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1、保护动作报告及故障录波图的识别,佛山供电局系统运行部黄 制 2015年10月,课程开发者介绍,课程开发者：黄国平 工作单位：佛山供电局 职称：高级工程师、高级技师 专家级别：一级 邮箱：huanghuabing.m,课程基本信息,课程目标,学习故障录波图识别基本知识、判断录波图数据是否合理。,任务目标,1,2,阐述故障录波图识别方法，分析录波图数据及判断故障的实例。,知识目标,引题,电力系统中电力线路发生的故障类型有多种，如单相接地故障、两相接地故障、两相或三相短路故障等等。另外还断线故障、相继故障。其中单相接地故障发生概率最高。,目录,目录,一、线路故障保护动作录波图分析基础,依据线路发生故
2、障后录波图录得的信息、事件时间、电流、电压的幅值及相位，判断故障性质。 某110kV线路区内单相接地故障，如图1-1所示，该110kV线路保护配置了RCS-941B保护装置，该保护装置配置有全线速动的纵联距离、纵联零序方向主保护及完善的距离保护、零序方向后备保护。 图1-1 110kV线路区内单相接地故障示意图 区内单相接地故障录波图如图1-2所示,10,以某110kV线路区内单相接地故障录波图为例，识别线路故障发生后的信息、事件时间、电流、电压的幅值及相位、故障性质。,图1-2 区内单相接地故障录波图,（1）故障分析简报,测距、故障相别、故障相电流和零序电流。如图中，测距2kM、故障相别为B
3、相、故障相电流有效值和零序电流有效值均为5A。,变电站及线路名称、装置地址。如图中，变电站为龙华站、线路名为XXX线，编号为1120、装置地址为009、管理序号、打印时间：10-05-19 14:31,故障发生时保护的动作元件序号、 启动绝对时间和动作相对时间、动作相 别、动作元件以及序号。如图中，故障 发生的动作序号为017；启动绝对时间为2010-05-15 19:56:01:164（2010年5月15日19时56分01秒164毫秒）；各保护元件动作相对时间（即以保护启动时绝对时间为基准）为： 序号01：纵联零序方向元件在保护启动后15ms动作。 序号02：纵联距离元件在保护启动后23ms
4、动作。 序号03：距离I段在保护启动后28ms动 作。 序号04：重合闸元件在保护启动后923ms动作。 序号05：距离加速元件在保护启动后1240ms动作。,启动时开入量状态。如图中，高频保护、距离保护、零序保护I段等保护在启动时开入量状态为1，表示相关保护功能压板均投入；跳闸位置状态为0，合闸位置状态为1，表示断路器在合闸位置。,启动后变位报告状态。如图中，如保护启动后7ms收信由 “0”变为“1”、32ms合闸位置由 “1”变为“0”、76ms 跳闸位置由“0”变为“1”、938ms 跳闸位置又由“1”变为“0”、989ms合闸位置又由 “0”变为“1”、1108ms收信由“1”变为“0
5、”、1224ms收信由“0”变为“1”、1257ms合闸位置又由 “1”变为“0”、1301ms跳闸位置由 “0”变为“1”、。,（2）故障波形图信息,故障波形图即整个故障过程中的各相电流、电压有效值变化曲线以及开关量的变位情况。 制定电流、电压、时间比例尺及单位。如图中，电压标度U为45V/格（瞬 时值）、电流标度I为4A/格（瞬时值）、时间标度T为20ms/格。,（2）故障波形图信息,故障波形图通道名称。包括了启动、发信、收信、跳闸、合闸共5个开关量通道及9个模拟量通道，其中I0为零序电流（实际为3I0），U0为零序电压（实际为3U0），IA、IB、IC分别为A、B、C三相电流、UA、 U
