故障录波器基本知识及典型案例
故障录波介绍
中性点经接地电阻接地方式
接地变压器结构与一般 三相芯式变压器相似。T0 为接地变压器，铁芯为三 相三柱式，每个铁芯上有 两个匝数相等，绕向相同 的绕组，每相上面一个绕 组与下面一个绕组反极性 串联，并将每相下面一个 绕组的首端连在一起作为 中性点，组成曲折形的星 形接线。二次绕组视工程 需要决定是否配置。
接地变零序保护误动、拒动探讨
防范措施 （3）35kV母线并列运行时，不得同时投入两条母线的接 地变。
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【波形设置】选项
故障的起始时刻
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高度 长度
故障的起始时刻
故障录波离线分析软件
三 典型波形识别
故障录波分析-三相短路电压
故障录波分析-三相短路低压侧电流
0.052s故障开始
0.18s故障结束
故障录波分析-三相短路高压侧电流
故障录波分析-两相短路低压侧电流
故障录波分析-两相短路低压侧电流
实际波形分析-案例 1 保护动作信息
1号接地变保护测控信息
实际波形分析-案例 1 1号接地变零序电流波形
实际波形分析-案例 1
原因分析 直接原因：35kV I段母线所带风机线路上一台配电变压
器A相高压侧引线折断，搭接至变压器本体导致A相接 地故障。 根本原因：35kV I段母线所带风机线路未配置零序电流 互感器，未设置零序电流保护。
五 零序保护误动、拒动探讨
接地变零序保护误动、拒动探讨
（一）两条线路同相接地的电流叠加
当一条线路经高阻接地，由于故障电流小，保护不能动
作；此后，另一条线路又经高阻接地，线路的故障电流也未
达到保护动作值，两条线路同时发生高阻接地等值电路为： 图中，R1 、R2 分别为故障线 路1、线路2的接地过渡电阻； Il1 、IL2 分别为故障线路1、线 路2的零序电流；IR 为流过接 地变的零序电流；XCΣ 、Xb 分 别为线路对地电容、接地变压 器的电抗值；R为接地电阻值。
故障录波装置基础知识讲解
一、故障录波器的作用
(3)对断路器存在的问题给以真实记录，如断路器的拒动、跳跃、断相 和切断空载电流的能力等，均可从故障录波图上分析出来，以便改进。
(4)为检修工作提供依据。例如按断路器切除故障次数进行检修是规程 规定的。但从故障录波分析发现，有时单相接地故障发生在不同相别， 切除故障电流并未集中在断路器的同一相，因此断路器检修工作，应 根据录波实际情况而定，可减少检修次数。
门的数据区中。
（4） (4))将记录的故障数据通过以太网送至分析管理层。
五、数据采集单元
2、数据采集单元的结构
数据采集单元一般由信 号输入电路、主处理器电 路、GPS电路、电源电路 等组成。
（1） 信号输入电路
信号输入电路是模拟量和开关量输入的信号调理部分，它 的作用是将电压互感器和电流互感器或其它设备传来模拟信号 及开关量信号进行准确、合适的转换，再送交主处理器电路进 行采样处理。
(1)模拟量、开关量分别处理后再送至CPU插件、提高 了抗干扰能力，易实现多CPU结构。
(2)多CPU结构提高了装置的可靠性，某个CPU的损坏 不会影响到别的CPU。
(3)总线不外引，加强了抗干扰能力。 (4)使装置的容量可灵活配置。
五、数据采集单元
1、数据采集单元的功能 数据采集单元主要实现以下功能：
(2)保护装置动作不正常(包括误动、拒动、动
2
作信号异常而造成误判断)。
(3)事故过程中，现场人员忙于处理事故，记 录不全，有时次序颠倒，反映情况不真等。
3
一、故障录波器的作用
2、为查找故障点提供依据 3．积累运行经验，提高运行水平
《故障录波讲解》课件
01
电力系统
用于监测和记录电网中的故障 ，提高电网运行的可靠性和稳
定性。
02
工业自动化
在电机、变压器等电气设备中 应用，监测设备的运行状态和
预防故障。
03
轨道交通
用于监测和记录列车运行中的 电气信号，保障列车的安全运
行。
03
故障录波的获取与处理
故障录波的获取方式
03
传感器监测
自动化巡检
人为观察与记录
通过在关键部位安装传感器，实时监测设 备的运行状态，采集故障发生时的数据。
利用自动化巡检设备，定期对设备进行检 查，记录运行数据，以便后续分析。
操作人员通过日常观察，记录设备异常情 况，并及时上报。
