[科普中國]-故障錄波裝置

故障錄波裝置對保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有十分重要的作用。當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障時，利用裝設(shè)的故障錄波裝置，可以記錄下該故障全過程中線路上的三相電流、零序電流的波形和有效值，母線上三相電壓、零序電壓的波形和有效值，并形成故障分析報告，給出此種故障的故障類型，可以查看電流和電壓的幅值與相位、本側(cè)保護(hù)的動作時間以及線路兩側(cè)高頻保護(hù)收發(fā)信機(jī)發(fā)信和停信的時間、斷路器分合時間等。當(dāng)線路兩側(cè)裝有自動重合閘時，還可以看出線路兩側(cè)自動重合閘動作的全過程。1

簡介故障錄波裝置對保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有十分重要的作用。當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生故障時，利用裝設(shè)的故障錄波裝置，可以記錄下該故障全過程中線路上的三相電流、零序電流的波形和有效值，母線上三相電壓、零序電壓的波形和有效值，并形成故障分析報告，給出此種故障的故障類型，可以查看電流和電壓的幅值與相位、本側(cè)保護(hù)的動作時間以及線路兩側(cè)高頻保護(hù)收發(fā)信機(jī)發(fā)信和停信的時間、斷路器分合時間等。當(dāng)線路兩側(cè)裝有自動重合閘時，還可以看出線路兩側(cè)自動重合閘動作的全過程。1

故障錄波裝置的主要作用(1)正確分析事故原因并研究對策，同時可正確清楚地了解系統(tǒng)的情況，及時處理事故。所錄取的故障過程波形圖，可以正確反映故障類型、相別、故障電流和電壓的數(shù)值以及斷路器跳合閘時間和重合閘是否成功等情況，從而可以分析并確定出事故的原因，研究有效的對策，也為及時處理事故提供了可靠的依據(jù)。

(2)根據(jù)所錄取的波形圖，可以正確評價繼電保護(hù)和自動裝置工作的正確性。

(3)根據(jù)錄波圖中示出的零序電流值，可以較正確地給出故障地點(diǎn)范圍，便于查找故障點(diǎn)。

(4)分析研究振蕩規(guī)律。從錄波圖可以清楚地說明系統(tǒng)振蕩的發(fā)生、失步、同步振蕩、異步振蕩和再同步全過程，以及振蕩周期、電流和電壓等參數(shù)，從而可為防止系統(tǒng)發(fā)生振蕩提供對策，為改進(jìn)繼電保護(hù)和自動裝置提供依據(jù)。

(5)分析錄波圖可以發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)和自動裝置缺陷，發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備缺陷，可及時消除隱患

(6)借助錄波裝置，可實(shí)測系統(tǒng)參數(shù)以及監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

總之利用故障錄波裝置可以正確地分析事故，評價保護(hù)，發(fā)現(xiàn)保護(hù)和斷路器存在的問題，最大限度地減少原因不明事故。因此，故障錄波裝置在電網(wǎng)事故分析中占有重要的地位。1

故障錄波裝置的啟動方式微機(jī)故障錄波裝置正常情況下只作數(shù)據(jù)采集，只有當(dāng)它的啟動元件動作時才進(jìn)行錄波。除高頻信號外，所有信號均可作為啟動量，任一路輸入信號滿足定值給出的啟動條件，均可啟動錄波。為了保證故障錄波裝置可靠動作，要求故障錄波裝置有良好的靈敏度。

對故障錄波裝置通常采用如下的啟動方式：

(1)突變量啟動判據(jù)。突變量啟動的實(shí)質(zhì)是故障分量啟動，可選△UA、△UB、△UC、△UL、△U0、△I0、△IA、△IB、△IC中的部分作為啟動量，并和整定突變量值進(jìn)行比較。

(2)零序電流啟動判據(jù)。在110kV以上的大電流接地系統(tǒng)中，大多數(shù)為接地故障，采用主變壓器中性點(diǎn)零序電流3I0啟動錄波。

