浅析故障录波器的应用.docx

浅析故障录波器的应用 当今，电力已作为现代社会的主要能源，与国民经济建设和人民生活有着极为密切的关系，供电不稳定，特别是大面积停电事故所造成的经济损失和社会影响是十分严重的，电力系统的各种故障造成的影响也更为严重，所以这就要求在电力系统发生故障后，检测设备及运行人员能迅速对故障的性质及相关情况作出判断，从而能尽快处理并排除故障，迅速恢复系统的正常运行，以减小故障对电力系统及用户带来的损失。 1 故障录波器原理 1.1 故障录波器的结构和工作原理 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 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。 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 （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。 （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： 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。 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 o180 o 之间变化，但有零序电流出现，如图2 所示。 图2 AB 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； (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。 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。 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，下面根据某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5某线发生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。 图4 顺序重合闸线路录波图 3.2 转换性故障的波形分析 图5 安康某线发生故障转另外一相故障时捕获的波形，某线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。判断为某线发生A 相单相接地转C 相单相接地故障的转换性复合故障。 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。 (1) 加强巡视，定期对故障录波器进行手动触发及远传试验，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，建立录波器远传周期计划表，同时利用系统维护的机会，请故障录波器厂家人员现场讲解。 (4)制定预案，在相关预案中加入故障录波器故