鄢园
（国网福建省电力公司厦门供电公司361000）
摘要：电力系统故障录波系统是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的一种系统或一种装置。近年来，不同类型的故障录波器已在电力系统中得到广泛应用，所记录的各种故障录波数据为电力系统故障分析及
各种保护动作行为的分析和评价提供了数据来源和依据。目前，电网调度端已能通过专用网或电话网将电网故障录波数据集中到一起，但如何有效管理和利用这些信息进行必要的故障分析、保护动作行为评价及故障测距等并
没有统一的标准，因此，本文针对电力系统故障录波数据进行了分析。
关键词：电力故系统故障分析；故障录波数据；双端测距
一、电力故障录波器
目前，在各个电压等级的变电站中，故障录波器的应用非常普遍。故障录波器的系统运行原理是基于三相制（三相电压和三相电流）的电力系统进行运作的。以单相为例，电力系统的电压经由滤波器将低频漂移
信号和高频干扰信号过滤，再由霍尔电压传感器变为电流信号，调理电路则将电流信号转变为等比例电压信号，并将该信号传递给模数转换芯片转换成数字信号，通过相关的计算方法对这些数据进行分析，可以得到关于电压
的各项参数，包括电压峰值、有效值、最大值、THD等，监控中心获得这些参数后，则可根据分析结果向电力系统故障录波器发送如检测电压、电流以及调整故障记录限值的相关控制指令，并以此促使电力系统始终处于正常的
工作状态中。由此可见，故障录波器是对电力系统故障进行动态记录的主要设备，其负责对电力系统中高速故障及其动态过程的全程记录工作。
（1）对高速故障的记录是针对新型高速断电保护以及安全自动装置进行检测的主要手段，包括对电力系统的短路及通过线路分布参数与电流和电压的系统操作错误的暂态过程进行记录。
（2）对故障动态过程进行记录是针对继电保护与安全自动装置的动作行为进行检测的主要手段，由于大扰动的原因使得电流、电压及其导出量发生有功、无功、频率的变化的全过程都是故障录波器对故障动态过
程记录的相关内容。
（3）长过程动态记录是对发电机组和电网正常运行时的稳态数据的记录，其内容包括对母线电压及频率、线路有功潮流、变压器电压分接头位置以及自动装置的动作行为等。
二、系统总体设计
java的最大优势就是跨平台，通俗地说可以用于各种操作系统，本系统是以java为平台开发的基于IEEE标准的COMTRADE数据格式的面向对象的可视化程序，下面简单说一下设计思路：
2.1数据采用的格式
目前故障录波器基本上采用IEEE的COMTRADE标准。每个COMTRADE记录都有一组4个与其相关的文件，其中CFG和DAT文件有严格的格式，用于存储通道数据和相关解释信息；HDR没有固定格式。COMTRADE文件遵循固
定的记录格式，这使得编写程序读取数据成为可能。文件以一行为单位记录录波信息，每行种又以逗号隔开各类信息或数据。
2.2图形用户界面的显示
在本系统中，无论是波形分析（如波形的横向、纵向放大缩小；波形的瞬时值）还是故障分析（如谐波分析、序分量分析）以及故障测距计算等结果，都
要通过视图显示到屏幕上，实现信息从机器到人的传递，因此，设计一个直观、友好的GUI（GraphicalUserInterface，即图形用户界面）对程序编写的基本要求。
2.3基本过程思路如图1。
三、电力系统故障录波数据分析的相关算法及程序介绍
3.1波形分析
故障录波器所采集的数据通常都是一系列离散的点，而COMTRADE文件通过对这些离散的点进行计算得到实时的电压、电流瞬时值，再利用图表绘制类库jfreechart得到对应的电压、电流波形图。系统生成单通道
波形的程序为：
3.2频率计算
假设采样时电压幅值和系统频率保持不变，那么以一正弦电压为采样电压信号的相关计算则可通过以下公式表示系统电压信号采样：v（t）=Vsin（2πft）以N代表每周波的采样点数，n表示每0.1s采样获得的点
数，当电压信号采样的时间间隔为T时：
由此可以推导出公式：
3.3全周傅式变换算法
电力系统发生故障时，常会出现较大的衰减现象，而全周傅式变换算法可以将由此产生的误差进行消除。利用采样值之差x（n+1）?x（n）
取代x（n）的差分变换，以此降低直流分量对计算造成的影响。在进行数据分析时，假设采样信号为包含了基波、不衰减直流分量和各次谐波的周期性时间函数，并以自然数n来表示谐波次数，那么各次谐波的余弦项振幅则以
an表示，各次谐波的正弦项振幅以bn表示。a1和b1则分别表示基波分量的余弦项和正弦项振幅。由此得出公式：
四、结语
随着科学技术的发展，电力系统的自动化程度越来越高，本文设计的电力系统故障录波数据分析系统是基于COMTRADE的进一步实现电网调度自动化有效性的相关软件，该软件可针对实际情况，完善相关系统中关
于频率分析、谐波分析、故障定位的数学分析方法，具有一定的实用性和参考性。
参考文献：
[1]黄纯，杨帅雄，梁勇超，刘琨，文超，郭振华.电力系统故障录波数据实用压缩方法[J].电力自动化设备，2014，06：162-167.
[2]郭振华.电力故障录波数据的分析方法研究及软件设计[D].湖南大学，2011.
[3]秦倩.基于故障录波数据的继电保护动作特性分析系统[D].湖南大学，2013.
作者简介：
鄢园（1988.1.1），女；湖北仙桃；汉；学历：研究生、硕士；工程师；变电二次检修工；研究方向：变电。