電力系統(tǒng)故障分析-11FA故障錄波圖的閱讀與分析課件

1、點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的閱讀與分析故障錄波圖的基本知識(shí)故障錄波器故障錄波圖的閱讀與分析方法點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本概述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(dòng)引起的系統(tǒng)電流、電壓及其導(dǎo)出量，如有功、無(wú)功及系統(tǒng)頻率的全過(guò)程變化現(xiàn)象。“黑匣子”當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時(shí)能自動(dòng)進(jìn)行記錄故障錄波器是一種自動(dòng)裝置點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本1、根據(jù)所記錄波形，可以正確地分析判斷電力系統(tǒng)、線(xiàn)路和設(shè)備故障發(fā)生的確切地點(diǎn)、發(fā)展過(guò)程和故障類(lèi)型，以便迅速排除故障和制定防止對(duì)策。故障錄波器的作用2、分析繼電保護(hù)和高壓斷

2、路器的動(dòng)作情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，查找電力系統(tǒng)中存在的問(wèn)題。3、積累第一手材料，加強(qiáng)對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，不斷提高電力系統(tǒng)運(yùn)行水平。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波分析的重要意義2、正確評(píng)價(jià)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的動(dòng)作行為；1、正確分析事故的原因并研究對(duì)策；3、準(zhǔn)確定位線(xiàn)路故障，縮小巡線(xiàn)范圍；4、發(fā)現(xiàn)二次回路的缺陷，及時(shí)消除隱患；5、發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備的缺陷，及時(shí)消除隱患；6、為系統(tǒng)復(fù)雜故障的分析提供有力支撐；7、驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行方式的合理性，及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式；8、實(shí)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，驗(yàn)算保護(hù)定值；9、分析研究系統(tǒng)振蕩問(wèn)題；10、分析研究電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓?jiǎn)栴}。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加

3、文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波設(shè)備的前景和展望傳統(tǒng)的故障錄波裝置保護(hù)信息子站IEC60870-5-103DNP規(guī)約（Distributed Network Protocol）配網(wǎng)通信規(guī)約調(diào)度或站端后臺(tái)模擬量電流電壓開(kāi)關(guān)量跳合閘命令位置狀態(tài)硬接線(xiàn)不能滿(mǎn)足智能變電站的要求點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本智能故障錄波器基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)故障錄波設(shè)備的前景和展望通過(guò)對(duì)智能變電站中數(shù)據(jù)對(duì)象的訂閱來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自由記錄IED信息共享快捷良好的發(fā)展前景網(wǎng)絡(luò)代替了傳統(tǒng)電纜返回點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的基本構(gòu)成保護(hù)及自動(dòng)裝置的錄波圖專(zhuān)用故障錄波器的錄波

4、圖故障錄波圖的基本知識(shí)基本格式相同圖形格式略有區(qū)別錄波圖五大部分文字信息部分比例標(biāo)尺部分通道注解部分時(shí)間刻度部分錄波波形部分圖A-1點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本文字信息部分故障錄波圖的基本知識(shí)（1）主要描述故障錄波設(shè)備安裝地點(diǎn)，被錄波的相關(guān)設(shè)備的名稱(chēng)，以及故障發(fā)生時(shí)錄波啟動(dòng)的絕對(duì)時(shí)間等有的故障錄波圖的文字信息部分相當(dāng)于一份簡(jiǎn)單的故障報(bào)告包括故障相別、故障電流、故障電壓、故障測(cè)距等可以簡(jiǎn)單地對(duì)故障的總體情況做一個(gè)了解。但是不能作為最后對(duì)故障的定性分析結(jié)果。圖A-1點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本比例標(biāo)尺部分電流電壓時(shí)間故障錄波圖的基本知識(shí)（2）錄波裝置自動(dòng)生成

