[科普中國(guó)]-微機(jī)故障錄波裝置

故障錄波裝置對(duì)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(shí)，利用裝設(shè)的故障錄波裝置，可以記錄下該故障全過(guò)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(bào)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(dòng)作時(shí)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(shí)間、斷路器分合時(shí)間等。當(dāng)線路兩側(cè)裝有自動(dòng)重合閘時(shí)，還可以看出線路兩側(cè)自動(dòng)重合閘動(dòng)作的全過(guò)程。1

簡(jiǎn)介故障錄波裝置對(duì)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(shí)，利用裝設(shè)的故障錄波裝置，可以記錄下該故障全過(guò)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(bào)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(dòng)作時(shí)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(shí)間、斷路器分合時(shí)間等。當(dāng)線路兩側(cè)裝有自動(dòng)重合閘時(shí)，還可以看出線路兩側(cè)自動(dòng)重合閘動(dòng)作的全過(guò)程。1

微機(jī)故障錄波裝置的組成微機(jī)故障錄波裝置主要包括前置機(jī)和主機(jī)兩大部分。一臺(tái)微機(jī)故障錄波裝置由一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)互為獨(dú)立的前置機(jī)組成分布式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是避免局部故障而引起整套錄波裝置退出工作，便于維護(hù)和管理；二是對(duì)任一臺(tái)前置機(jī)進(jìn)行校驗(yàn)和維修，不會(huì)影響整套錄波裝置的運(yùn)行。

一臺(tái)前置機(jī)由中央處理器和一些外圍電路組成，前置機(jī)的主要功能是交流數(shù)據(jù)采集它對(duì)所接人的電流、電壓、開關(guān)量進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并同預(yù)先設(shè)置的定值進(jìn)行比較，一旦發(fā)現(xiàn)越限、有增量或開關(guān)變位，立即發(fā)信給主機(jī)，啟動(dòng)錄波裝置錄波。

主機(jī)主要由三大部分構(gòu)成：工控機(jī)、半導(dǎo)體電子盤和接口系統(tǒng)。工控機(jī)存貯空間大可以記錄多次故障。由于利用了工控機(jī)，人機(jī)對(duì)話界面可配以彩色顯示器、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤及漢字打印機(jī)，以方便地實(shí)現(xiàn)整定(運(yùn)行人員修改時(shí)鐘和根據(jù)運(yùn)行需要修改定值以及屏蔽錄波裝置的啟動(dòng)量)、維護(hù)、分析和打印。分析軟件全部用菜單制作，漢字提示，從而使分析打印事故波形及報(bào)告十分方便、直觀。計(jì)算機(jī)的串行口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳，它將故障錄波裝置的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳給所轄調(diào)度部門，供分析事故之用。1

錄波裝置使用半導(dǎo)體電子盤，將操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件固化。主機(jī)中接口系統(tǒng)主要有以下功能：與前置機(jī)通信，向前置機(jī)發(fā)送定值、同步脈沖，檢查前置機(jī)工作狀態(tài)，讀取錄波裝置記錄的數(shù)據(jù)；對(duì)于裝置異常，裝置啟動(dòng)信號(hào)通過(guò)繼電器輸出到中央信號(hào)屏上，提示值班人員注意。1

微機(jī)故障錄波裝置的啟動(dòng)方式1．故障錄波裝置的啟動(dòng)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(dòng)元件動(dòng)作時(shí)才進(jìn)行錄波。除高頻信號(hào)外，所有信號(hào)均可作為啟動(dòng)量，任一路輸入信號(hào)滿足定值給出的啟動(dòng)條件，均可啟動(dòng)錄波。為了保證故障錄波裝置可靠動(dòng)作，要求故障錄波裝置有良好的靈敏度。

