長期的電壓、頻率越限或電流振蕩，則由S時(shí)刻開始沿ABCD時(shí)段順序錄波，并延長D時(shí)段，直至所有起動量全部復(fù)歸或振蕩停息。其中頻率值測量精度不劣于±0.05Hz。五、故障錄波器之主要參數(shù)5.2、不定長錄波的實(shí)現(xiàn)1）非振蕩故19六、故障錄波器之技術(shù)分析各種故障情況下的波行特征：單相接地故障，故障相電流和零序電流大小相等且同相位，故障相電壓有一定程度減小，同時(shí)有零序電壓出現(xiàn)。兩相之間故障，兩個(gè)故障相的電流大小相等，方向相反，沒有零序電流。兩相接地故障，兩個(gè)故障相的電流突變增大，但兩個(gè)電流之間的相位有角度差，變化范圍隨過渡電阻的不同在60°－180°之間變化，但有零序電流出現(xiàn)。三相接地故障或不接地故障，三相電流同步增大，沒有零序電流和零序電壓。六、故障錄波器之技術(shù)分析各種故障情況下的波行特征：20六、故障錄波器之技術(shù)分析故障過程中的波形特征：故障相電流有明顯突變增大，電壓有一定程度減小，同時(shí)有零序電壓和零序電流出現(xiàn)在故障切除后，電流通道變?yōu)橐桓本€。如果是線路PT，在線路兩端故障均切除后故障相電壓變?yōu)?，零序電流變得很小或?yàn)?，但有很大的零序電壓。重合成功。三相電流恢復(fù)正常負(fù)荷電流，三相電壓恢復(fù)對稱。六、故障錄波器之技術(shù)分析故障過程中的波形特征：21六、故障錄波器之技術(shù)分析根據(jù)故障錄波圖能夠獲得的信息1、發(fā)生故障的電氣元件和故障類型2、保護(hù)動作時(shí)間和故障切除時(shí)間3、故障電流和故障電壓4、重合時(shí)間以及是否重合成功5、詳細(xì)的保護(hù)動作情況6、完成附屬功能（測距、阻抗軌跡、相量以及諧波分析等）六、故障錄波器之技術(shù)分析根據(jù)故障錄波圖能夠獲得的信息22七、故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題及措施故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題

故障錄波器在實(shí)際應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)保護(hù)管理機(jī)調(diào)不到故障波形的故障，嚴(yán)重影響了故障波形的分析，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)將影響對故障性質(zhì)的判斷，根據(jù)現(xiàn)場處理的情況有以下幾種原因?qū)е略摴收系陌l(fā)生：（1）保護(hù)管理機(jī)與故障錄波器之間通信中斷（2）保護(hù)管理機(jī)死機(jī)導(dǎo)致死數(shù)據(jù)（3）故障錄波器存儲單元損壞（4）故障錄波器軟件版本低導(dǎo)致數(shù)據(jù)溢出七、故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題及措施故障錄波器在應(yīng)用中存在23七、故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題及措施采取措施（1）加強(qiáng)巡視：定期對故障錄波器進(jìn)行手動觸發(fā)，檢驗(yàn)其是否在正常的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)工作不正常立即聯(lián)系處理。（2）采用備用方案：在筆記本電腦上安裝波形分析軟件，在保護(hù)管理機(jī)不能調(diào)閱故障錄波器的波形時(shí)，采用筆記本電腦調(diào)閱方式，對故障進(jìn)行及時(shí)的分析和判斷。七、故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題及措施采取措施24七、故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題及措施采取措施（續(xù)）（3）加強(qiáng)培訓(xùn)：利用系統(tǒng)維護(hù)的機(jī)會，請故障錄波器廠家人員現(xiàn)場講解。（4）制定預(yù)案：在相關(guān)預(yù)案中加入故障錄波器故障時(shí)的應(yīng)急方案。通過這些措施實(shí)施，故障錄波器的故障率得到了降低，從而保證在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)第一時(shí)間內(nèi)及時(shí)調(diào)閱到波形進(jìn)行分析，提高了事故處理效率。七、故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題及措施采取措施（續(xù)）25八、典型故障波形的分析1、單相接地短路故障根據(jù)分析的單相接地短路故障錄波圖得出以下特點(diǎn)：1）一相電流增大，一相電壓降低；出現(xiàn)零序電流、零序電壓2）電流增大、電壓降低為相同相別3）零序電流向位與故障電流同向，零序電壓與故障相電壓反向

根據(jù)以上分析，判斷為單相接地故障，故障相為接地電流明顯增大的那一相。八、典型故障波形的分析1、單相接地短路故障根據(jù)分析的單相接地261）一相電流增大，一相電壓降低；出現(xiàn)零序電流、零序電壓2）電流增大、電壓降低為相同相別3）零序電流向位與故障電流同向，零序電壓與故障相電壓反向2011年07月17日興瑤站110kV興布乙線C相接地1）一相電流增大，一相電壓降低；出現(xiàn)零序電流、零序電壓2027單相（A相）永久性故障波形圖單相（A相）永久性故障波形圖28八、典型故障波形的分析2、兩相接地短路故障根據(jù)分析兩相接地短路故障錄波圖得出以下特點(diǎn)：1）兩相電流增大，兩相電壓降低；出現(xiàn)零序電流、零序電壓2）電流增大、電壓降低為相同兩個(gè)相別3）零序電流向量為位于故障兩相電流間。根據(jù)以上特點(diǎn)分析判斷故障性質(zhì)為兩相接地短路，故障相為接地電流明顯增大的那兩相。八、典型故障波形的分析2、兩相接地短路故障根據(jù)分析兩相接地短29八、典型故障波形的分析3、兩相短路故障根據(jù)分析兩相接地短路故障錄波圖得出以下特點(diǎn)：1）兩相