5、量化閱讀的重要工具同一錄波圖同一電氣量比例尺相同電流電壓比例尺瞬時(shí)值標(biāo)尺有效值標(biāo)尺一次值標(biāo)尺二次值標(biāo)尺二次瞬時(shí)值比例標(biāo)尺圖A-1點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本比例標(biāo)尺的模式最大值法故障錄波圖的基本知識(shí)（2）平均刻度值法錄波通道中顯示當(dāng)前通道中所錄波形的正半周最大值和負(fù)半周最大值，然后可通過(guò)與最大值波形的幅值比例關(guān)系去閱讀該通道中其它各點(diǎn)波形的幅值。利用圖中統(tǒng)一定義了單位幅值量的刻度格來(lái)充當(dāng)標(biāo)尺，通過(guò)閱讀波形所占格數(shù)來(lái)閱讀幅值量。標(biāo)尺定義為以標(biāo)準(zhǔn)紙打印輸出后的實(shí)際單位長(zhǎng)度作為比例標(biāo)尺刻度，例如1kV/mm、100A/mm等圖A-1點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本

6、通道注解部分故障錄波圖的基本知識(shí)（3）對(duì)所錄波形的內(nèi)容進(jìn)行定義，標(biāo)明當(dāng)前通道中所錄波形的對(duì)象名稱(chēng)。一種是在各錄波通道附近對(duì)應(yīng)位置注解，該種模式多見(jiàn)于專(zhuān)用故障錄波器。一種是在錄波圖中對(duì)各錄波通道進(jìn)行編號(hào)，然后集中對(duì)各通道進(jìn)行注解定義，該種模式多見(jiàn)于保護(hù)裝置打印輸出波形。圖A-1點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本時(shí)間刻度部分故障錄波圖的基本知識(shí)（4）以s（秒）或ms（毫秒）作為刻度單位以0時(shí)刻為故障突變時(shí)刻，要求誤差不超過(guò)1ms。0ms前輸出40ms的正常波形。為了方便閱讀，一般會(huì)將錄波圖中電氣量較長(zhǎng)時(shí)間無(wú)明顯變化的錄波段省略輸出很多故障錄波器并不完全是以0時(shí)刻為故障突變時(shí)刻的，因此

7、在分析錄波圖時(shí)要注意區(qū)分。圖A-1點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本錄波波形部分故障錄波圖的基本知識(shí)（5）電流量A、B、C三相電流保護(hù)安裝處電流互感器的錄波專(zhuān)用二次繞組與保護(hù)裝置合用一個(gè)電流互感器二次繞組，此時(shí)要求錄波裝置電流回路串接于保護(hù)裝置之后模擬量錄波錄波裝置內(nèi)部的零序電流采樣回路即N線(xiàn)上的小電流互感器的二次量（物理合成）3I0零序電流3I0錄波與實(shí)際零序電流反相，在閱讀時(shí)需要注意區(qū)分。使用自產(chǎn)3I0方式錄波（數(shù)字合成）圖A-1點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本錄波波形部分故障錄波圖的基本知識(shí)（5）電壓量A、B、C三相電壓來(lái)自電壓互感器二次繞組，與保護(hù)合用模擬

8、量錄波專(zhuān)用故障錄波器，使用來(lái)自電壓互感器的二次開(kāi)口三角繞組（物理合成）3U0零序電壓保護(hù)裝置錄波，使用自產(chǎn)3U0（數(shù)字合成）高頻通道錄波來(lái)自高頻保護(hù)收發(fā)信機(jī)背板端子上的專(zhuān)用錄波輸出量，不允許將錄波通道直接并接于高頻保護(hù)通道上，以防止錄波通道故障而導(dǎo)致高頻保護(hù)的不正確動(dòng)作。作用主要是為了在故障分析時(shí)，查看收發(fā)信機(jī)的停發(fā)信是否正常，收發(fā)信波形幅值是否正常，波形是否完整連續(xù)，有無(wú)缺口等，為事故分析提供依據(jù)。圖A-1點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本錄波波形部分故障錄波圖的基本知識(shí)（5）保護(hù)信號(hào)錄波保護(hù)裝置跳閘出口信號(hào)重合閘動(dòng)作出口信號(hào)開(kāi)關(guān)量錄波斷路器位置錄波量重要的告警信號(hào)縱聯(lián)保護(hù)收發(fā)

