摘要：在分析目前故障录波器应用现状与存在问题的基础上，就录波器的发展方向进行了探讨，并提出了扬二公司二期故障录波器的构想和方案

　　关键词：故障录波器；应用

　　0前言

　　故障录波装置是研究现代电网的基础，也是评价继电保护动作行为及分析设备故障性质和原因的重要依据，性能优良的故障录波装置对于保证电力系统安全运行及提高电能质量起到了重要的作用。电力故障录波器已成为电力系统记录动态过程必不可少的精密设备，其主要任务是记录系统大扰动如短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等发生后的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为。

　　1电力系统对故障录波的技术要求及故障录波器的实现方式

　　1．1电力系统对故障录波的技术要求

　　电力系统故障动态过程记录的主要任务是，记录系统大扰动如短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃等发生后的有关系统电参量的变化过程及继电保护与安全自动装置的动作行为。电力系统对故障录波的技术要求：

　　1)当系统发生大扰动，包括在远方故障时，能自动地对扰动的全过程按要求进行记录，并当系统动态过程基本终止后，自动停止记录。

　　2)存储容量应足够大，当系统连续发生大扰动时，应能无遗漏地记录每次系统大扰动发生后的全过程数据，并按要求输出历次扰动后的系统电参数(1、U、P、Q、f)及保护装置和安全自动装置的动作行为。

　　3)所记录的数据可靠安全，满足要求，不失真，其记录频率(每一工频周波的采样次数)和记录间隔(连续或间隔一定时间记录一次)，以每次大扰动开始时为标准，宜分时段满足要求。其选择原则是：

　　①适应分析数据的要求；

　　②满是运行部门故障分析和系统分析的需要；

　　③尽可能只记录和输出满足实际需要的数据；

　　④各安装点记录及输出的数据，应能在时间上同步，以适应集中处理系统全部信息的要求。1．2故障录波器的实现方式

　　故障录波器实现故障记录通常有三种不同方法：

　　1)高速故障记录

　　要求记录因短路故障或系统操作引起的、由线路分布参数参与作用在线路上出现的电流及电压暂态过程，主要用于检测新型高速继电保护及安全自动装置的动作行为，也可用以记录系统操作过电压和可能出现的铁磁谐振现象。其特点是：采样速度高，一般采样频率不小于5kHz；全程记录时间短，例如不大于1s。

　　2)故障动态过程记录

　　记录因大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，如有功功率、无功功率以及系统频率的全过程变化现象。主要用于检测继电保护与安全自动装置的动作行为，了解系统暂(动)态过程中系统中各电参量的变化规律，校核电力系统计算程序及模型参数的正确性。其特点是采样速度允计较低，一般不超过1.0kHz，但记录时间长，要直到暂态和频率大于o.1Hz的动态过程基本结束时才终止。已在系统中普遍采用的各种类型的故障录波器及事件顺序记录仪均属于此类别。

　　3)长过程动态记录

　　在发电厂，主要用于记录诸如汽流、汽压、汽门位置，有功及无功功率输出，转子转速或频率以及主机组的励磁电压；在变电所，则用于记录主要线路的有功潮流、母线电压及频率、变压器电压分接头位置以及自动装置的动作行为等。其特点是采样速度低(数秒一次)，全过程时间长。

　　2故障录波器的发展历程、应用现状及存在问题

　　60年代末，我国电力系统开始应用以光电转换为原理、120胶片为记录载体的故障录波器。80年代中期以来，随着计算机技术被引入继电保护领域，微机型故障录波器有了迅猛发展，成为电网故障信息记录的主力，在许多重大事故的调查和分析中发挥了重要作用。虽然微机型故障录波器在数据记录性能上有了很大提高，基本解决了光电式故障录波器录波环节多、容量小、没有时标、无记忆能力、数据读取误差大等问题，以具有记忆功能强、存储容量大、能进行故障记时、故障类型判别、故障参数和事件顺序记录、能实现数据远传和便于进行后台分析等特点而得到很大发展。但从长期的运行实践及目前故障录波器实现故障记录的三种不同方法看，仍存在下列问题：

　　2．1基本问题

　　1)数据采集装置集中布置，各电气量参数的采集需使用大量二次电缆，不仅造成资源的大量浪费，更加重了PT、CT的负担，直接影响了数据记录的准确度。

　　2)录波方式不一致，全网各点录波器时间参照系不同，不便于统一分析和统计查询。

　　3)数据输出方式简单，交换接口层次多，交换速率低，规约不统一，不便于组网、数据远传及综合分析。

　　4)与其他故障分析设备交换数据不方便。

　　5)缺乏对实时数据、向量的监测手段。

　　2．2瓶颈问题

　　传统的故障录波器采用内存循环记录采样数据。其记录的周期为秒级，根据故障启动元件的启动将故障数据通过通讯网存储到永久存储介质上。因此笔者认为故障录波器记录故障波形有三个瓶颈：

　　1)内存容量

　　常规故障录波器的内存容量为MB级。当系统发生多次扰动，同时启动元件多次启动时，内存容量的限制易导致丢失录波数据。

　　2)启动元件

　　启动元件是故障录波器的核心元件，如果启动元件在故障时不能启动，则无法捕捉到故障数据，故障录波器失去实用性。如启动元件配置的灵敏度过高，导致录波器启动频繁，在通讯网采用慢速通道时，容易引起故障录波数据丢失。

　　3)通讯网速度

　　①从内存到永久存储介质的速度。这个指标对启动元件频繁启动时，是否丢失录波数据起决定性作用。

　　②从本地到故障录波管理机的数据传输速度。这个指标对快速分析故障，提高分析故障的速度异常重要。

　　2．3关键问题

　　1)启动的同时性

　　随着机组容量的不断增大，系统和厂用电的配置也越来越复杂，进入故障录波装置的量也越来越多，而每个录波单元的容量是一定的，因此目前普遍采用了多套录波单元的做法。但多套录波单元启动的同时性问题一直未能很好的解决：要么多套录波单元不能同时启动；要么采用级联、扩展的方法实现多套启动，但在启动时间上存在明显差异，给故障的分析带来了极大的不便。

　　2)录波的真实性

　　传统录波装置通常以全波傅立叶算法计算每周波(20ms)的电压、电流的幅值／相位，其采样与电力系统频率(50Hz)同步，但无自适应频率变化采样功能。而电力系统出现短路故障时，往往含有丰富的高次谐波分量，装置此时若仍以50Hz的倍频同步采样的话，必将造成波形的严重失真。

　　而其中如何确定合适的启动判据，如何同时启动一套系统的多个单元更是常规故障录波器技术上的关键和难点，其已经成为影响故障录波实现的顽疾。