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1、 第六章第六章 故障录波装置故障录波装置 本章重点本章重点 微机故障录波装置的组成，微机故障录微机故障录波装置的组成，微机故障录波装置的软件原理波装置的软件原理故障录波的启动及录波数据采样及记录故障录波的启动及录波数据采样及记录方式方式教学目的：了解故障录波装置的作用、故障录波装教学目的：了解故障录波装置的作用、故障录波装置的发展过程及录取量的选择，掌握微机故障录波置的发展过程及录取量的选择，掌握微机故障录波装置的组成，微机故障录波装置的软件原理，故障装置的组成，微机故障录波装置的软件原理，故障录波的启动及录波数据采样及记录方式。录波的启动及录波数据采样及记录方式。 1一、故障录波装置的应用场
2、所一、故障录波装置的应用场所 第一节第一节 概概 述述 故障录波装置用于故障录波装置用于主要发电厂、主要发电厂、220KV220KV及以上变及以上变电所和电所和110KV110KV重要变电所，便于分析电力系统故障重要变电所，便于分析电力系统故障及继电保护和安全自动装置在事故过程中的动作情及继电保护和安全自动装置在事故过程中的动作情况，迅速判断线路故障的位置况，迅速判断线路故障的位置2二、故障录波装置的作用二、故障录波装置的作用 （1 1）为正确分析事故原因、及时处理事故提供重要依据。为正确分析事故原因、及时处理事故提供重要依据。（2 2）帮助寻找故障点，加快处理事故进程，减轻巡线人帮助寻找故障
3、点，加快处理事故进程，减轻巡线人 员劳动强度。员劳动强度。 根据装置记录的数据或波形，可以推算出一次电流、电根据装置记录的数据或波形，可以推算出一次电流、电压数值，由此计算出故障点位置，使巡线范围大大缩小，压数值，由此计算出故障点位置，使巡线范围大大缩小，省时、省力，对迅速恢复供电具有重要的作用。省时、省力，对迅速恢复供电具有重要的作用。3（3 3）分析评价继电保护及自动装置的动作情况，及时发分析评价继电保护及自动装置的动作情况，及时发 现设备缺陷，以便消除事故隐患。现设备缺陷，以便消除事故隐患。 根据录波资料，可以正确评价继保和自动装置工作情况根据录波资料，可以正确评价继保和自动装置工作情况
4、（正确动作、误动、拒动），尤其是发生转换性故障时，（正确动作、误动、拒动），尤其是发生转换性故障时，装置提供的准确资料，可帮助发现继保和自动装置的不足，装置提供的准确资料，可帮助发现继保和自动装置的不足，有利于进一步改进和完善这些装置。同时，真实记录了断有利于进一步改进和完善这些装置。同时，真实记录了断路器的情况（跳、合闸时间，拒动、跳跃、断相等），可路器的情况（跳、合闸时间，拒动、跳跃、断相等），可发现断路器存在的问题，消除隐患。发现断路器存在的问题，消除隐患。4（4 4）了解系统运行情况，迅速处理事故。了解系统运行情况，迅速处理事故。从故障录波图的电气量变化曲线，可以清楚地了解电力系从故障
5、录波图的电气量变化曲线，可以清楚地了解电力系统的运行情况，并判断事故原因，为及时、正确处理事故统的运行情况，并判断事故原因，为及时、正确处理事故提供依据。提供依据。（5 5）实测系统参数，研究电力系统振荡。实测系统参数，研究电力系统振荡。故障录波可以实测某些难以用普通实验方法得到的参数，故障录波可以实测某些难以用普通实验方法得到的参数，为系统的有关计算提供可靠数据。为系统的有关计算提供可靠数据。 5三、故障录波装置的发展三、故障录波装置的发展 第一阶段机械机械油墨油墨式故障录波装式故障录波装置置第二阶段机械机械光电光电式故障录波装式故障录波装置置第三阶段第三阶段微机微机数字数字式故障录波装式故
6、障录波装置置1 1、故障录波装置经历三个阶段：、故障录波装置经历三个阶段：62 2、微机故障录波装置主要优点、微机故障录波装置主要优点 （1 1）功能完整，自成体系。）功能完整，自成体系。 录波器具有录波器具有1616路模拟量输入、路模拟量输入、1616路开关量输入，还可路开关量输入，还可以由以由2 23 3台录波器组屏构成台录波器组屏构成3232路或路或4848路的故障录波屏，路的故障录波屏，具有扩展灵活、工作相对独立的特点具有扩展灵活、工作相对独立的特点（2 2）软件启动录波。）软件启动录波。 （3 3）录波时间长，录波完整、不间断。）录波时间长，录波完整、不间断。 7（4 4）具有完善的