9、信信號(hào)直接采用斷路器輔助接點(diǎn)信號(hào)分相操作的斷路器應(yīng)為分相位置信號(hào)使用分合閘位置繼電器TWJ、HWJ的觸點(diǎn)信號(hào)時(shí)，考慮在時(shí)間上的誤差保護(hù)裝置錄波中的保護(hù)動(dòng)作類(lèi)開(kāi)關(guān)量錄波往往要比專(zhuān)用錄波器中的保護(hù)動(dòng)作類(lèi)開(kāi)關(guān)量錄波的時(shí)效性強(qiáng)。返回圖A-1目測(cè)估算閱讀簡(jiǎn)單定量分析點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本定性分析故障錄波圖的閱讀與分析方法幅值閱讀相位閱讀時(shí)間閱讀開(kāi)關(guān)量閱讀故障錄波圖的閱讀點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的閱讀幅值閱讀圖A-2A相故障電流 有效值閱讀e-f段電流波形峰值處約占0.9格二次有效值=（0.9格17A/格） =10.82A一次有效值=10.82

10、（1200/5）=2596.5AA相故障時(shí) 殘壓幅值閱讀g-h段電壓波形峰值處約占0.3格二次有效值=（0.3格100V/格） =21.2V一次有效值=21.2（220/0.1）=46.64kV點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的閱讀幅值閱讀含有非周期分量的幅值閱讀最大峰值電流閱讀錄波圖中顯示的是一次值，使用的標(biāo)尺為10kA/格（一次峰值）二次最大峰值=21.5kA（1250/5）=86A一次最大峰值=2.15格10kA/格=21.5kAA相故障電流 的波形明顯偏向時(shí)間軸上方，波形中含有一定的非周期分量。波形最大峰值在a點(diǎn)，a點(diǎn)處約占2.15格最大非周期分量電流閱讀二次

11、最大非周期分量值=7kA（1250/5）=28A一次最大非周期分量值=（2.150.75）格 210kA/格=7kA波形第一個(gè)周波最大峰值點(diǎn)在a點(diǎn)，a點(diǎn)處約占2.15格波形第一個(gè)周波另一峰值點(diǎn)在b點(diǎn)，b點(diǎn)處約占0.75格圖A-3點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的閱讀幅值閱讀含有非周期分量的幅值閱讀交流有效值閱讀二次最大非周期分量值=9.37kA（1250/5）=37.48A一次最大非周期分量值=（1.45+1.2）格2 10kA/格 =9.37kAc點(diǎn)處約占1.45格d點(diǎn)處約占1.2格為了提高有效值估算的精度，應(yīng)盡量使用故障波形中最后幾個(gè)周波的波形進(jìn)行估算，目的是為了

12、讓非周期分量衰減至最小，從而對(duì)有效值的估算影響最小，但是也不宜使用故障電流消失前的最后一個(gè)峰值點(diǎn)，主要考慮電路換路過(guò)程的暫態(tài)影響，以及負(fù)荷電流、電壓疊加所造成的影響。因此圖中有效值閱讀，采用c點(diǎn)和d點(diǎn)的峰值來(lái)進(jìn)行估算。返回圖A-3點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的閱讀相位閱讀圖A-2不同電氣量之間的相位關(guān)系閱讀零序電流3I0與零序電壓3U0相位關(guān)系閱讀方法為3I0與3U0的相位角度差（一般是兩峰值點(diǎn)或兩過(guò)零點(diǎn)之間的角度差值）波形的峰值點(diǎn)（a點(diǎn)與b點(diǎn)）、過(guò)零點(diǎn)（ c點(diǎn)和d點(diǎn)）加輔助線(xiàn)來(lái)幫助閱讀利用兩波形的特殊點(diǎn)進(jìn)行比較一個(gè)周波為360過(guò)零點(diǎn)與峰值點(diǎn)的方向，均有正、負(fù)，選

