故障錄波器與故障波形分析

故障錄波器及典型故障波形分析,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,現(xiàn)場保護的動作信號來自于調(diào)度員的匯報,故障錄波器的錄波圖,保護裝置內(nèi)部動作事件報告和動作波行圖,繼電保護故障信息,電網(wǎng)事故分析,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,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。,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)在以下三個方面：1、系統(tǒng)發(fā)生故障，保護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行測距，同時給出能否強送的依據(jù),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,3、繼電保護裝置有不正確動作行為繼電保護裝置誤動造成無故障跳閘系統(tǒng)有故障但保護裝置拒動系統(tǒng)有故障但保護動作行為不符合預(yù)先設(shè)計利用故障錄波器記錄下來的保護動作事件量和開關(guān)副接點狀態(tài)信息找出保護不正確動作的原因，必要時通過計算工具進行模擬計算分析,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)送至遠方主站，通過分析軟件的處理對波形進行分析和計算，從而對故障性質(zhì)故障發(fā)生點的距離故障的嚴重程度進行準確地判斷。,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,再送入計算機,由CPU處理后存入存儲器,進行檢測計算,探測故障。斷路器位置及保護動作情況經(jīng)開關(guān)量輸入接口變成電信號,再經(jīng)隔離之后,成組進入CPU處理存儲。在正常情況下,對電壓電流只進行采集,對開關(guān)只進行掃描。當有故障發(fā)生時,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,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。,四、故障錄波器之裝置特點,1、集故障錄波與測距、實時監(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)生大擾動時的時刻：年、月、日、時、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)實時監(jiān)測，可實時顯示電壓、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,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；手動及遠方啟動。,四、故障錄波器之裝置特點,3、其他滿足電力部部頒標準模塊化結(jié)構(gòu)，硬件設(shè)計先進強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準確的系統(tǒng)時間背插式組屏和USB接口,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重，因此，為了較真實地記錄故障的暫態(tài)過程，錄波器要有較高的采樣速率。電力行業(yè)標準規(guī)定，故障錄波器的采樣速率應(yīng)達到5kHz。但高的采樣速率，則要使用較多的存儲空間，同時在進行數(shù)據(jù)傳輸時，要花費更長的時間，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),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)的準確度。對于不同位數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器，在量度同一個幅值的模擬量時，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),3、最大故障電流記錄能力該指標用來保證在系統(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，同時在極小電流時又要能用一定的精度。該指標有時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),4、錄波記錄時間故障錄波器被觸發(fā)后，將根據(jù)事先設(shè)定的錄波時間采集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)。這幾個時段有：故障前記錄時間，這部分錄波數(shù)據(jù)主要是用來進行故障定位計算時使用。觸發(fā)時段：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，故障后進行故障定位和其他電氣量計算使用的主要是這部分數(shù)據(jù)。故障后時段：這個時段主要記錄系統(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),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：St=00.0000t（s）模擬量采樣時段順序時段：系統(tǒng)大擾動開始前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時間為40ms100ms可調(diào)。采樣頻率10kHz、5kHz、2kHz、1kHz可設(shè)。時段：系統(tǒng)大擾動后初期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時間200ms2000ms可調(diào)。采樣頻率同A段。時段：系統(tǒng)大擾動后中期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時間1.0s10s可調(diào)。數(shù)據(jù)輸出速率1kHz、0.5kHz、0.25kHz可設(shè)。時段：系統(tǒng)動態(tài)過程數(shù)據(jù)，不定長錄波，錄波時間最長為30min，數(shù)據(jù)輸出速率50Hz，10Hz，1Hz可設(shè)，輸出為有效值。,系統(tǒng)大擾動開始時刻,五、故障錄波器之主要參數(shù),5.2、不定長錄波的實現(xiàn),1）非振蕩故障啟動a)第一次啟動，按ABCD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點重新開始ABCD順序錄波。2）自動終止記錄條件同時符合如下條件時，則自動停止記錄：a)記錄時間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時刻開始沿ABCD時段順序錄波，并延長D時段，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。,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，同時有零序電壓出現(xiàn)。兩相之間故障，兩個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，兩個故障相的電流突變增大，但兩個電流之間的相位有角度差，變化范圍隨過渡電阻的不同在60180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,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為0，但有很大的零序電壓。重合成功。三相電流恢復(fù)正常負荷電流，三相電壓恢復(fù)對稱。,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、保護動作時間和故障切除時間3、故障電流和故障電壓4、重合時間以及是否重合成功5、詳細的保護動作情況6、完成附屬功能（測距、阻抗軌跡、相量以及諧波分析等）,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際應(yīng)用過程中經(jīng)常出現(xiàn)保護管理機調(diào)不到故障波形的故障，嚴重影響了故障波形的分析，在系統(tǒng)發(fā)生故障時將影響對故障性質(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）保護管理機與故障錄波器之間通信中斷（2）保護管理機死機導(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,采取措施（1）加強巡視：定期對故障錄波器進行手動觸發(fā)，檢驗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，在保護管理機不能調(diào)閱故障錄波器的波形時，采用筆記本電腦調(diào)閱方式，對故障進行及時的分析和判斷。,七、故障錄波器在應(yīng)用中存在的問題及措施,采取措施（續(xù)）（3）加強培訓(xùn)：利用系統(tǒng)維護的機會，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的應(yīng)急方案。通過這些措施實施，故障錄波器的故障率得到了降低，從而保證在系統(tǒng)發(fā)生故障時第一時間內(nèi)及時調(diào)閱到波形進行分析，提高了事故處理效率。,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：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。,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,2011年07月17日興瑤站110kV興布乙線C相接地,單相（A相）永久性故障波形圖,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：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,3、兩相短路故障,根