电力系统故障录波基础知识

微机故障录波原理

一、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，如有功、无功以及系统频率的全过程变化现象。主要用于检测继电保护与安全自动装置的动作行为，了解系统暂态过程中系统中各电参量的变化规律，校核电力系统计算程序及模型参数的正确性。 

二、故障录波器的作用：    

正确分析事故原因并研究对策，同时可正确清楚的了解系统的情况，及时处理事故；

根据所录取的波形图，可以正确评价继电保护和自动装置工作的正确性，特别是对转换性故障更是如此；

根据录波图中示出的零序电流值，可以较正确的给出故障地点范围，便于寻找故障点；

分析研究振荡规律；

分析录波图可以发现继电保护和自动装置缺陷；

借助录波器，可实测系统参数以及监视系统的运行状态。

微机故障录波器的基本特点：

应当具有强大的数据采集功能；

可以采用分时多任务系统的实时信号处理技术；

可以具有计算机组网技术和管理机系统；

应当具有实时监视功能；

现场维护、调试方便；

录波数据具有统一、标准的输出格式，可以接入系统中其它分析系统，如综自、监控、故障信息联网系统等。

微机故障录波器的组成及原理

    微机型故障录波器主要包括了前置机和主机（后台机）两大部分。一台微机故障录波器可由一台主机和多台互为独立的前置机组成分布式结构。这种结构具有两大优点：一是避免局部故障而引起整套装置退出工作，便于维护和管理；二是对任一台前置机进行校验和维修，不会影响整套装置的运行。

1、前置机主要由中央处理器和一些外围电路组成，前置机的主要功能是交流数据采集。其中交流数据采集功能模块主要包括：变换器：一般分为模拟变换器和光电隔离变换器两大类型。变换器的作用主要有：电气隔离、幅度变换。

低通滤波器：低通滤波器的作用主要有：

一是滤除输入信号中的干扰信号，起抗干扰作用。

二是滤除高次谐波信号，降低输入信号的截止频率，使输出信号满足采样定理的要求，从而使数据采集的离散信号能如实反应输入信号中有用频率信号的变化情况。

采样保持器；A/D转换器；开关量信号的数据采集；中央处理器（CPU）；多路转换开关。

2、主机：主要由工控机、半导体固化盘和接口系统三大部分组成。其中接口系统主要功能有：与前置机通讯和信号的输出。

微机故障录波器的启动方式：

（1）模拟量启动：正序电流、正序电压（过电流、低电压）；负序电压、负序电流；零序电流、零序电压。

（2）开关量启动。

（3）手动启动。

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、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。

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。

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。

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。

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。