7、智能化打印绘图功能。）具有完善的智能化打印绘图功能。 打印输出时能够对录波数据进行分析，自动确定绘图比打印输出时能够对录波数据进行分析，自动确定绘图比例，自动选择电气量有变化的部分。打印输出的信息报告例，自动选择电气量有变化的部分。打印输出的信息报告内容包括故障时刻、故障元件、故障地点、故障类型、自内容包括故障时刻、故障元件、故障地点、故障类型、自动重合闸动作情况、开关量动作顺序等。动重合闸动作情况、开关量动作顺序等。 （5 5）故障录波数据后期处理。）故障录波数据后期处理。 对故障录波后的数据，可在机上用专用的软件进行离线对故障录波后的数据，可在机上用专用的软件进行离线处理。可对录波数据全过
8、程模拟量的每一部分及开关量处理。可对录波数据全过程模拟量的每一部分及开关量进行放大、缩小、定格、重新排列、打印输出等，还可进行放大、缩小、定格、重新排列、打印输出等，还可利用卡远传录波数据到调度中心进行分析处理。利用卡远传录波数据到调度中心进行分析处理。8（6 6）掉电保护功能）掉电保护功能。掉电时，实时时钟及录波数据等信息不丢失。掉电时，实时时钟及录波数据等信息不丢失。（7 7）人机对话功能。）人机对话功能。定值、时钟和各种操作指令均可通过面板上按键和显示器定值、时钟和各种操作指令均可通过面板上按键和显示器进行直接的观察和操作。进行直接的观察和操作。9四、故障录波装置录取量的选择四、故障录波
9、装置录取量的选择 1 1、录取量的选择包括、录取量的选择包括模拟量和开关量的选择模拟量和开关量的选择, ,选择选择哪些录取量应根据监测的电气设备的要求。一般监测哪些录取量应根据监测的电气设备的要求。一般监测的电气设备有发电机、变压器、输电线路等，所以录的电气设备有发电机、变压器、输电线路等，所以录取的模拟量可以是与这些设备有关的电压、电流、有取的模拟量可以是与这些设备有关的电压、电流、有功、无功、阻抗、谐波分量、温度等，录取的开关量功、无功、阻抗、谐波分量、温度等，录取的开关量是重要的断路器、隔离开关及保护装置的状态等。是重要的断路器、隔离开关及保护装置的状态等。10开开关关量量的的录录取取1
10、)1)线路零序电流必录。线路零序电流必录。2)2)录取波形应能明确看出故障类型、相别、故障电录取波形应能明确看出故障类型、相别、故障电 流、电压的量值及变化规律，跳合闸的时间等。流、电压的量值及变化规律，跳合闸的时间等。3)3)录波量力求完整。录波量力求完整。如对如对220KV220KV及以上线路三相电及以上线路三相电 流应当录全。流应当录全。4)4)在可能发生振荡的线路上，可录一相功率量。在可能发生振荡的线路上，可录一相功率量。5)5)对于装有相差高频保护的线路，当需要录取高频对于装有相差高频保护的线路，当需要录取高频 信号时，可少录一相该线的电流，利用录取电流信号时，可少录一相该线的电流，
11、利用录取电流 的振子改录高频信号。的振子改录高频信号。对少录的一相电流可采取对少录的一相电流可采取 纵横配合的方法来弥补。纵横配合的方法来弥补。6)6)当需要记忆量时，可录一组电流及一组相电压。当需要记忆量时，可录一组电流及一组相电压。112 2、故障录波装置的配置、故障录波装置的配置 考虑：考虑：便于分析事故、便于寻找故障点、便于便于分析事故、便于寻找故障点、便于了解系统中的主要设备、便于监视系统中的主了解系统中的主要设备、便于监视系统中的主要设备。要设备。一般一般330KV330KV及以上线路每回装一套及以上线路每回装一套220KV220KV线路线路2-32-3回装一套回装一套110KV1
12、10KV重要变电所出线重要变电所出线3-43-4回装一套。回装一套。12一、微机故障录波装置的组成一、微机故障录波装置的组成 第二节第二节 故障录波装置及基本原理故障录波装置及基本原理微机微机故障故障录波录波装置装置软件软件硬件硬件后台机后台机辅助变换器：辅助变换器：用于变换电流、电压等模拟量，用于变换电流、电压等模拟量，以适应单片微机的以适应单片微机的A/DA/D转换要求。转换要求。前置机：前置机：用于数据采集系统和判断启动用，用于数据采集系统和判断启动用，将故障信息快速及时传到后台。将故障信息快速及时传到后台。 13故障录波装置框图故障录波装置框图141 1、前置机是一个多、前置机是一个多