故障录波的处理方法
01
02
03
数据清洗
去除无关数据和异常值， 确保数据的准确性和可靠 性。
特征提取
从故障录波中提取关键特 征，如波形、频率、幅值 等，用于后续分析。
故障录波是电力系统故障诊断、事故分析、继电保护整定计算的重要 依据，对于保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
故障录波的作用
故障定位
通过对故障录波的分析，可以确定故障 发生的位置和类型，为快速隔离和修复 故障提供依据。
保护动作分析
通过对保护装置的动作行为和故障录波 数据的对比分析，可以评估保护装置的 性能和正确性。
根据记录数据长度
可以分为长时段录波器和短时段录波器。长时段录波器记录的电气量数据长度较长，适用于对系统动态行为的分析； 而短时段录波器记录的电气量数据长度较短，适用于对保护动作行为的分析。
根据应用场合
可以分为线路故障录波器、变压器故障录波器和母线故障录波器等。不同的故障录波器适用于不同的应 用场合，记录的电气量数据也各有侧重。
故障录波器故障原因分析
故障录波器故障原因分析电站故障录波器故障原因分析及建议2007年01月15日电站运行人员发现：故障录波器正常运行指示灯不亮，录波信号指示灯常亮（按信号复归键不起作用）；同时工控机画面无正常数据显示（所有显示值均为0）。
经检查发现该装置的CPU插件与工控机的通信指示灯不亮，且该CPU插件在插入装置框架时伴有放电现象（此时装置的直流电源已断），同时＃2发电机转子一点接地保护动作，DCS画面＃2发电机转子一点接地保护保护动作光字牌亮。
经厂家服务人员与检修人员现场检测发现：转子电流采集回路有约30V交流电压，对应2号发电机转子励磁电流的采集转/换模块对地绝缘损坏，导致发电机转子回路对地绝缘下降；同时发电机励磁电压的正极也经损坏的转换模块间接地叠加在录波装置的母板上，进而造成其它录波插件的损坏。
针对上述现象进行如下分析：1 励磁回路谐波电压（交流）来源分析我公司采用的是自并激励磁方式，该方式下调节器的励磁电流也就是发电机的转子电流。
调节器采用武汉武水电气技术生产的TDWLT-01型微机励磁调节器，功率元件采用6只可控硅组成桥式整流。
由励磁调节器控制可控硅的通/断，从而达到调节发电机的转子电流/电压。
由三相桥式可控硅整流原理可知，正常情况下整流器的输出并不是一单纯的直流电压（因为没有设置滤波元件），而是在输出的直流电压中包含有一定比例的谐波电压（一般用波形系数表示）。
现场实测转子回路交流电压值如下表：2 励磁回路直流电压来源分析我公司发电机保护采用的是国电南自生产的NDG200数字式发电机保护装置。
该保护装置中的发电机转子接地保护采用的是叠加直流原理，在发电机转子负极与地之间叠加一直流电源，通过检测两者之间的漏电流来计算出发电机转子对地的绝缘电阻，进而判断出发电机转子是否发生接地故障。
3 故障录波器对发电机转子电流的采集原理我公司的故障录波装置采用的是南自生产的WFBL-1微机发变组故障录波与分析装置。
该装置对于发电机转子电流量的采集原理，采用的是采集发电机转子回路分流器的75mV输出信号，通过装置内部的75mV－5V转换模块转换成录波装置所需要的电压信号。
故障录波介绍
电力系统中性点接地方式
大电流接地系统 小电流接地系统
中性点直接接地 中性点经低阻抗接地 中性点不接地 中性点经消弧线圈接地 中性点经高阻抗接地
中性点直接接地系统单相接地
I
• 发生单相接地故障时,非故障相的工频电压升高不会超 过1.4倍运行相电压；暂态过电压水平也相对较低；故 障电流很大，继电保护装置能迅速断开故障线路。
由以上分析可知，当中性点不接地系统发生单相接地时： 1. 零序电压与接地相的相电压大小相等、方向相反。 2.故障相对地电压降为零；非故障相对地电压升高为相电 压的 3 倍，即升高为线电压，相位差为60°。三个线电压 仍保持对称和大小不变。 3.非故障相电容电流增大为正常相对地电容电流的 3倍， 超前相应的相对地电压90°；产生的总零序电流为正常相 对地电容电流的3倍，超前零序电压90°。
故障录波器手动录波
选择【监视】->【手动录波】，在弹出的窗口中可以选择子站、输入 周波数。
录波结束后，“在故障信息窗口” 会自动列出本手动录波文件，选中 此文件，然后点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择【查看波形】，就会 将此文件下载转换并自动用分析软件打开。
