[科普中国]-故障录波装置

故障录波装置对保证电力系统安全运行有十分重要的作用。当电网中发生故障时，利用装设的故障录波装置，可以记录下该故障全过程中线路上的三相电流、零序电流的波形和有效值，母线上三相电压、零序电压的波形和有效值，并形成故障分析报告，给出此种故障的故障类型，可以查看电流和电压的幅值与相位、本侧保护的动作时间以及线路两侧高频保护收发信机发信和停信的时间、断路器分合时间等。当线路两侧装有自动重合闸时，还可以看出线路两侧自动重合闸动作的全过程。1

简介故障录波装置对保证电力系统安全运行有十分重要的作用。当电网中发生故障时，利用装设的故障录波装置，可以记录下该故障全过程中线路上的三相电流、零序电流的波形和有效值，母线上三相电压、零序电压的波形和有效值，并形成故障分析报告，给出此种故障的故障类型，可以查看电流和电压的幅值与相位、本侧保护的动作时间以及线路两侧高频保护收发信机发信和停信的时间、断路器分合时间等。当线路两侧装有自动重合闸时，还可以看出线路两侧自动重合闸动作的全过程。1

故障录波装置的主要作用(1)正确分析事故原因并研究对策，同时可正确清楚地了解系统的情况，及时处理事故。所录取的故障过程波形图，可以正确反映故障类型、相别、故障电流和电压的数值以及断路器跳合闸时间和重合闸是否成功等情况，从而可以分析并确定出事故的原因，研究有效的对策，也为及时处理事故提供了可靠的依据。

(2)根据所录取的波形图，可以正确评价继电保护和自动装置工作的正确性。

(3)根据录波图中示出的零序电流值，可以较正确地给出故障地点范围，便于查找故障点。

(4)分析研究振荡规律。从录波图可以清楚地说明系统振荡的发生、失步、同步振荡、异步振荡和再同步全过程，以及振荡周期、电流和电压等参数，从而可为防止系统发生振荡提供对策，为改进继电保护和自动装置提供依据。

(5)分析录波图可以发现继电保护和自动装置缺陷，发现一次设备缺陷，可及时消除隐患

(6)借助录波装置，可实测系统参数以及监视系统的运行状态。

总之利用故障录波装置可以正确地分析事故，评价保护，发现保护和断路器存在的问题，最大限度地减少原因不明事故。因此，故障录波装置在电网事故分析中占有重要的地位。1

故障录波装置的启动方式微机故障录波装置正常情况下只作数据采集，只有当它的启动元件动作时才进行录波。除高频信号外，所有信号均可作为启动量，任一路输入信号满足定值给出的启动条件，均可启动录波。为了保证故障录波装置可靠动作，要求故障录波装置有良好的灵敏度。

对故障录波装置通常采用如下的启动方式：

(1)突变量启动判据。突变量启动的实质是故障分量启动，可选△UA、△UB、△UC、△UL、△U0、△I0、△IA、△IB、△IC中的部分作为启动量，并和整定突变量值进行比较。

(2)零序电流启动判据。在110kV以上的大电流接地系统中，大多数为接地故障，采用主变压器中性点零序电流3I0启动录波。

(3)正序、负序、零序电压启动判据。

(4)母线频率变化启动判据。故障时频率下降且变化率较快。

(5)外部启动判据。一种是继电保护的跳闸动作信号启动，一种是调度来的启动命令，这两种启动均为开关量启动。1

故障录波装置通信网络目前，我国电厂、变电站所使用的故障录波装置，其通信部分主要包括：上下位机之间、上位机与远方调度中心的故障数据和控制命令的传输。由于故障录波装置作为电网暂态过程的监测系统，应该将故障信息传送到有关部门，因此，故障录波装置与电力管理信息系统的互联就成为必须解决的问题。1

在上下位机之间，由于传输距离较近，且传输数据量较大，通常用10/l00M网卡及网线直接连接，以保证传输的快速性。在上位机可设定数据包检测机制，一旦发现错误数据包即可要求下位机重新发送，这样就可以提高向上位机传输数据的可靠性。1

由于上位机与远方调度中心之间的距离较远，通常可利用电力系统内部微波电话网络采用调制解调器点对点(Point to Point)协议进行通信。当上位机接到故障信息并对其进行分析处理后，则将分析结果打包封装为协议帧，并在上位机负担较轻时主动建立与远方调度中心的连接，将故障分析结果发送给远方调度中心以供使用。调制解调器通信为面向连接的通信，故可保证数据传输的可靠性。1

我国各电厂都有自己的内部局域网，因此可以将故障录波装置上位机接人电厂内部局域网，从而实现与电力MIS的互联。互联时，可使用常见的局域网网络结构。为了提高传输效率，合理分配上位机的系统资源，可以进行双网卡设计，即在上位机内增加一块专门负责与MIS通信的网卡，其类型应与当地网络所采用的网络结构相适应。这样既可以保证上、下位机之间的通信，又可以减轻上位机的负担。其通信协议可以采用目前网络上通用的TCP/IP协议，这样就可以保证传输的稳定性、可靠性和高效性。目前电厂中所使用的MIS大部分为浏览器/服务器模式体系结构，所有的MIS数据存储在服务器上，各用户通过网络使用通用的浏览器浏览数据。这样对于上位机处理分析过的数据只需要将其传送到MIS服务器，就可以实现数据共享，为电厂内的各部门所使用。当上位机将故障信息处理完后，它既可主动建立与MIS服务器的连接，将故障信息封装为IP数据包传送到服务器上，也可以将信息先保存在当地磁盘，以备将来的MIS用户通过网络查询。对于上位机内的两块网卡，分别采用不同的通信协议承担不同的通信任务。这样不仅不会产生冲突，而且编制上位机程序也不会有障碍。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学