13、CPUCPU系统系统 它由它由4 4个数据个数据采集采集CPUCPU插件、一个人机接口插件、插件、一个人机接口插件、开关量输入插件、逆变电源及告警插件开关量输入插件、逆变电源及告警插件组成，实际上组成，实际上是一个智能数据采集系统。每块数据采集是一个智能数据采集系统。每块数据采集CPUCPU插件与插件与微机保护的微机保护的CPUCPU插件结构基本相同，但数据采集插件结构基本相同，但数据采集CPUCPU插插件的容量要大得多，如每块件的容量要大得多，如每块CPUCPU插件的静态插件的静态RAMRAM有有512KB512KB，而后台，而后台PCPC机的内存和硬盘容量更大。机的内存和硬盘容量更大。15
14、2 2、后台机部分主要用于数据处理和管理、后台机部分主要用于数据处理和管理 由一台由一台PCPC机和一台显示器机和一台显示器构成，或由笔记本构构成，或由笔记本构成。后台机在前置机给出启动命令后即接收前置成。后台机在前置机给出启动命令后即接收前置机送来的故障录波数据、信息，通过数据处理及机送来的故障录波数据、信息，通过数据处理及管理，完成故障测距计算，给出各种统计数据表管理，完成故障测距计算，给出各种统计数据表格，绘图打印输出。格，绘图打印输出。16二、微机型故障录波装置的功能二、微机型故障录波装置的功能 微机型故障录波装置的功能主要是由前置机来完微机型故障录波装置的功能主要是由前置机来完成，前
15、置机的软件功能主要有成，前置机的软件功能主要有数据采集任务、判断数据采集任务、判断启动任务、及时将数据传送至后台机启动任务、及时将数据传送至后台机。171.1.数据采集任务数据采集任务 数据采集任务是数据采集任务是1ms1ms进行一次定时采样及计算，每次进行一次定时采样及计算，每次定时采样均进入采样中断服务程序。定时采样均进入采样中断服务程序。2.2.判断启动任务判断启动任务 分为内部启动和外部启动两种。分为内部启动和外部启动两种。3.3.数据通信任务数据通信任务 将数据采集信息通过串行总线及时地传送到人机接口插件，利将数据采集信息通过串行总线及时地传送到人机接口插件，利用人机接口插件中的串行
16、口通信中断服务程序，将录波的数据用人机接口插件中的串行口通信中断服务程序，将录波的数据信息再传入后台机永久保存。信息再传入后台机永久保存。18三、微机型故障录波装置的软件原理三、微机型故障录波装置的软件原理 软件软件主程序主程序采样中断服务程序采样中断服务程序故障录波程序故障录波程序19( (一一) )主程序框图原理说明主程序框图原理说明 插件芯片级的初始化插件芯片级的初始化: :对各芯片的对各芯片的功能及方式初始化。功能及方式初始化。CPUCPU插件自检插件自检: :RAMRAM、ROMROM、EPROMEPROM、EEPROMEEPROM及及CPUCPU本身的自检本身的自检同步采样信号检测
17、同步采样信号检测: :所有各所有各CPUCPU插插件均用一条线专门接收人机接口件均用一条线专门接收人机接口插件的同步采样脉冲，同步采样插件的同步采样脉冲，同步采样信号检测就是检测同步采样脉冲信号检测就是检测同步采样脉冲是否正常。如插件自检和同步采是否正常。如插件自检和同步采样信号检测未通过则告警并打印样信号检测未通过则告警并打印报告。报告。中断开放中断开放主要是指允许采样中主要是指允许采样中断。采样中断开放后，将定时断。采样中断开放后，将定时从主程序转入采样中断服务程从主程序转入采样中断服务程序，完成采样任务后再回到主序，完成采样任务后再回到主程序。程序。系统自检系统自检是指是指TATA、TV
18、TV的断的断线检测或者其他专业自检。线检测或者其他专业自检。自启动判据自启动判据是反映系统故障是反映系统故障的电压的电压U0U0、U1U1、U2U2各序分量各序分量值是否超过定值。值是否超过定值。 20二、采样中断服务程序原理说明二、采样中断服务程序原理说明 进入采样服务中断程序后，采样进入采样服务中断程序后，采样计算计算VFCVFC输出的脉冲数。对采样输出的脉冲数。对采样CPUCPU插件的插件的1212路模拟量全部采样路模拟量全部采样结束，将最近的结束，将最近的1010周中采样计数周中采样计数存储单元所存储的采样值全部刷存储单元所存储的采样值全部刷新换为最新的采样值。新换为最新的采样值。1.