故障录波在线查看
【选择波形】选项
故障的起始时刻
故障录波器界面
故障录波器界面
故障录波器本机时间设定
故障录波器定值整定
通道名称
故障录波器定值整定
故障录波
故障录波器接线
模拟量信号
二 故障录波文件
故障录波文件组成和导出
一个完整的故障文件由头文件、配置文件、数据文件三类文件组 成，其文件名的前缀均相同，后缀名分别为“.HDR”、 “.CFG”、“.DAT”。
中性点经接地电阻接地方式
接地变压器结构与一般 三相芯式变压器相似。T0 为接地变压器，铁芯为三 相三柱式，每个铁芯上有 两个匝数相等，绕向相同 的绕组，每相上面一个绕 组与下面一个绕组反极性 串联，并将每相下面一个 绕组的首端连在一起作为 中性点，组成曲折形的星 形接线。二次绕组视工程 需要决定是否配置。
故障录波识图基础及典故故障波形分析方法
故障录波识图基础及典故故障波形分析方法一、故障录波识图基础知识析录波图的基本方法大体分为下面四个步骤：1、当我们拿到一张录波图后，首先要通过电力系统复合序网所学的知识（查看公众号好干货分享C3文章学习电力系统故障分析基础知识）大致判断系统发生了什么故障，故障持续了多长时间。
2、以某一相电压或电流的过零点为相位基准，查看故障前电流电压相位关系是否正确，是否为正相序？负荷角为多少度？3、以故障相电压或电流的过零点为相位基准，确定故障态各相电流电压的相位关系。
（注意选取相位基准时应躲开故障初始及故障结束部分，因为这两个区间一是非周期分量较大，二是电压电流夹角由负荷角转换为线路阻抗角跳跃较大，容易造成错误分析）4、绘制向量图，进行分析。
下面我们来给大家讲一讲如何查看打印版的故障录波波形(当然用录波分析软件CAAP2008X【关注公众号可留言索取录波分析软件及详细使用说明书】分析电子档波形文件更为方便）A、读取事件发生的准确时间（看如下波形）故障持续时间: 故障持续时间为从电流开始变大或电压开始减低开始到故障电流消失或电压恢复正常的时间，如图所示的A 段，故障持续时间为60ms。
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，即从电流开始变大或电压开始降低，到保护输出触点闭合的时间，如图所示的B 段，保护动作最快时间为15ms。
断路器跳闸时间: 断路器跳闸时间是从保护输出触点闭合到故障电流消失的时间。
如图所示C 段，断路器跳闸时间为45ms。
一般不用断路器位置触点闭合或返回信号。
保护返回时间: 保护返回时间是指故障电流消失时刻到保护输出触点断开的时间，如图所示D 段，保护返回时间为30ms。
重合闸装置出口动作时间: 重合闸装置出口动作时间是从故障消失开始计时到发出重合命令( 重合闸触点闭合) 的时间，如图所示E 段。
图中重合闸动作时间为862ms。
断路器合闸动作时间: 断路器合闸时间是从重合闸输出触点闭合到再次出现负荷电流的时间。
故障录波及常见故障波形讲解PPT012
05
故障录波器的主要参数
➢ 5、录波数据采样及记录方式
• 5.1、模拟量采样方式
模拟量采样及记录方式按下图执行
系统大扰动开始时刻
A
B
C
D
t=00.0000
t(s)
模拟量采样时段顺序
• A时段：系统大扰动开始前的状态数据,记录时间为40ms~100ms可调。采样
频率10kHz、5kHz、2kHz、1kHz可设。B时段：系统大扰动后初期的状态数据, 记录时间200ms~2000ms可调。采样频率同A段。 C时段:系统大扰动后中期的 状态数据,记录时间1.0s~10s可调。数据输出速率1kHz、0.5kHz、0.25kHz可 设。D时段:系统动态过程数据,不定长录波,录波时间最长为30min,数据输出速 率50Hz,10Hz,1Hz可设,输出为有效值。
(3)加强培训：利用系统维护的机会，请故障录波 器厂家人员到现场讲解。
08 典型故障波形的分析
➢ 1、单相接地短路故障
根据分析的单相接地短路故障录波图得出以下特点： (1)一相电流增大,一相电压降低;出现零序电流、零序电 压 (2)电流增大、电压降低为相同相别 (3)零序电流向位与故障电流同向,零序电压与故障相电 压反向 根据以上分析,判断为单相接地故障,故障相为接地电流 明显增大的那一相。
