變電站故障錄波裝置培訓(xùn)課件

1、電力系統(tǒng)故障錄波裝置,教學(xué)重點(diǎn)：,故障錄波裝置的硬件構(gòu)成； 故障錄波裝置的操作說明； 典型故障波形的分析。,教學(xué)目的：通過學(xué)習(xí)，使學(xué)員對(duì)故障錄波裝置的應(yīng)用、發(fā)展有簡(jiǎn)單了解，并在此基礎(chǔ)之上理解、掌握故障錄波裝置的硬件構(gòu)成、裝置各部分的操作方法。并通過典型故障波形的分析，使大家具備初步分析故障波形的能力。,概述,故障錄波裝置的硬件構(gòu)成,錄波裝置的操作說明,典型波形的分析,一、故障錄波裝置的應(yīng)用場(chǎng)所,第一節(jié) 概 述,故障錄波裝置主要用于發(fā)電廠、220KV及以上變電所和110KV重要變電所，便于分析電力系統(tǒng)故障及繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置在事故過程中的動(dòng)作情況，迅速判斷線路故障的位置,二、故障錄波裝置的作

2、用,（1）為正確分析事故原因、及時(shí)處理事故提供重要依據(jù)。,（2）幫助尋找故障點(diǎn)，加快處理事故進(jìn)程，減輕巡線人 員勞動(dòng)強(qiáng)度。,根據(jù)裝置記錄的數(shù)據(jù)或波形，可以推算出一次電流、電壓數(shù)值，由此計(jì)算出故障點(diǎn)位置，使巡線范圍大大縮小，省時(shí)、省力，對(duì)迅速恢復(fù)供電具有重要的作用。,（3）分析評(píng)價(jià)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況，及時(shí)發(fā) 現(xiàn)設(shè)備缺陷，以便消除事故隱患。,根據(jù)錄波資料，可以正確評(píng)價(jià)繼保和自動(dòng)裝置工作情況（正確動(dòng)作、誤動(dòng)、拒動(dòng)），同時(shí)，真實(shí)記錄了斷路器的情況（跳、合閘時(shí)間，拒動(dòng)、跳躍、斷相等），可發(fā)現(xiàn)斷路器存在的問題，消除隱患。實(shí)際上，故障錄波裝置就是用二次值反映一次系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行工況，是縮小了的一次電

3、力系統(tǒng)。一次系統(tǒng)的所有狀況理論上都可以在故障錄波裝置上分析出來。）,（4）了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，迅速處理事故。,從故障錄波圖的電氣量變化曲線，可以清楚地了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并判斷事故原因，為及時(shí)、正確處理事故提供依據(jù)。,三、故障錄波裝置的發(fā)展,第一階段,機(jī)械油墨式故障錄波裝置,第二階段,機(jī)械光電式故障錄波裝置,第三階段,微機(jī)數(shù)字式故障錄波裝置,1、故障錄波裝置經(jīng)歷三個(gè)階段：,2、微機(jī)故障錄波裝置主要優(yōu)點(diǎn),（1）功能完整，自成體系。,錄波器具有16路模擬量輸入、32路開關(guān)量輸入，還可以構(gòu)成故障錄波屏，具有擴(kuò)展靈活、工作相對(duì)獨(dú)立的特點(diǎn),（2）軟件啟動(dòng)錄波。,（3）錄波時(shí)間長，錄波完整、不間斷。,（