19、1.存储单元采样值刷新存储单元采样值刷新根据刚刷新的计数值，计算各通根据刚刷新的计数值，计算各通道已选定的突变量，判断是否大道已选定的突变量，判断是否大于整定值，如大于整定值，则使于整定值，如大于整定值，则使启动标志位置启动标志位置1 1，修改返回地址，修改返回地址为故障录波程序首地址，即进入为故障录波程序首地址，即进入故障录波程序；如不大于整定值，故障录波程序；如不大于整定值，则进入开关量自启动判据程序，则进入开关量自启动判据程序，如选定的自启动开关量状态为如选定的自启动开关量状态为1 1则立即启动标志位，转入故障录则立即启动标志位，转入故障录波程序，否则结束采样中断服务波程序，否则结束采样
20、中断服务程序回到主程序中循环。程序回到主程序中循环。 2.2.自启动判据检测自启动判据检测21三、故障录波程序原理说明三、故障录波程序原理说明 根据故障录波的划分时段、顺序记根据故障录波的划分时段、顺序记录的原理，检测启动标志后就保留录的原理，检测启动标志后就保留故障前故障前3 3周的首段记录，随即清启周的首段记录，随即清启动标志位，然后按顺序赋值录波段，动标志位，然后按顺序赋值录波段，再进入按时段压缩数据自程序并保再进入按时段压缩数据自程序并保留被压缩的数据。如在录波及数据留被压缩的数据。如在录波及数据处理过程中，检出系统又发生故障处理过程中，检出系统又发生故障（即检出再启动），则录波重新进
21、（即检出再启动），则录波重新进行，转入录波初始程序。行，转入录波初始程序。整个故障整个故障录波过程就是按时段录波过程就是按时段(A(AE)E)逐段顺逐段顺序记录不断循环完成录波的。序记录不断循环完成录波的。22一、故障录波装置的启动一、故障录波装置的启动 第三节第三节 故障录波装置的应用故障录波装置的应用装置的装置的故障录故障录波启动波启动( (一一) )内部启动内部启动( (二二) )外部启动外部启动23（一（一) )内部启动内部启动 ( (一一) )内部启动内部启动1.1.各相相电压和零序电压突变量启动各相相电压和零序电压突变量启动规定相电压突变量为规定相电压突变量为UK5%UN UK5%
22、UN 规定零序电压突变量为规定零序电压突变量为 U2%UNU2%UN2.2.过压和欠压启动过压和欠压启动3.3.主变压器中性点电流越限启动主变压器中性点电流越限启动规定变压器中性点电流越限启动值为规定变压器中性点电流越限启动值为3I010%IN3I010%IN4.4.频率越限与变化率启动频率越限与变化率启动频率越限启动值为频率越限启动值为50.5HZf49.5HZ50.5HZf49.5HZ；频率变化率启动值为频率变化率启动值为df/dt0.1HZ/Sdf/dt0.1HZ/S5.5.系统振荡启动系统振荡启动24( (二二) )外部启动外部启动 ( (二二) )外部启动外部启动1.1.断路器的保护
23、跳闸信号启动断路器的保护跳闸信号启动由继电保护装置跳闸命令启动故障动由继电保护装置跳闸命令启动故障动态记录时，应当选用与发出断路器跳态记录时，应当选用与发出断路器跳闸命令同步的触点信号（最好是跳闸闸命令同步的触点信号（最好是跳闸出口继电器的触点），以准确记录启出口继电器的触点），以准确记录启动时刻。为了避免干扰，以空触点经动时刻。为了避免干扰，以空触点经双绞线输出到故障录波器是必要的。双绞线输出到故障录波器是必要的。2.2.手动和遥控启动手动和遥控启动可以由变电所就地和上级调度来远方可以由变电所就地和上级调度来远方命令启动。命令启动。25二、录波数据采样及记录方式二、录波数据采样及记录方式 （