05 故障录波器的主要参数
➢ 1、采样速率
采样速率的高低决定了录波器对高次谐波的 记录能力,在系统发生故障之初,故障波形的高次 谐波非常严重,因此,为了较真实地记录故障的暂 态过程,录波器要有较高的采样速率。电力行业 标准规定,故障录波器的采样速率应达到5kHz。 但高的采样速率,则要使用较多的存储空间,同时 在进行数据传输时,要花费更长的时间,这很不利 于故障后的快速分析故障。
故障录波四步分析法讲解
故障录波四步分析法讲解故障录波是电力系统中的一种常见设备，它能够捕捉到电力系统中出现的异常波形，并将这些波形记录下来。
故障录波数据对于电力系统的故障分析、事故处理以及设备运行状态评估都有着重要的作用。
而故障录波的四步分析法则是一种对故障录波数据进行系统分析的方法。
故障录波四步分析法概述故障录波四步分析法指的是从故障录波数据的挑选、分析、诊断以及判定四个步骤入手，对故障录波数据进行分析的方法。
具体来讲，故障录波四步分析法包括以下四个步骤：1. 故障录波数据的挑选对于整个电力系统中存在的大量故障录波数据，我们需要首先从中挑选出与我们正在研究的故障类型以及特有的电学特征相一致的数据。
例如，如想要研究一次侧接地故障的波形，我们需要把一次侧的故障录波数据从整个数据中筛选出来。
2. 故障录波数据的分析在确定了可以用于研究的故障录波数据之后，我们需要对这些数据进行进一步的分析。
在此步骤中需要关注的重点包括：•波形特征的分析，包括波形起点、极值点、波形衰减等。
•电学特征的分析，包括电流的大小、相位角、频率响应等。
在了解了故障录波数据的基本信息之后，我们需要对这些数据进行进一步的诊断。
主要包括：•确定故障类型，它可以是接地故障、短路故障等。
•确定故障位置，例如故障发生是在哪个支路、哪个相位等。
•确定故障性质，例如故障是否单相、三相、瞬时短路等。
4. 故障录波数据的判定最后，根据对故障录波数据的挑选、分析和诊断，可以得出对发生故障位置的初步判断。
在此步骤中需要打打决策，例如进行临时保护动作等。
故障录波四步分析法应用案例下面以一种典型的短路故障为例，介绍故障录波四步分析法的应用：1. 故障录波数据的挑选首先，我们需要从大量的故障录波数据中挑选出符合要求的数据。
在这个案例中，我们需要挑选出短路故障发生在某个特定支路下的录波数据，并将其与其他支路下的录波数据进行比较。
2. 故障录波数据的分析接下来，我们需要对选定的故障录波数据进行分析。
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三.故障录波器的基本要求
• 5、数据记录格式及网络功能 • 6、对后台分析软件的要求 • （1）能自动综合双端数据进行故障测距； • （2）能根据记录的电流、电压形成波形，导出各序分量
及其向量图、阻抗变化轨迹； • （3）具备完善的数据库管理功能
21115
四.录波的基础知识点
各种故障情况下的波行特征：
21215
四.实例分析三相短路向量图
21216
Ⅳ.三相短路分析要点
21217
四.关于故障后应该出的信息
• 单相故障 两套主保护的单相跳闸信号，两套后备保护动作信
号，差动动作信号，收信、发信信号，重合闸动 作信号 • 两相及以上故障 两套主保护的三相跳闸信号，两套后备保护动作信 号，差动动作信号，收信、发信信号，
信息子站
二.故障录波器之原理
➢ 录波器起动方式
目的：能满足各种故障情况下可靠起动故障录 波器。
模拟量起动：按相设置的过电流、低电压起 动；按相设置的电流突变起动、零序过流和突 变起动；负序电流起动。
开关量起动：所有保护的跳闸出口信号；所 有开关的副接点变位信号
21112
三.故障录波器的基本要求
4、绘制向量图，进行分析。
21210
四.简单故障分析基础
• 基础---对称分量法 • 单相接地故障—故障相电流与零序电流大小
相等，方向相同。故障相电压有大幅度降 低，最低接近于零。
21211
四.实例分析单相接地故障
21 212
四.实例分析两相短路故障典型向量图特点分析
21213
21 124
四.实例分析三相短路波形
作的原因，必要时通过计算工具进行模拟
计算分析
218 1
二.故障录波器的构成
• 通常包括三部分：辅助变换、前置机、后台 机
2191
录波屏后实拍
21101
二.故障录波器之原理
调度或子站 调度
可编程逻辑器件
160 路开关量