4、4）具有完善的智能化打印繪圖功能。,打印輸出時(shí)能夠?qū)︿洸〝?shù)據(jù)進(jìn)行分析，自動(dòng)確定繪圖比例，自動(dòng)選擇電氣量有變化的部分。打印輸出的信息報(bào)告內(nèi)容包括故障時(shí)刻、故障元件、故障地點(diǎn)、故障類型、自動(dòng)重合閘動(dòng)作情況、開關(guān)量動(dòng)作順序等。,（5）故障錄波數(shù)據(jù)后期處理。,對(duì)故障錄波后的數(shù)據(jù)，可在機(jī)上用專用的軟件進(jìn)行離線處理?？蓪?duì)錄波數(shù)據(jù)全過程模擬量的每一部分及開關(guān)量進(jìn)行放大、縮小、定格、重新排列、打印輸出等，還可遠(yuǎn)傳錄波數(shù)據(jù)到調(diào)度中心進(jìn)行分析處理。,（6）掉電保護(hù)功能。,掉電時(shí)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘及錄波數(shù)據(jù)等信息不丟失。,（7）人機(jī)對(duì)話功能。,定值、時(shí)鐘和各種操作指令均可通過面板上按鍵和顯示器進(jìn)行直接的觀察和操作。,四、故

5、障錄波裝置的配置,考慮：便于分析事故、便于尋找故障點(diǎn)、便于了解系統(tǒng)中的主要設(shè)備、便于監(jiān)視系統(tǒng)中的主要設(shè)備。,一般330KV及以上線路每回裝一套 220KV線路2-3回裝一套 110KV重要變電所出線3-4回裝一套。,第二節(jié) 故障錄波裝置硬件構(gòu)成,一、主要技術(shù)指標(biāo)： 模擬量輸入信號(hào)：可選擇配置16路、32路、48路、64路、80路、96路模擬量。 開關(guān)量輸入信號(hào)：可選擇配置32路、64路、96路、128路、160路、192路開關(guān)量，為空節(jié)點(diǎn)輸入。 也就是說一塊板子可以配置16路模擬量和32路開關(guān)量，在現(xiàn)場(chǎng)我們可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要采集的模擬量和開關(guān)量數(shù)量，選配不同數(shù)量的板子。 成莊110kV站分別配置

6、了4塊模擬量和開關(guān)量輸入板，分別為AI0、 AI1、 AI2、 AI3和DI0、 DI1、 DI2、 DI3。但實(shí)際上站內(nèi)需要接入的信號(hào)只有模擬量48路，開關(guān)量96路，所以分別備用了1個(gè)模擬量和一個(gè)開關(guān)量板子，可以用于將來的擴(kuò)展和更換用。 實(shí)際接入信號(hào)如下表所示：,啟動(dòng)方式： 相電流越限； 相電壓欠壓、過壓越限； 相電壓、零序電壓突變量； 相電流突變量； 正序、負(fù)序、零序分量啟動(dòng)； 頻率越限； 電流變差啟動(dòng)； 開關(guān)量變位啟動(dòng)； 手動(dòng)啟動(dòng)； 遠(yuǎn)方啟動(dòng)。 工作環(huán)境： 正常工作溫度：0至+45； 極限工作溫度：-10至+50。,硬件構(gòu)成,硬件系統(tǒng)全部采用模塊化設(shè)計(jì)，裝置硬件主要由前置機(jī)、后臺(tái)機(jī)、變送

7、箱三部分組成。,故障錄波屏前視圖,故障錄波屏后視圖,故障錄波屏端子排圖-模擬量端子排,故障錄波屏端子排圖-開關(guān)量端子排,1、前置機(jī),前置機(jī)采用插件式結(jié)構(gòu)，包括管理CPU板、智能A/D板、開關(guān)量輸入板、裝置信號(hào)板、電源板。每塊A/D板可管理16路模擬量和32路開關(guān)量。 A/D板的數(shù)量可根據(jù)用戶不同的要求而配置，前置機(jī)最多可管理6塊A/D板。 前置機(jī)主要用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、存儲(chǔ)管理、啟動(dòng)判斷、頻率跟蹤、同步時(shí)序控制、時(shí)鐘管理及通過同步串行口與后臺(tái)數(shù)據(jù)處理部分的通訊功能等。,前置機(jī)照片（前后，后面重點(diǎn)說接入信號(hào)）,智能A/D采樣模塊,輸入裝置的模擬量和開關(guān)量信號(hào)分別經(jīng)電磁隔離和光電隔離進(jìn)入

