一种故障波形回放系统及方法与流程

本申请涉及电力系统测试技术领域，尤其涉及一种故障波形回放系统及方法。

背景技术

目前，国内外对于二次小电流下实际故障波形回放技术研究的很多。国内的继电保护测试仪厂家，其利用继电保护装置或故障录波装置的录波文件进行波形回放，通过解析录波文件，通过读取数据点个数限制、通道限制，获取录波采样点数和故障动作时间等相关信息，将对应的录波信息通过继保测试仪进行回放，以便确定电力系统存在缺陷的位置。

但是，这种继电保护测试仪录波回放技术只能对单个继电保护装置进行故障波形回放，不能实现多个相关联继电保护装置的整体回放测试，导致故障回放的工作效率低。同时，这种故障回放技术也只是局限在二次装置及回路上，没有考虑到电流互感器在一次系统暂态故障时传变特性的影响，无法真实再现实际发生的故障，为故障回放时精确定位缺陷带来困难。

技术实现要素：

本申请提供一种故障波形回放系统及方法，以解决现有故障回放技术工作效率低且缺陷定位精度不足的问题。

第一方面，本申请提供一种故障波形回放系统，包括控制单元以及至少一组故障回放装置，所述故障回放装置包括暂态大电流放大器、二次电压发生器、电流互感器、电压互感器、继电保护装置和断路器；其中，所述暂态大电流放大器和所述电流互感器构成电流传输通路，所述二次电压发生器与所述电压互感器构成电压传输通路，所述电流传输通路与所述电压传输通路并联；

所述控制单元分别与所述暂态大电流放大器的输入端以及所述二次电压发生器的输入端连接，所述暂态大电流放大器的输出端与所述电流互感器的一次侧连接，所述二次电压发生器的输出端与所述电压互感器的二次回路连接；所述电流互感器的二次侧与所述继电保护装置连接，所述电压互感器的二次回路与所述继电保护装置连接，所述继电保护装置与所述断路器连接。

进一步地，所述断路器的二次辅助接点与所述控制单元电连接，以向所述控制单元发送所述断路器的位置状态信息。

可选地，所述控制单元与所述暂态大电流放大器的输入端通过光纤连接，所述控制单元与所述二次电压发生器的输入端通过光纤连接。

第二方面，本申请还提供一种故障波形回放方法，所述方法包括如下步骤：

由控制单元对录波文件进行解析，提取出故障电流信号和故障电压信号；

所述控制单元向暂态大电流放大器发送所述故障电流信号，同时所述控制单元向二次电压发生器发送所述故障电压信号；

将所述暂态大电流放大器输出的电流信号传输至电流互感器的一次侧，同时将所述二次电压发生器输出的电压信号传输至电压互感器的二次回路；

继电保护装置接收所述电流互感器输出的二次电流以及所述电压互感器输出的二次电压后，根据所述继电保护装置和断路器的动作，定位缺陷。

进一步地，所述根据继电保护装置和断路器的动作，定位缺陷的步骤包括：

所述继电保护装置根据所述二次电流和所述二次电压，控制相应出口的断路器动作；

在所述断路器动作后，将所述断路器的位置状态信息发送至所述控制单元；

所述控制单元根据各所述断路器的位置状态信息，综合判断和定位缺陷。

进一步地，所述位置状态信息包括所述断路器的编号以及所述断路器的状态，所述断路器的状态为合闸状态或跳闸状态。

可选地，所述录波文件为comtrade格式。

本方案具备的有益效果为：可根据实际测试需要，设置一组或多组故障回放装置，可以实现多组故障回放同时进行，从而提高了故障回放的工作效率，本申请考虑到电流互感器在一次系统暂态故障时传变特性的影响，在电流互感器一次侧前加入了暂态大电流发生器，能够模拟出一次故障大电流，暂态大电流发生器、二次电压发生器可以不失真的将波形文件的二次故障电流、电压波形回放出来，可以真实再现实际发生的故障，而不是对故障波形简化的、不真实的实现，试验更加直观，缺陷定位精度更高，可广泛应用于电力系统二次回路、继电保护装置的调试以及事故调查中。

附图说明

图1为本申请实施例一示出的故障波形回放系统的结构框图；

图2为本申请实施例二示出的故障波形回放方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本申请实施例一提供一种故障波形回放系统，包括控制单元1以及至少一组故障回放装置2，故障回放装置2包括暂态大电流放大器201、二次电压发生器203、电流互感器202、电压互感器204、继电保护装置205和断路器206；其中，暂态大电流放大器201和电流互感器202构成电流传输通路，二次电压发生器203与电压互感器204构成电压传输通路，电流传输通路与电压传输通路并联。

控制单元1分别与暂态大电流放大器201的输入端以及二次电压发生器203的输入端连接，暂态大电流放大器201的输出端与电流互感器202的一次侧连接，二次电压发生器203的输出端与电压互感器204的二次回路连接；电流互感器202的二次侧与继电保护装置205连接，电压互感器204的二次回路与继电保护装置205连接，继电保护装置205与断路器206连接。

在变电站中，一般装有故障录波装置，当变电站各间隔有故障时，会自动记录故障电流和故障电压。实际故障时，故障录波装置会生成录波文件，该录波文件通常为comtrade格式，只需要将录波文件导出，在本故障波形回放系统的控制单元1中导入该录波文件，由控制单元1解析出故障电流信号和故障电压信号。

