[科普中国]-微机故障录波装置

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

微机故障录波装置的组成微机故障录波装置主要包括前置机和主机两大部分。一台微机故障录波装置由一台主机和多台互为独立的前置机组成分布式结构。这种结构有两大优点：一是避免局部故障而引起整套录波装置退出工作，便于维护和管理；二是对任一台前置机进行校验和维修，不会影响整套录波装置的运行。

一台前置机由中央处理器和一些外围电路组成，前置机的主要功能是交流数据采集它对所接人的电流、电压、开关量进行数据采样，并同预先设置的定值进行比较，一旦发现越限、有增量或开关变位，立即发信给主机，启动录波装置录波。

主机主要由三大部分构成：工控机、半导体电子盘和接口系统。工控机存贮空间大可以记录多次故障。由于利用了工控机，人机对话界面可配以彩色显示器、标准键盘及汉字打印机，以方便地实现整定(运行人员修改时钟和根据运行需要修改定值以及屏蔽录波装置的启动量)、维护、分析和打印。分析软件全部用菜单制作，汉字提示，从而使分析打印事故波形及报告十分方便、直观。计算机的串行口可实现数据的远传，它将故障录波装置的数据远传给所辖调度部门，供分析事故之用。1

录波装置使用半导体电子盘，将操作系统及应用软件固化。主机中接口系统主要有以下功能：与前置机通信，向前置机发送定值、同步脉冲，检查前置机工作状态，读取录波装置记录的数据；对于装置异常，装置启动信号通过继电器输出到中央信号屏上，提示值班人员注意。1

微机故障录波装置的启动方式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

2．录波数据记录方式为了清晰地反应故障发生、发展、切除以及重合闸的全过程，要求所记录的模拟量的波形应从故障发生前的某个时刻开始，并在故障切除及重合闸动作后才能停止录波。在电力系统出现长期的电压、频率越限或振荡时，也应能记录下全过程。因此，模拟量的采样方式随着故障发生发展的不同阶段而不同。模拟量的采样时段顺序如图1所示。

系统大扰动开始时刻t=0s，各时段的记录时间、采样速率均可人工设定，按图1所示顺序执行。采样方式和记录时间如表1所示，记录方式如表2所示。1

表1采样方式和记录时间

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表2记录方式

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微机故障录波装置实例YS-88AM型微机故障录波测距装置是目前国内应用较为广泛的录波装置，其原理框图如图2所示。该装置采用了高速数字信号处理器，实现了高速度高精度的数据采集及处理，数据采集精确度可达到16bit，采样速度最高达到每秒10000点，具有独特的智能变速功能，解决了高速记录与有限缓冲区之间的矛盾。实时的硬盘缓冲区技术及数据自动更新技术，使得完全依靠系统内存，在采集速度达到每秒10000点时，可以连续记录这样的故障：故障开始--故障切除--故障恢复(重合)。采用分时多任务系统的实时信号处理技术，使用一块工控主机板同时完成了数据记录存储、录波分析、测距、通信、巡检、显示等功能，具有计算机通信组网技术和管理系统，具备全面的启动判据，记录电气量齐全，可以兼有实时监测功能。使用WATCH—DOG技术和巡检功能，使得录波装置工作稳定可靠。该装置适用于220kV及以上的变电站和发电厂等场合。1

图3是某变电站某一线路发生单相接地短路故障时的录波图，录波图的清单上可以包含录波的文件名称、录波时间、故障前后各相电流、零序电流或各项电压、零序电压有效值。

文件名称：D：\DATA\0373D481.100

录波时间：2003-07-03 13:48:02 780ms

故障前后有效值：

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从录波图可见，在故障发生时刻，B相电流增大，且出现了零序电流，A、C相电流有些变化，但相对于B相电流变化较小，因此断定B相发生了接地短路。在70ms时，B相电流为零，可见该相断路器跳开。到1272ms，B相电流恢复，A、B、C三相电流对称，零序电流基本为零，说明重合闸成功。1

从录波图可以看到故障发生前、中和故障后电流的变化情况，从而可以分析短路的性质、类型、断路器和重合闸的工作情况。另外，利用故障录波装置的软件还可以给出故障分析报告。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学