80 路模拟量
16 bit ADC 16 bit ADC
录波单元
大规模可编程门 阵列 FPGA
利用故障录波器记录下来的电流电压及开关量判断出是否无故障 跳闸
217 1
一.故障录波器之功能
➢ 继电保护装置有不正确动作行为 继电保护装置误动造成无故障跳闸 系统有故障但保护装置拒动
系统有故障但保护动作行为不符合预先设 计
利用故障录波器记录下来的保护动作事件
量和开关接点状态信息找出保护不正确动
➢ 三相接地故障或不接地故障，三相电流同步增大，没有零 序电流和零序电压。
21116
四.录波的基础知识点
故障过程中的波形特征：
➢ 故障相电流有明显突变增大，电压有一定程度减 小，同时有零序电压和零序电流出现
➢ 在故障切除后，电流通道变为一根直线。如果是 线路PT，在线路两端故障均切除后故障相电压变 为0，零序电流变得很小或为0，但有很大的零序 电压。
故障录波器技术
玛丽水电站
21A 1
录波器的引入及其功能
2
录波器的一般工作原理和构成
3
录波器的基本要求和标准
4
基础波形分析
21B 1
“黑匣子”
211 1
变电站的黑匣子—录波器
• 反应电网实时状态的参数： • 基本参数：电流、电压、开关量，
还有：有功、无功、非周期分量的初值及时间常数、系统频率 变化
7、直流是否正常，是否接地、短路
8、高频是否发信
21118
四.基础波型
21119
四.分析录波图的基本方法 ： 1、大致判断系统发生了什么故障，故障持续时间
2、以某一相电压或电流的过零点为相位基准，查 看故障前电流电压相位关系是否正确，是否为正相序 ？负荷角为多少度？
3、以故障相电压或电流的过零点为相位基准，确 定故障态各相电流电压的相位关系。（注意选取相位 基准时应躲开故障初始及故障结束部分，因为这两个 区间一是非周期分量较大，二是电压电流夹角由负荷 角转换为线路阻抗角跳跃较大，容易造成错误分析）
21218
五.关于负荷潮流与故障电流的相位
分析电网故障主要是指分析系统动态过程各参数量的变化规律 。
电力系统故障录波装置就是这样一种用作记录和分析电网故障
的设备。Biblioteka 212 1常用的录波装置
• 武汉中元华电ZH-3 型
213 1
第四步 第三步 第二步 第一步
故障处理流程
反措和改进
4
电网事故分析
3
电网事故处理
2
电网事故判断
1
21 4
1
继电保护专业技术知识 调度汇报信息
➢ 重合成功。三相电流恢复正常负荷电流，三相电
压恢复对称。
21117
四.录波的基础知识点
根据故障录波图能够获得的信息
1、发生故障的电气元件和故障类型
2、保护动作时间和故障切除时间
3、故障电流和故障电压
4、重合时间以及是否重合成功
5、详细的保护动作情况
6、完成附属功能（测距、阻抗轨迹、相量以及谐波 分析等）
GPS 32 位 DSP 板
SDRAM 64 MBytes
ADSP
FLASH 512 MBytes
高速以太网
32 位 CPU 板
32 位嵌入式 CPU 运行 VxWorks
硬盘
COM 1 COM 2 PRN RS 232 RS 422 /485
LAN 1 LAN 2
LAN 3
录波管理机
以太网交换机
21111
➢ 单相接地故障，故障相电流和零序电流大小相等且同相位 ，故障相电压有一定程度减小，同时有零序电压出现。
➢ 两相之间故障，两个故障相的电流大小相等，方向相反， 没有零序电流。
➢ 两相接地故障，两个故障相的电流突变增大，但两个电流 之间的相位有角度差，变化范围随过渡电阻的不同在60° －180°之间变化，但有零序电流出现。
完整性
• 1、录波数据的安全性
机要性
可用性
21113
三.故障录波器的基本要求
• 2、录波数据的真实性； • 3、采样数据的同时性和精度要求 • 4、录波器的启动方式要求
（1）电流电压幅值、变化量及频率的越限； （2）外部触发启动，如动作节点、断路器位置； （3）直流变化量； （4）手动启动； （5）启动前应有一定的信息记录宽度
故障录波器的信息资料 保护装置的报文 信息子站
事 故 分 析
215 1
一.故障录波器之功能
按照电力系统发生故障的不同情况，对应于 录波器的作用主要体现在：
➢系统发生故障，保护动作正确
利用故障录波器记录下来的电流电压量对故障线路进行测 距，同时给出能否强送的依据
216 1
一.故障录波器之功能
➢电力系统元件发生不明原因跳闸