北京江南下注(集团)有限公司-变电站故障录波原理及文件分析

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概述

故障录波器是在电力系统发生故障时，自动、准确地记录故障前、中、后过程中电气量和开关量的自动记录装置。变电站采用的微机保护装置或微机故障录波器具有信息数据采集、存储分析及波形输出等功能。录波启动是根据故障特征明显的电气量触发，如电流/电压突变量、电流/电压越限、频率变化量等。

简而言之，故障录波就是把故障前、中、后的各项模拟量变化趋势及开关变位情况记录下来，供运行人员进行分析。

一、基本概念

1、交流电：大小和方向随时间按正弦曲线的规律发生周期性变化的电动势、电压和电流称为交变电动势、交变电压和交变电流，统称为交流电。

2、正序、负序、零序：为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量了。

3、产生正序、负序、零序的故障类型

（1）三相短路故障和正常运行时，系统里面是正序。

（2）单相接地故障时候，系统有正序、负序和零序分量。

（3）两相短路故障时候，系统有正序和负序分量。

（4）两相短路接地故障时，系统有正序、负序和零序分量。

4、复合电压：由相间低电压和负序电压构成。

二、故障录波原理

1、录波逻辑

电压异常：低电压、负序电压、零序电压等；

电流异常：过电流、负序电流、零序电流（保护投入时）等。

2、录波信号原理

录波器一般记录故障前40ms至故障恢复后的波形及设备动作情况。

3、4种常见故障波形（10kV侧录波文件）

（1）电流突变，电压不变——0.4kV设备短路故障。

（2）电压降，电流升——10kV设备短路故障。

（3）电压降，电流升高不明显——电网波动。

（4）电压不变，电流呈现阻尼状变小——变压器送电。

4、录波文件组成

左侧上部为模拟量采样数据，蓝色数据为正常时有效值，红色数据为鼠标所在波形的有效值，右上侧是波形。

左中侧是开关量，右中侧是开关量变位情况。

左下侧是开关量变位时间。

三、典型录波文件分析（10kV侧录波文件）

典型波形1——0.4kV侧短路故障

（10kV三相电流增大，10kV电压不变）

典型波形2——0.4kV侧短路故障

（10kV三相电流增大，10kV电压不变）

四、110kV电网波动分析

发生电网波动时，重点关注以下几个方面：

1、电压降幅。鼠标移动到电压波形异常最明显的位置，查看左侧模拟量通道红色数字与蓝色数据对比，即可看到电压降幅，如110kV相电压下降15kV，降幅23%。（注意看数据的单位，如果是V，则需要乘以变比）

2、持续时间。从故障发生到故障切除的时间，即波形从异常到正常的时间，时标起始位置一般从0开始，如持续100ms。

3、后台是否有主变复压动作告警。如有复压动作，说明此次电压波动可能对现场设备造成影响。若无复压动作，则无影响。

4、后台是否有电压消失告警。如有电压消失信号，说明此次电压波动幅度较大，现场设备已经受到影响，需做好设备恢复工作。