(3)正序、負(fù)序、零序電壓啟動判據(jù)。

(4)母線頻率變化啟動判據(jù)。故障時頻率下降且變化率較快。

(5)外部啟動判據(jù)。一種是繼電保護(hù)的跳閘動作信號啟動，一種是調(diào)度來的啟動命令，這兩種啟動均為開關(guān)量啟動。1

故障錄波裝置通信網(wǎng)絡(luò)目前，我國電廠、變電站所使用的故障錄波裝置，其通信部分主要包括：上下位機(jī)之間、上位機(jī)與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的故障數(shù)據(jù)和控制命令的傳輸。由于故障錄波裝置作為電網(wǎng)暫態(tài)過程的監(jiān)測系統(tǒng)，應(yīng)該將故障信息傳送到有關(guān)部門，因此，故障錄波裝置與電力管理信息系統(tǒng)的互聯(lián)就成為必須解決的問題。1

在上下位機(jī)之間，由于傳輸距離較近，且傳輸數(shù)據(jù)量較大，通常用10/l00M網(wǎng)卡及網(wǎng)線直接連接，以保證傳輸?shù)目焖傩?。在上位機(jī)可設(shè)定數(shù)據(jù)包檢測機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤數(shù)據(jù)包即可要求下位機(jī)重新發(fā)送，這樣就可以提高向上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。1

由于上位機(jī)與遠(yuǎn)方調(diào)度中心之間的距離較遠(yuǎn)，通?？衫秒娏ο到y(tǒng)內(nèi)部微波電話網(wǎng)絡(luò)采用調(diào)制解調(diào)器點(diǎn)對點(diǎn)(Point to Point)協(xié)議進(jìn)行通信。當(dāng)上位機(jī)接到故障信息并對其進(jìn)行分析處理后，則將分析結(jié)果打包封裝為協(xié)議幀，并在上位機(jī)負(fù)擔(dān)較輕時主動建立與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的連接，將故障分析結(jié)果發(fā)送給遠(yuǎn)方調(diào)度中心以供使用。調(diào)制解調(diào)器通信為面向連接的通信，故可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?

我國各電廠都有自己的內(nèi)部局域網(wǎng)，因此可以將故障錄波裝置上位機(jī)接人電廠內(nèi)部局域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)與電力MIS的互聯(lián)?；ヂ?lián)時，可使用常見的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為了提高傳輸效率，合理分配上位機(jī)的系統(tǒng)資源，可以進(jìn)行雙網(wǎng)卡設(shè)計，即在上位機(jī)內(nèi)增加一塊專門負(fù)責(zé)與MIS通信的網(wǎng)卡，其類型應(yīng)與當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)所采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。這樣既可以保證上、下位機(jī)之間的通信，又可以減輕上位機(jī)的負(fù)擔(dān)。其通信協(xié)議可以采用目前網(wǎng)絡(luò)上通用的TCP/IP協(xié)議，這樣就可以保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性和高效性。目前電廠中所使用的MIS大部分為瀏覽器/服務(wù)器模式體系結(jié)構(gòu)，所有的MIS數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器上，各用戶通過網(wǎng)絡(luò)使用通用的瀏覽器瀏覽數(shù)據(jù)。這樣對于上位機(jī)處理分析過的數(shù)據(jù)只需要將其傳送到MIS服務(wù)器，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為電廠內(nèi)的各部門所使用。當(dāng)上位機(jī)將故障信息處理完后，它既可主動建立與MIS服務(wù)器的連接，將故障信息封裝為IP數(shù)據(jù)包傳送到服務(wù)器上，也可以將信息先保存在當(dāng)?shù)卮疟P，以備將來的MIS用戶通過網(wǎng)絡(luò)查詢。對于上位機(jī)內(nèi)的兩塊網(wǎng)卡，分別采用不同的通信協(xié)議承擔(dān)不同的通信任務(wù)。這樣不僅不會產(chǎn)生沖突，而且編制上位機(jī)程序也不會有障礙。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

鄭國忠 - 副教授 - 華北電力大學(xué)