8、前置機(jī)，由智能A/D板完成對(duì)模擬量和開關(guān)量的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理并通過雙開RAM實(shí)現(xiàn)與管理CPU之間的數(shù)據(jù)交換。,管理板模塊,管理CPU板為數(shù)據(jù)管理機(jī)，帶有一個(gè)大容量掉電保持RAM，主要完成部分故障啟動(dòng)判斷、故障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、通訊管理等功能。,通訊模塊,通訊板是前置機(jī)與后臺(tái)機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的橋梁，通過通訊板的同步串口，完成兩者之間的數(shù)據(jù)交換。,2、后臺(tái)機(jī),后臺(tái)機(jī)采用工控機(jī)并加擴(kuò)展的通訊板組成。是故障錄波器的數(shù)據(jù)處理和交換中心，主要完成數(shù)據(jù)的分析及處理、數(shù)據(jù)存盤、故障測(cè)距、故障分析結(jié)果打印、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、向上級(jí)站聯(lián)網(wǎng)通訊、通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等功能。除此之外還具有以下基本菜單功能：系統(tǒng)配置、時(shí)鐘

9、設(shè)置、變比校正、參數(shù)設(shè)置、定值設(shè)定、故障記錄查詢、實(shí)時(shí)模擬量波形顯示、實(shí)時(shí)開關(guān)量顯示、通道整定、啟動(dòng)量屏蔽等。,后臺(tái)機(jī)照片,第三節(jié) 故障錄波裝置的操作說明,3.1 前置機(jī)使用說明 3.2 后臺(tái)機(jī)使用說明 3.3 系統(tǒng)配置及參數(shù)設(shè)置,前置機(jī)前面板圖,前置機(jī)背視圖,3.2 后臺(tái)機(jī)使用說明,主要功能選項(xiàng)包括：實(shí)時(shí)監(jiān)視、故障分析、時(shí)鐘設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、通道整定。,模擬量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),開關(guān)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),故障分析,對(duì)錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析處理是后臺(tái)軟件的重要功能之一，分析處理的主要內(nèi)容包括：故障前后模擬量、開關(guān)量、有功、無功、系統(tǒng)頻率的波形顯示，時(shí)間標(biāo)尺顯示，故障過程分析，任一時(shí)刻的有效值、瞬時(shí)值、諧波、相位、序

10、分量、頻率、有功、無功、視在功率的顯示等。這些功能的實(shí)現(xiàn)能夠滿足事故后現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)故障分析處理的需要。,故障分析界面,故障查詢界面,故障查詢,系統(tǒng)提供四種故障查詢的方法，供用戶方便的進(jìn)行故障檢索：,1）直接打開故障文件：所有故障文件都存放于C盤固定文件夾中，故障文件是以故障發(fā)生的時(shí)間來命名的，通過故障發(fā)生時(shí)間來提取故障文件； 2）根據(jù)故障檔案進(jìn)行故障查詢：故障發(fā)生后，系統(tǒng)將故障分析的結(jié)果形成一條簡(jiǎn)要的檔案記錄，歸入故障檔案文件中，具體包括線路名稱、故障類型等，通過故障檔案可以提取故障文件； 3）按日期進(jìn)行故障查詢：可以按照故障日期以及時(shí)間范圍的方式來查找故障文件； 4）按跳閘選擇故障：將設(shè)置

11、時(shí)間范圍內(nèi)，具有斷路器跳閘的故障文件篩選出來，供故障查詢。,顯示切換,顯示切換,1）模擬量波形分析：顯示故障前后模擬量波形； 2）開關(guān)量波形分析：顯示故障前后開關(guān)量波形； 3）有功功率波形分析：顯示故障前后有功功率波形； 4）無功功率波形分析：顯示故障前后無功功率波形； 5）系統(tǒng)頻率波形分析：顯示故障前后頻率變化波形； 6）故障分析：顯示故障分析結(jié)果。包括：故障發(fā)生日期，故障啟動(dòng)量，故障前電壓、電流的有效值，故障后第一周波電壓、電流有效值。,圖像操作,圖像操作,顯示方式,顯示方式,向量分析,相量分析,單端測(cè)距,單端測(cè)距,3.3 系統(tǒng)配置及參數(shù)設(shè)置,參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)包括：系統(tǒng)配置、模擬量、開關(guān)量、線