13、擇過(guò)零點(diǎn)或峰值點(diǎn)的時(shí)候，要注意兩個(gè)波形的兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的一致性，要選擇同方向最近的點(diǎn)進(jìn)行比較。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本返回故障錄波圖的閱讀相位閱讀圖A-4同一電氣量故障前后的相位關(guān)系閱讀畫(huà)出兩峰值（過(guò)零點(diǎn)）點(diǎn)間的水平距離（a，b）比較與其最臨近的同方向峰值點(diǎn)（過(guò)零點(diǎn)）f的相位在e點(diǎn)作垂直于時(shí)間軸的輔助線(xiàn)交于故障期間的電壓波形于g點(diǎn)按ab長(zhǎng)度等幅向故障時(shí)間區(qū)域延長(zhǎng)ab線(xiàn)段ab=bc=cd=deA相故障電壓滯后故障前電壓B相故障電壓與故障前電壓基本同相C相故障電壓超前故障前電壓被比較的兩個(gè)電氣量中含有非周期分量時(shí)，不宜使用過(guò)零點(diǎn)法比較相位，盡量使用峰值點(diǎn)法，同時(shí)要用非周期分量衰

14、減至最小后的波形進(jìn)行相位比較。與幅值閱讀一樣，也不宜使用故障波形消失前的最后一個(gè)峰值點(diǎn)（過(guò)零點(diǎn)）。被比較的電氣量幅值較小，峰值處比較平坦時(shí)，為減小閱讀誤差，盡量使用過(guò)零點(diǎn)進(jìn)行閱讀。故障錄波圖的閱讀時(shí)間閱讀圖A-2故障電流持續(xù)時(shí)間閱讀A相故障電流從0ms時(shí)開(kāi)始突變，至約60ms時(shí)結(jié)束（圖中e到f）A相電流突變后約1.25個(gè)周波時(shí)保護(hù)A相出口跳閘（圖中#3通道的粗黑線(xiàn)出現(xiàn)）保護(hù)動(dòng)作時(shí)間閱讀通過(guò)波形圖中的時(shí)間軸的刻度獲得通過(guò)波形本身的周波數(shù)來(lái)計(jì)算獲得（每周波20ms ）斷路器開(kāi)斷時(shí)間閱讀從保護(hù)出口跳閘到故障電流消失約為1.75個(gè)周波A相故障電流約在60ms消失，保護(hù)A相跳閘出口命令返回（#3通道的粗

15、黑線(xiàn)消失）時(shí)刻約在77ms保護(hù)返回時(shí)間閱讀重合閘延時(shí)時(shí)間閱讀保護(hù)重合閘脈沖寬度閱讀保護(hù)A相跳閘出口命令返回時(shí)刻約在77ms，重合閘脈沖命令發(fā)出（#7通道的粗黑線(xiàn)出現(xiàn)）約在877ms重合閘脈沖命令發(fā)出時(shí)刻約為877ms，脈沖消失（#7通道的粗黑線(xiàn)消失）時(shí)刻約在937ms不能將重合閘脈沖發(fā)出時(shí)刻到第二次故障電流出現(xiàn)時(shí)刻定義為斷路器的合閘時(shí)間。一是重合閘回路要經(jīng)操作箱合閘保持繼電器，才能去斷開(kāi)斷路器合閘線(xiàn)圈，因此存在繼電器動(dòng)作時(shí)間的延時(shí)，二是斷路器重合后第二次故障不一定是立刻發(fā)生的。返回點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的閱讀開(kāi)關(guān)量閱讀圖A-2開(kāi)關(guān)量發(fā)生時(shí)刻、返回時(shí)刻的閱讀圖