對(duì)故障錄波裝置通常采用如下的啟動(dòng)方式：

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

(2)零序電流啟動(dòng)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(dòng)錄波。

(3)正序、負(fù)序、零序電壓?jiǎn)?dòng)判據(jù)。

(4)母線頻率變化啟動(dòng)判據(jù)。故障時(shí)頻率下降且變化率較快。

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

2．錄波數(shù)據(jù)記錄方式為了清晰地反應(yīng)故障發(fā)生、發(fā)展、切除以及重合閘的全過(guò)程，要求所記錄的模擬量的波形應(yīng)從故障發(fā)生前的某個(gè)時(shí)刻開始，并在故障切除及重合閘動(dòng)作后才能停止錄波。在電力系統(tǒng)出現(xiàn)長(zhǎng)期的電壓、頻率越限或振蕩時(shí)，也應(yīng)能記錄下全過(guò)程。因此，模擬量的采樣方式隨著故障發(fā)生發(fā)展的不同階段而不同。模擬量的采樣時(shí)段順序如圖1所示。

系統(tǒng)大擾動(dòng)開始時(shí)刻t=0s，各時(shí)段的記錄時(shí)間、采樣速率均可人工設(shè)定，按圖1所示順序執(zhí)行。采樣方式和記錄時(shí)間如表1所示，記錄方式如表2所示。1

表1采樣方式和記錄時(shí)間

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表2記錄方式

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微機(jī)故障錄波裝置實(shí)例YS-88AM型微機(jī)故障錄波測(cè)距裝置是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的錄波裝置，其原理框圖如圖2所示。該裝置采用了高速數(shù)字信號(hào)處理器，實(shí)現(xiàn)了高速度高精度的數(shù)據(jù)采集及處理，數(shù)據(jù)采集精確度可達(dá)到16bit，采樣速度最高達(dá)到每秒10000點(diǎn)，具有獨(dú)特的智能變速功能，解決了高速記錄與有限緩沖區(qū)之間的矛盾。實(shí)時(shí)的硬盤緩沖區(qū)技術(shù)及數(shù)據(jù)自動(dòng)更新技術(shù)，使得完全依靠系統(tǒng)內(nèi)存，在采集速度達(dá)到每秒10000點(diǎn)時(shí)，可以連續(xù)記錄這樣的故障：故障開始--故障切除--故障恢復(fù)(重合)。采用分時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信號(hào)處理技術(shù)，使用一塊工控主機(jī)板同時(shí)完成了數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)、錄波分析、測(cè)距、通信、巡檢、顯示等功能，具有計(jì)算機(jī)通信組網(wǎng)技術(shù)和管理系統(tǒng)，具備全面的啟動(dòng)判據(jù)，記錄電氣量齊全，可以兼有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。使用WATCH—DOG技術(shù)和巡檢功能，使得錄波裝置工作穩(wěn)定可靠。該裝置適用于220kV及以上的變電站和發(fā)電廠等場(chǎng)合。1

圖3是某變電站某一線路發(fā)生單相接地短路故障時(shí)的錄波圖，錄波圖的清單上可以包含錄波的文件名稱、錄波時(shí)間、故障前后各相電流、零序電流或各項(xiàng)電壓、零序電壓有效值。

文件名稱：D：\DATA\0373D481.100

錄波時(shí)間：2003-07-03 13:48:02 780ms

故障前后有效值：

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從錄波圖可見，在故障發(fā)生時(shí)刻，B相電流增大，且出現(xiàn)了零序電流，A、C相電流有些變化，但相對(duì)于B相電流變化較小，因此斷定B相發(fā)生了接地短路。在70ms時(shí)，B相電流為零，可見該相斷路器跳開。到1272ms，B相電流恢復(fù)，A、B、C三相電流對(duì)稱，零序電流基本為零，說(shuō)明重合閘成功。1

從錄波圖可以看到故障發(fā)生前、中和故障后電流的變化情況，從而可以分析短路的性質(zhì)、類型、斷路器和重合閘的工作情況。另外，利用故障錄波裝置的軟件還可以給出故障分析報(bào)告。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

鄭國(guó)忠 - 副教授 - 華北電力大學(xué)