12、路參數(shù)、序分量、其它、串口。,系統(tǒng)配置,系統(tǒng)配置,模擬量設(shè)置,模擬量參數(shù)設(shè)置,開關(guān)量設(shè)置,開關(guān)量參數(shù)設(shè)置,線路參數(shù)設(shè)置界面,線路參數(shù)設(shè)置,序分量設(shè)置界面,序分量設(shè)置,在講故障分析之前，大家先看幾張典型的故障錄波圖，畢竟后續(xù)所有的 故障分析都是在這幾張圖上進(jìn)行的，或是在這個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行的。,第四節(jié) 故障錄波裝置的應(yīng)用,模擬量錄波圖,開關(guān)量錄波圖,故障分析報(bào)告,故障分析報(bào)告,故障分析報(bào)告,故障分析報(bào)告,故障波形圖中讀取準(zhǔn)確事件時(shí)間 故障分析簡(jiǎn)報(bào)根據(jù)相關(guān)量的開入時(shí)刻給出了各事件發(fā)生的時(shí)間。由保護(hù)自動(dòng)給出的分析報(bào)告，有時(shí)并不十分準(zhǔn)確。如斷路器跳開或合上時(shí)間，一般來自斷路器位置觸點(diǎn)。斷路器位置觸點(diǎn)與主觸頭

13、并不精確同步，會(huì)有一定時(shí)差。此外，給出的信息不一定完整。 因此往往需要從波形圖中直接讀取各事件的相對(duì)時(shí)間，即以電流或電壓波形變化比較明顯的時(shí)刻為基準(zhǔn)，讀取各事件發(fā)生的相對(duì)時(shí)間。因?yàn)殡娏髯兇蠛碗妷鹤冃r(shí)刻可較準(zhǔn)確判斷為故障已發(fā)生; 故障電流消失和電壓恢復(fù)正常的時(shí)刻可判斷為故障已切除。以以下故障波形圖為例說明讀取準(zhǔn)確事件時(shí)間的方法。,四、故障錄波圖讀圖方法,A故障持續(xù)時(shí)間為從電流開始變大或電壓開始減低開始到故 障電流消失或電壓恢復(fù)正常的時(shí)間,故障持續(xù)時(shí)間60ms。,B保護(hù)動(dòng)作時(shí)間是從故障開始到保護(hù)出口的時(shí)間,即從電流 開始變大或電壓開始降低，到保護(hù)輸出觸點(diǎn)閉合的時(shí)間， 保護(hù)動(dòng)作最快時(shí)間為15ms。

14、,C開關(guān)跳閘時(shí)間是從保護(hù)輸出觸點(diǎn)閉合到故障電流消失的 時(shí)間。開關(guān)跳閘時(shí)間為45ms。一般不用斷路器位置觸點(diǎn) 閉合或返回信號(hào)。,D保護(hù)返回時(shí)間是指故障電流消失時(shí)刻到保護(hù)輸出觸點(diǎn)斷開 的時(shí)間，保護(hù)返回時(shí)間為30ms。,E合閘裝置出口動(dòng)作時(shí)間是從故障消失開始計(jì)時(shí)到發(fā)出重合 命令(重合閘觸點(diǎn)閉合)的時(shí)間，重合閘動(dòng)作時(shí)間為862ms。,F開關(guān)合閘時(shí)間是從重合閘輸出觸點(diǎn)閉合到再次出現(xiàn)負(fù)荷電 流的時(shí)間，斷路器合閘時(shí)間為218ms。一般不用斷路器位置觸點(diǎn) 閉合或返回信號(hào)。,t,故障錄波圖關(guān)鍵數(shù)據(jù)的讀取方法,以上介紹的是波形圖中時(shí)間的讀取方法，實(shí)際上各模擬量的有效值、相位等，利用微機(jī)電力故障錄波裝置提供的波形查