16、中保護(hù)A相跳閘出口命令發(fā)出時(shí)刻約在25ms，返回時(shí)刻約在77ms（#3通道的粗黑線(xiàn)）。通道1、2為該線(xiàn)路保護(hù)中允許式方向縱聯(lián)保護(hù)的收發(fā)信開(kāi)關(guān)量錄波，可以看出約在20ms時(shí)，通道1、2開(kāi)關(guān)量幾乎同時(shí)發(fā)生變化，即縱聯(lián)保護(hù)有發(fā)信又有收信，滿(mǎn)足正方向區(qū)內(nèi)故障特征開(kāi)關(guān)量的閱讀與保護(hù)動(dòng)作邏輯有緊密的聯(lián)系約5ms后線(xiàn)路保護(hù)A相跳閘出口（該跳閘命令可以是縱聯(lián)保護(hù)發(fā)出的，也可以是線(xiàn)路保護(hù)中距離或零序保護(hù)發(fā)出的）在重合閘出口合閘于永久性故障時(shí)，約在942ms時(shí)縱聯(lián)保護(hù)有發(fā)信，945ms時(shí)縱聯(lián)保護(hù)有收信，但是線(xiàn)路保護(hù)已在942ms時(shí)三相跳閘出口、永跳出口（圖中#3、#4、#5、#6通道出現(xiàn)跳閘出口命令）可見(jiàn)942m

17、s時(shí)的三相跳閘、永跳命令，不是縱聯(lián)保護(hù)發(fā)出的，而是距離保護(hù)或零序保護(hù)的加速段發(fā)出的第一次保護(hù)動(dòng)作可能是線(xiàn)路縱聯(lián)保護(hù)出口的，但是重合于故障后的第二次保護(hù)動(dòng)作，肯定不是縱聯(lián)保護(hù)最先出口的點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的分析典型故障的波形特點(diǎn)電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的故障線(xiàn)路單相接地故障、線(xiàn)路兩相短路故障、線(xiàn)路（變壓器低壓側(cè)）三相短路故障、變壓器低壓側(cè)兩相短路故障線(xiàn)路單相接地故障波形特征勵(lì)磁涌流波形也是波形分析經(jīng)常會(huì)見(jiàn)到的一種非故障類(lèi)波形故障相電壓下降；出現(xiàn)較大零序電壓；故障相電流增大；出現(xiàn)零序電流，大小、相位和故障相相同。線(xiàn)路兩相短路故障波形特征兩故障相電壓下降；兩故障相電流大增

18、，且大小相同，相位相反；無(wú)零序電壓、零序電流；在環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中，非故障相電流可能略有增加。線(xiàn)路（變壓器低壓側(cè)）三相短路故障波形特征三相電壓均下降，且幅值基本相同；三相電流均增大，且幅值基本相同；三相電流相位關(guān)系與正常運(yùn)行相同；無(wú)零序電流、零序電壓。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本故障錄波圖的分析典型故障的波形特點(diǎn)電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的故障線(xiàn)路單相接地故障、線(xiàn)路兩相短路故障、線(xiàn)路（變壓器低壓側(cè)）三相短路故障、變壓器低壓側(cè)兩相短路故障變壓器低壓側(cè)兩相短路故障波形特征勵(lì)磁涌流波形也是波形分析經(jīng)常會(huì)見(jiàn)到的一種非故障類(lèi)波形滯后相電壓下降最多；其他兩相電流大小、相位相同，大小是滯后相的一半，相位與滯后相相反勵(lì)磁涌流的波形特征含非周期分量，波形偏向一邊；波形隨時(shí)間衰減；波形有明顯間斷角（二次諧波含量高）；電壓無(wú)明顯變化。滯后相電流最大；無(wú)零序電壓、零序電流點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本保護(hù)裝置錄波不能替代兩者功能作用上的區(qū)別只是記錄與該保護(hù)動(dòng)作情況相關(guān)的少數(shù)電氣量，且記錄長(zhǎng)度有限。保護(hù)裝置的首要任務(wù)是在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能快速可靠地切除故障，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。無(wú)法記錄除短路故障以外的其它系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。專(zhuān)用故障錄波器記錄系統(tǒng)大擾動(dòng)，如短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等發(fā)生后的有關(guān)系統(tǒng)電氣量變化過(guò)程，以及保護(hù)與自動(dòng)裝置的動(dòng)作行為。各電氣量進(jìn)入保護(hù)裝置被用于計(jì)算前