6、B、UC分别为母线A、B、C三相电压，UX为线路抽取电压。,（2）故障波形图信息,-时间纵坐标。如图所示,录波图中均以故障发生保护启动时刻为0ms计时，后续保护动作时间均是相对于启动时刻的时间，如T=-40 ms表示保护从启动前40ms开始记录数据（即前两个周波），每格为40ms。,（2）故障波形图信息,发信：大约在保护启动23ms后发信，持续1074ms消失，1220ms(1140+80）合闸于故障时再次发信。,启动：B相模拟通道采集到故障电流时，保护在0ms 时启动。,（2）故障波形图信息,1、收信：大约在发信后45ms后保护收到对侧信号。保护此时判断为正方向区内故障（相对于本站母线）11
7、08ms消失，1224ms（1140+84）合闸于区内故障时再次收信。,2、跳闸：保护判断为正方向区内故障后15ms 动作出口跳断路器，持续105ms（120-15）跳闸脉冲消失；1240ms（1140+100）合闸于区内故障保护再次动作跳开断路器。,3、合闸：当保护动作出口跳断路器后，在923ms重合闸动作，持续151ms合闸脉冲消失。（1074-923=151ms）,（2）故障波形图信息,因发生B相接地故障，出现零序电流、电压分量直到故障被切除，持续约60ms；1200ms合闸于区内B相故障时，再次出现零序电流 、电压分量，持续约60ms。,因发生B相接地故障， 0ms启动时B通道上有故障
8、电流存在，持续60ms消失；1200ms合闸于区内B相故障时，通道上又有故障电 流存在，持续60ms消失。,（2）故障波形图信息,A、C相电流模拟通道IA、IC。基本为负荷电流，无故障电流存在。,A、C相电压模拟通道UA、UC。A、C电压在故障前后无变化。,因发生B相接地故障， 故障期间B相电压明显降低；1200ms合闸于区内B相故障时，B相电压又明显降低,（2）故障波形图信息,根据故障波形图分析得知：第一个阶段B相采集到故障电流，15ms后保护动作跳开断路器以隔离故障，923ms时重合动作将断路器合上；第二个阶段系统电流、电压恢复正常后持续126 ms左右 (1200-1074）；第三个阶段
9、在1200ms合闸于区内B相故障，40ms后保护动作再次跳开断路器且不再重合（保护动作复归后充电还需要1015秒）。,（3）故障波形图中读取准确事件时间,保护装置根据开关量变位时刻给出了各事件发生的时间，有时并不十分准确：如断路器跳开或合上时间，一般取决于断路器辅助触点动作时间，但断路器辅助触点与主触头并不精确同步，会有一定时差。因此需要从波形图中直接读取各事件的相对时间， 通常以电流或电压波形变化比较明显的时刻为基准，读取各事件发生的相对时间。因为电流变大和电压变小时刻可较准确判断为故障已发生；故障电流消失和电压恢复正常的时刻可判断为故障已切除。,（3）故障波形图中读取准确事件时间,A段-故
10、障持续时间：故障持续时间为从电流变大、电压降低开始到故障电流消失、电压恢复正常的时间，故障持续时间为60ms。,B段-保护动作时间：保护动作时间是从故障开始到保护出口的时间，即从电流变大、电压开始降低，到保护跳闸继电器动作的时 间，保护动作最快时间为15ms。,C段-断路器跳闸时间：断路器跳闸时间是从跳闸继电器动作到故障电流消失的时间， 断路器跳闸时间为45ms。,（3）故障波形图中读取准确事件时间,D段-保护返回时间：保护返回时间是指故障电流消失时刻到跳闸继电器返回的时间， 保护返回时间约为30ms。,E段-重合闸动作时间：重合闸动作时间是从故障消失开始计时到发出重合命令的时间，图中重合闸动
11、作时间为862ms（922-60）。,F段-断路器合闸时间：断路器合闸时间是从重合闸继电器动作到断路器合闸成功，出现负荷电流的时间，断路器合闸时间为218ms（1140-922）。,（3）故障波形图中读取准确事件时间,将110kV线路区内单相接地故障事件时间汇集在时间轴上,（4）故障波形中电流、电压的幅值读取,根据故障波形图，可计算出故障期间电流、电压的幅值。如图所示。B相故障，B相电流大幅增加，非故障A、C相电流在故障前后基本不变；B相电压明显降低，非故障A、C相电压相位基本没有变化。零序电流、电压增大。,（4）故障波形中电流、电压的幅值读取,故障电流计算方法：先找出IB通道上的故障电流波形