24、一）分时段记录方式（一）分时段记录方式 故障记录可分为故障记录可分为A A、B B、C C、D D、E E共共5 5个时段个时段, ,对于这对于这5 5个个时段不仅故障量记录的时间长短不同，而且故障量的时段不仅故障量记录的时间长短不同，而且故障量的采样频率也不一样。采样频率也不一样。 26A A时段：时段：系统大扰动开始前的状态数据，输出原始记录波形及有系统大扰动开始前的状态数据，输出原始记录波形及有效值，记录时间大于效值，记录时间大于0.04S0.04S。B B时段：时段：系统大扰动后初期的状态数据，可直接输出原始记录波系统大扰动后初期的状态数据，可直接输出原始记录波形，可观察到形，可观察到
25、5 5次谐波，同时也输出每一周波的工频有效值及直次谐波，同时也输出每一周波的工频有效值及直流分量值，记录时间大于流分量值，记录时间大于O.1SO.1S。E E时段：时段：系统长过程的动态数据，每系统长过程的动态数据，每1 1输出一个工频有效值，记输出一个工频有效值，记录时间大于录时间大于lOminlOmin。 C C时段：时段：系统大扰动后的中期状态数据，输出连续的工频有效系统大扰动后的中期状态数据，输出连续的工频有效值，记录时间大于值，记录时间大于1.0S1.0S。D D时段：时段：系统动态过程数据，每系统动态过程数据，每0.1S0.1S输出一个工频有效值，记输出一个工频有效值，记录时间大于
26、录时间大于20S20S。27( (二二) )不定长录波不定长录波 以上启动方式的录波的结束条件为：所有启动量全部复归，以上启动方式的录波的结束条件为：所有启动量全部复归，并且记录时间大于并且记录时间大于3S3S。1.1.非振荡故障启动非振荡故障启动 在某一时刻，启动量满足任一启动条件，装置启动录波。在某一时刻，启动量满足任一启动条件，装置启动录波。如果在录波的过程中有且仅有这一次故障启动时，装置将按如果在录波的过程中有且仅有这一次故障启动时，装置将按A-A-B-C-DB-C-D时段顺序进行录波。如果装置在已启动的录波过程中，有时段顺序进行录波。如果装置在已启动的录波过程中，有突变量输出或断路器
27、跳合闸信号时，若在突变量输出或断路器跳合闸信号时，若在B B、C C时段，则由时段，则由t=0t=0时时刻开始沿刻开始沿B B、C C、D D、E E时段重复执行；否则应沿时段重复执行；否则应沿A A、B B、C C、D D、E E时时段重复执行。段重复执行。282.2.特殊启动方式特殊启动方式 如果系统故障后引起振荡，而记录已进入如果系统故障后引起振荡，而记录已进入E E时段后，则立即转入按时段后，则立即转入按D D时段记录，如果正在时段记录，如果正在D D时段则延长时段则延长20S20S。特殊启动方式特殊启动方式如果出现长期的电压或频率越限，可只记录如果出现长期的电压或频率越限，可只记录电
28、压值和频率值，每秒一点或作相应处理；电压值和频率值，每秒一点或作相应处理；29三、分析故障录波实例三、分析故障录波实例 30本章小结本章小结本章小结本章小结1.1.故障录波装置是当电力系统发生故障时，能迅速直接故障录波装置是当电力系统发生故障时，能迅速直接记录下与故障有关的运行参数的一种自动记录装置。记录下与故障有关的运行参数的一种自动记录装置。2.2.故障录波装置的作用故障录波装置的作用3.3.微机故障录波装置的主要优点微机故障录波装置的主要优点4.4.故障录波装置录取量的选择故障录波装置录取量的选择 5.5.微机故障录波装置由硬件、软件两部分组成。其中硬微机故障录波装置由硬件、软件两部分组成。其中硬件部分由辅助变换器、前置机、后台机等三部分组成。件部分由辅助变换器、前置机、后台机等三部分组成。软件由主程序、采样中断服务程序及故障录波程序组成。软件由主程序、采样中断服务程序及故障录波程序组成。6.6.故障录波装置的启动、录波数据采样及记录方式故障录波装置的启动、录波数据采样及记录方式装置的故障录波启动分为内部启动和外部启动两种装置的故障录波启动分为内部启动和外部启动两种 ，故，故障记录可分为障记录可分为A A、B B、C C、D D、E E共共5 5个时段。个时段。31感谢您的关注感谢您的关注32