对于电流传输通路，控制单元1将所述故障电流信号发送至暂态大电流放大器201，经暂态大电流放大器201后转化为一次大电流信号，并将所述一次大电流信号施加在电流互感器202的一次侧，电流互感器202的二次侧输出的二次电流由继电保护装置205接收。每个暂态大电流发生器201对应接收一个故障电流信号，并按同样大的变比将故障电流信号放大。一次大电流信号与录波文件中故障电流信号的幅值、电流响应速度对应，一次大电流信号与故障电流信号相比，仅电流幅值有变化，其他特征量(频率、谐波含量等)不发生变化。

对于电压传输通路，控制单元1将所述故障电压信号发送至二次电压发生器203，将二次电压发生器203输出的电压信号施加在电压互感器204的二次回路中，电压互感器204二次回路输出的电压信号由继电保护装置205接收。其中，二次电压发生器203输出的电压信号，其幅值、电压响应速度与录波文件中的故障电压信号对应。

以三圈的变压器为例，需在变压器三侧电流互感器的一次侧均施加一次大电流信号，二次电压发生器203输出的电压信号需要施加在三侧电压互感器的二次回路中。继电保护装置205接收所述电流互感器输出的二次电流以及所述电压互感器输出的二次电压后，根据继电保护装置205和断路器206的动作，即可快速定位缺陷或隐患。

本实施例中，故障回放装置2可以设置多组，比如图1示出了3组故障回放装置2并行工作的情况，故障回放装置2的数量可根据试验需求和规模进行选择，本申请对此不作限制，由于本申请采用多组回放装置并行，可以同时进行多组回放工作，提高故障回放工作的效率。控制单元1与暂态大电流放大器201的输入端通过光纤连接，控制单元1与二次电压发生器203的输入端通过光纤连接，可以实现信号的精确、稳定传输。

断路器206的二次辅助接点与控制单元1电连接，这样在断路器206动作时，可以自动将断路器206的位置状态信息发送给控制单元1，控制单元1综合各个断路器206的位置状态信息，来更准确地定位出二次系统中存在的缺陷，比如若存在接线错误、定值整定错误和断路器控制回路缺陷等故障，错误的动作结果将被发现并及时整改。

本实施例中，可根据实际测试需要，设置一组或多组故障回放装置，可以实现多组故障回放同时进行，从而提高了故障回放的工作效率，本申请考虑到电流互感器在一次系统暂态故障时传变特性的影响，在电流互感器一次侧前加入了暂态大电流发生器，能够模拟出一次故障大电流，暂态大电流发生器、二次电压发生器可以不失真的将波形文件的二次故障电流、电压波形回放出来，可以真实再现实际发生的故障，而不是对故障波形简化的、不真实的实现，试验更加直观，缺陷定位精度更高，可广泛应用于电力系统二次回路、继电保护装置的调试以及事故调查中。

如图2所示，本申请实施例二提供一种故障波形回放方法，用于实施例一所述的故障波形回放系统，所述方法包括如下步骤：

步骤s101，由控制单元对录波文件进行解析，提取出故障电流信号和故障电压信号。本实施例中，所述录波文件为从故障录波装置中导出的comtrade格式文件。

步骤s102，所述控制单元向暂态大电流放大器发送所述故障电流信号，同时所述控制单元向二次电压发生器发送所述故障电压信号。

步骤s103，将所述暂态大电流放大器输出的电流信号传输至电流互感器的一次侧，同时将所述二次电压发生器输出的电压信号传输至电压互感器的二次回路。

步骤s104，继电保护装置接收所述电流互感器输出的二次电流以及所述电压互感器输出的二次电压后，根据所述继电保护装置和断路器的动作，定位缺陷。

更具体地，步骤s104还包括：继电保护装置205根据所述二次电流和所述二次电压，控制相应出口的断路器206动作；在断路器206动作后，将断路器206的位置状态信息发送至控制单元1；控制单元1根据各断路器206的位置状态信息，综合判断和定位缺陷。其中，所述位置状态信息包括断路器206的编号以及断路器206的状态，所述断路器的状态为合闸状态或跳闸状态，相当于断路器206的编号与其跳合闸状态存在一一对应关系。比如，假设某组故障回放装置2中的某一断路器206的编号为a1，在进行故障回放后，其动作为跳闸，则该断路器206的位置状态信息为(断路器a1；跳闸)。这里所述位置状态信息的内容(包括编号和文字)和格式仅仅是示例性的，旨在本领域技术人员更好地理解本方案，应当理解的是，位置状态信息的内容、格式以及发送方式等可具体根据实际应用进行设定。

控制单元1根据各断路器206反馈的位置状态信息，以及各断路器206动作是否符合逻辑，来确定二次系统存在哪些问题。比如，线路单相瞬时故障时，要跳线路断路单相再单相重合闸，如果检测结果为三相跳开没有重合闸，则可以推测，它的故障单跳加重合闸逻辑是存在问题的，这样逻辑或回路故障定位就有侧重点了。

本实施例中，可根据实际测试需要，设置一组或多组故障回放装置，可以实现多组故障回放同时进行，从而提高了故障回放的工作效率，本申请考虑到电流互感器在一次系统暂态故障时传变特性的影响，在电流互感器一次侧前加入了暂态大电流发生器，能够模拟出一次故障大电流，暂态大电流发生器、二次电压发生器可以不失真的将波形文件的二次故障电流、电压波形回放出来，可以真实再现实际发生的故障，而不是对故障波形简化的、不真实的实现，试验更加直观，缺陷定位精度更高，可广泛应用于电力系统二次回路、继电保护装置的调试以及事故调查中。断路器向控制单元自动反馈动作后的位置状态信息，由控制单元将故障回放装置中的各断路器的位置状态信息进行汇总后，结合相关逻辑规则进行综合分析和判定，实现缺陷更精确定位。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参照即可。