12、两边的最高波峰在刻度标尺上的位置，计算在标尺截取格数除以2，再乘以电流标尺4.0A/格，最后除以 就得到二次电流有效值，再乘以该间隔的TA变比，即得到一次电流有效值。,假设本间隔TA变比为1200/1，则B相短路的一次电流： IkB=（总格*电流标度I）/（2* ）变比=（3.84）/（2* ）*1200/1=6450(A)零序电流的计算方法与IkB相同，需要说明的是实际计算出的是3I0。,（4）故障波形中电流、电压的幅值读取,故障电压计算方法：先找出IB通道上的故障电压波形两边的最低波峰在刻度标尺上的位置，计算在标尺截取格数除以2，再乘以电压标尺45V/格，最后除以 就得到二次电压有效值，再
13、乘以该间隔的母线PT变比，即得到一次电压有效值。,假设本间隔母线PT变比为1100/1，则B相短路的一次电压： UkB=（总格*电压标度U）/（2* ）变比=（245）/（2* ）*1100/1=35(kV)，故障时电压降计算U=110-35=75(kV)，零序电压的计算方法与UkB相同，需要说明的是实际计算出的是3U0。,（5）故障波形图中电流、电压相位的读取,区内单相接地故障电流、电压相位如图所示。图中以故障出现时的电压、电流波形过零点的时间差来测量故障相电压、相电流及零序电压、 零序电流的相位，判断保护是否正确动作。,（5）故障波形图中电流、电压相位的读取,以电压为参考，若电流过零时间滞
14、后于电压过零时间，若波形不在同一侧，则电流滞后电压；若波形在同一侧，则电流超前电压。如图中的B相电流过零点滞后B相电压过零点约4ms，且波形不在同一侧， 相当于B相电流滞后B相电压约184=72，由此可以判断故障发生在正方向（相对于本站母线），且金属性接地故障。若实测相电流超前相电压110 左右，则表明是反向故障，相量图。,360/20ms=18，即每ms对应的角度为18 ,小结,上述仅以线路区内B相单相接地故障保护动作故障波形识别为例说明，A、C相识别方法类似。 综上所述，归纳单相接地故障时电流、电压量、开关量特征如下： ：故障相电流增大、电压降低；同时出现零序电压、零序电流； ：故障相电压
15、超前故障相电流约70；零序电流超前零序电压约110； ：零序电流相位与故障相电流相位相同， 零序电压相位与故障相电压相位相反； ：保护开关量变为相别与故障相别一致， 保护启动、跳闸、重合闸、通道交换信息与保护动作情况一致。,思考：线路相间短路故障时保护动作情况的分析,线路单相（A相）接地故障电流、母线电压相量图及录波图,线路相间（BC）短路故障电流、母线电压相量图及录波图,线路相间（BC）接地短路故障电流、母线电压相量图及录波图,目录,母线的作用及引起故障的原因,母线是发电厂和变电站重要组成部分之一。母线又称汇流排，是汇集电能及分配电能的重要设备。母线上连接有变压器、出线、电压互感器及电流互感
16、器等多种元件。运行实践表明：在众多连接元件中，由于绝缘老化，污秽引起的闪络接地故障和雷击造成的短路故障次数较多；母线电压互感器、电流互感器的故障，运行人员带负荷拉隔离开关，带接地线合断路器的误操作事故也时有发生。在实际生产运行中母线故障主要以单相接地故障为主，相间短路故障也时有发生。对于母线保护而言区分区内、区外故障尤其重要。本节以单相接地故障为例讲解母线区内、区外故障时保护动作录波形图识别方法，其它短路故障分析同理，区别在于故障电流、电压的变化特征不同。以RCS-915系列母差保护为例。,1M母线区内单相故障保护动作分析,如图所示。以某双母线接线变电站的1M母线A相接地为例讲解母线故障时录波图的 识别方法。,1M母线区内单相故障保护动作分析,故障前0001与（0002、0020同向）A相电流反向，负荷电流从IM流向IIM。,故障后0001 A相电流增大但方向不变，而0002与0020A相电流增大且方向翻转180