15、看功能，可以很簡(jiǎn)單的讀出來。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，實(shí)際上一些基本信息的讀取通過故障錄波分析軟件的分析處理后是非常便捷的。在故障發(fā)生后，可以通過故障錄波裝置自動(dòng)生成的故障分析報(bào)告中獲得準(zhǔn)確相應(yīng)故障的關(guān)鍵信息，包括：故障時(shí)間、保護(hù)動(dòng)作情況、故障相別及類型、故障電流、故障測(cè)距、重合閘動(dòng)作情況等，這樣可以更快地對(duì)故障情況作出準(zhǔn)確判斷利于下一步的事故處理；,2016年06月04日22時(shí)01分02秒，成莊110kV站后臺(tái)監(jiān)控機(jī)告警： 110kV成中II回155開關(guān)電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)由合到分； 通過查看南瑞后臺(tái)機(jī)故障錄波及110kV專用故障錄波器，發(fā)現(xiàn)故障相別為A相，測(cè)距為2.2kM，通過分析故障前后數(shù)據(jù)變化：

16、 成中II回155開關(guān)A相電流由故障前的0.42A變?yōu)楣收虾蟮?2.48A，B、C相變化不明顯。110KVII段母線A相電壓由故障前的59.14V變?yōu)楣收虾蟮?7.95V,母線的3U0值由故障前的0.04V變?yōu)楣收虾蟮?0.31V。 22時(shí)24分38秒，根據(jù)電調(diào)命令試送155開關(guān)，試送成功。,分析故障錄波圖的基本方法,當(dāng)保護(hù)屏處打印出一故障波形圖時(shí)，應(yīng)該首先觀察波形圖的全貌，再判斷故障類型、保護(hù)的動(dòng)作行為、斷路器的動(dòng)作行為及故障的持續(xù)時(shí)間等信息，寫出簡(jiǎn)要的故障分析報(bào)告。由于故障波形圖載有大量的故障信息，還可以詳細(xì)地分析電流、電壓波形特點(diǎn)及其變化過程，從中得到對(duì)查找事故有用信息。,分析故障錄波圖

17、的基本方法,我們將波形圖分析方法簡(jiǎn)單歸納為以下步驟： 1、首先要通過前面所學(xué)過的知識(shí)大致判斷系統(tǒng)發(fā)生了什么故障，故障持續(xù)了多長時(shí)間； 2、以某一相電壓或電流的過零點(diǎn)為相位基準(zhǔn)，查看故障前電流電壓相位關(guān)系是否正確，是否為正相序？負(fù)荷角為多少度？ 3、以故障相電壓或電流的過零點(diǎn)為相位基準(zhǔn)，確定故障態(tài)各相電流電壓的相位關(guān)系；（注意選取相位基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)躲開故障初始及故障結(jié)束部分，因?yàn)檫@兩個(gè)區(qū)間一是非周期分量較大，而是電壓電流夾角由負(fù)荷角轉(zhuǎn)換為線路阻抗角跳躍較大，容易造成誤分析） 4、繪制向量圖，進(jìn)行分析。,典型故障波形的分析,3. 1單相接地故障 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

18、電壓有一定程度減小，同時(shí)有零序電壓出現(xiàn)，如圖 1 所示。,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。,3.2 相間接地故障,兩相接地故障，2 個(gè)故障相的電流突變?cè)龃?，? 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 o180 o之間變化，但有零序電流出現(xiàn)，如圖 2 所示。,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。,3.3 三相故障,三相接地故障或不接地故障，三相電流同步增