故障录波器技术

故障录波器技术2026/3/1311234录波器的引入及其功能录波器的一般工作原理和构成录波器的基本要求和标准基础波形分析2026/3/132“黑匣子”黑匣子是飞机上的记录仪器，是一种飞行数据记录仪。它能将飞机的高度、速度、航向、爬升下降率、格林尼治时间等等飞机系统工作状况和发动机工作参数等飞行参数都记录下来。能够在飞机损毁的情况下帮组调查人员分析事故原因，以便对事故作出正确的结论。2026/3/133变电站-发电厂的黑匣子—录波器反应实时状态的参数：基本参数：电流、电压、开关量，还有：有功、无功、非周期分量的初值及时间常数、系统频率变化

分析故障主要是指分析系统动态过程各参数量的变化规律。电力系统故障录波装置就是这样一种用作记录和分析电网故障的设备。2026/3/134故障处理流程第四步第三步第二步第一步1电网事故判断2电网事故处理34反措和改进3电网事故分析2026/3/135继电保护专业技术知识事故分析调度汇报信息故障录波器的信息资料保护装置的报文信息子站2026/3/136Ⅰ.故障录波器之功能按照电力系统发生故障的不同情况，对应于录波器的作用主要体现在：系统发生故障，保护动作正确

利用故障录波器记录下来的电流电压量对故障线路进行测距，同时给出能否强送的依据

2026/3/137Ⅰ.故障录波器之功能电力系统元件发生不明原因跳闸

利用故障录波器记录下来的电流电压及开关量判断出是否无故障跳闸

查明原因，马上恢复送电2026/3/138I.故障录波器之功能继电保护装置有不正确动作行为继电保护装置误动造成无故障跳闸系统有故障但保护装置拒动系统有故障但保护动作行为不符合预先设计利用故障录波器记录下来的保护动作事件量和开关接点状态信息找出保护不正确动作的原因，必要时通过计算工具进行模拟计算分析Ⅱ.故障录波器的构成通常包括三部分：辅助变换、前置机、后台机一般位于屏后，实现A/D转换标配打印机、USB接口用于数据采集和启动，将信息传到后台机数据处理和管理深圳双合SH20002026/3/1310录波屏后实拍2026/3/1311Ⅱ.故障录波器之原理

160路开关量

16bitADC

可编程逻辑器件

SDRAM

64MBytes

ADSP

大规模可编程门阵列FPGA

80路模拟量

FLASH

512MBytes

32位嵌入式CPU

运行VxWorks

硬盘

高速以太网

COM1COM2PRNLAN1LAN2LAN3

录波单元

调度调度或子站以太网交换机

信息子站

RS232

RS422/485

录波管理机32位DSP板32位CPU板16bitADC

GPS

2026/3/1312Ⅱ.故障录波器之原理录波器起动方式目的：能满足各种故障情况下可靠起动故障录波器。模拟量起动：​按相设置的过电流、低电压起动；按相设置的电流突变起动、零序过流和突变起动；负序电流起动。开关量起动：​所有保护的跳闸出口信号；所有开关的副接点变位信号。Ⅲ.故障录波器的基本要求1、录波数据的安全性完整性机要性可用性2026/3/1314Ⅲ.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、录波器的启动方式要求（1）电流电压幅值、变化量及频率的越限；（2）外部触发启动，如动作节点、断路器位置；（3）直流变化量；（4）手动启动；（5）启动前应有一定的信息记录宽度2026/3/1315Ⅲ.故障录波器的基本要求5、数据记录格式及网络功能6、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2026/3/1316Ⅲ.故障录波器之指标评价录波器的常用指标采样速率－采样速率的高低决定了录波器对高次谐波的记录能力，标准规定不低于5KHz，工程中一般使用3200Hz，即每周波采样64点。A/D转换器位数－A/D转换器的位数决定了录波器记录数据的准确度。高档的录波器使用12位A/D，且每个通道使用一个2026/3/1317Ⅲ.故障录波器之指标评价录波器的常用指标最大故障电流记录能力录波记录时间故障前故障时故障切除后－非全相时期重合系统振荡稳态数据，一般不小于2周波。高采样速率暂态数据，高采样速率。记录时间0.2秒高速或低速采样，记录时间大于重合闸动作时间重合成功，经预先设定的最大记录时间后停止录波，一般设定2秒重合于故障，重新开始一个记录过程长时间的完整记录，保证数据的完整性2026/3/1318Ⅲ.故障录波器之配置原则模拟量和开关量之比为1:3或1:4配置，以保证有足够的通道接入开关量。模拟量包含直流电压监测。必须接入录波器的开关量：按相接入每个开关的辅助接点，设置为在开关有闭合变为分闸时启动录波器。直接作用于跳闸线圈的保护装置的跳闸出口接点，有分相出口的要按相接入。有关的告警信息：高频保护的收、发信信号，DTT信号，差动保护的通道告警信号，保护装置故障信号、失电信号，PT/CT断线信号。主变的非电气量保护仅接入能够跳闸的信号，而大量的告警信号不需要接入。Ⅲ.故障录波器之配置原则选用嵌入式的故障录波器，通信控制单元不依赖于硬盘或后台机录波器能够按规约方式向录波器主站或保护子站上传录波文件。配置专用的母线故障录波器，确保一条母线的所有开关接入同一台录波器变压器模拟量的接入－四侧一般每两串配一台录波器，如主变直接挂在母线上，可以单独配置一台2026/3/1320IV.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。Ⅳ.录波的基础知识点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。2026/3/1322IV.录波的基础知识点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Ⅳ.基础波型2026/3/1324IV.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。Ⅳ.简单故障分析基础基础---对称分量法单相接地故障—故障相电流与零序电流大小相等，方向相同。故障相电压有大幅度降低，最低接近于零。2026/3/1326IV.简单故障分析基础相间故障：故障相电压大小相等，相位相同。非故障相电压等于两个故障相电压之和。明显特征：无零序分量；电流相位基本相反，但数值相等两相接地故障：有两相电流突变增大，有零序电流出现。Ⅳ.实例分析单相接地故障2026/3/1328Ⅳ.实例分析单相故障的特点2026/3/1329分析单相接地故障录波图要点：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、电压降低为同一相别。3、零序电流相位与故障相电流同向，零序电压与故障相电压反向。4、故障相电压超前故障相电流约80度左右；零序电流超前零序电压约110度左右。对于分析录波图，第4条是非常重要的，对于单相故障，故障相电压超前故障相电流约80度左右；对于多相故障，则是故障相间电压超前故障相间电流约80度左右；"80度左右"的概念实际上就是短路阻抗角，也即线路阻抗角。Ⅳ.实例分析两相短路故障波形及典型的向量图2026/3/1330Ⅳ.实例分析两相短路故障典型向量图特点分析2026/3/1331两相电流增大，两相电压降低；没有零序电流、零序电压。电流增大、电压降低为相同两个相别。两个故障相电流基本反向。故障相间电压超前故障相间电流约80度左右。若两相短路故障出现不符合上述条件情况，那么需要仔细分析，查找二次回路是否存在问题。比如说有一条线路正常运行时负荷电流基本没有，发生故障后保护拒动。Ⅳ.实例分析两相短路故障接线错误分析2026/3/1332Ⅳ.实例分析三相短路波形2026/3/1333Ⅳ.实例分析三相短路向量图2026/3/1334Ⅳ.三相短路分析要点2026/3/1335Ⅳ.关于故障后应该出的信息单相故障两套主保护的单相跳闸信号，两套后备保护动作信号，差动动作信号，