故障录波

山口电厂故障录波概述作为“电力系统黑匣子”的故障录波器，起到了记录保护与安全自动装置的动作顺序，再现系统故障和异常运行时各参量的变化过程，评价继电保护动作行为，分析故障和异常运行的作用，它全面完成故障和异常工况时的模拟量数据记录，保护与安全自动装置的动作顺序记录，再现故障和异常运行时各参量的变化过程，并辅助完成故障录波数据的综合分析，作为评价继电保护动作行为、分析故障和异常运行的重要依据故障录波系统的作用；故障录波系统是继电保护的重要组成部分，它的作用就是在电力系统发生故障时，通过故障量的启动，记录下故障前后一段时间内电气量与非电气量的变化过程，并生成录波文件，以达到协助故障追忆分析的目的。故障录波系统的工作原理；故障录波系统的工作原理是在正常运行情况时，故障录波装置时时对接入的模拟电气量【电压，电流,功率】进行采集，当故障发生时，根据预先的定值，故障录波器动作记录下故障前后3秒内模拟电气量及开关量数据，并生成故障录波文件。我站故障录波装置由220KV线路故障录波装置.1号发电机—变压器故障录波装置和2.3号发电机—变压器故障录波装置组成。全站共三套，我站发电机—变压器故障录波装置选用国电南京自动化股份有限公司的DRL600/WFBL-1微机型电力系统故障录波装置全站合计共三面屏柜。装置型号用途型号打印机模拟量通道开关量通道220KV线路故障录波装置DRL600196961号发电机变压器故障录波装置WFBL-1196962、3号发电机变压器故障录波装置WFBL-119696DRL600故障录波装置总体硬件框架：模拟量变换模块开关量隔离模块采集板辅助信号板CPU板DSP存储器CPUMMI板存储器CPU电源1电源2以太网以太网2以太网1基于专业继电保护产品设计理念的录波主CPU独立记录与存储DRL600装置的录波记录与存储直接由录波主CPU独立完成，完全不倚赖于网络及后台工控机，彻底解决了采用“前置处理+后台记录”的“前后台模式的记录方式”中因网络或后台工控机故障导致的录波失败；录波主CPU采用大容量存储器，可保存不少于300次的故障录波数据文件，存满后采用循环刷新、先进先出原则。面向对象的镜像分布多存储DRL600装置的波形文件既独立的存储于主CPU，同时镜像备份存储在MMI中，此外MMI还为数据远方传输开辟独立的存储空间并共享在FTP服务器上，分别面向现场、运行和调度，从而形成了面向对象的录波数据分布多存储。主CPU和MMI还直接支持基于USB的移动存储。完全独立的双以太网设计DRL600微机型电力系统故障录波装置采用两个独立的对外以太网接口设计，可工作于不同网段，全面满足现场对通讯组网的要求。冗余双电源设计双CPU各自独立电源供电；每块电源直流为主，交流为辅，互为备用，无缝自动切换。友好的人机界面，完善的分析功能，Windows图形化界面。方便实用的实时运行监视辅助功能，可在装置液晶显示屏上按设备实时显示电流、电压、负序量、有功功率、无功功率、视在功率、频率、向量图等相关参数，实现运行监视。录波系统的分析除可查看、显示、打印输出录波波形，应用缩放、比较、标定等定量手段分析电压、电流的幅值和相位、开关量的状态和动作顺序，还可进一步进行序量分析、谐波分析、阻抗分析、功率P、Q分析、功角δ、δ′、δ″分析、故障测距以及各电气量波形任一点的有效值分析计算。录波启动方式录波启动方式包括模拟量启动、开关量启动和手动启动三种基本形式。手动启动：人工启动故障录波装置，可就地或远方启动。开关量启动：开关量可任意设定为变位启动、开启动、闭启动或不启动。模拟量启动：模拟量启动：除高频信号外，任一路模拟量均可作为启动量，主要概括如下：电压各相、零序电压、直流电压突变量启动电压各相、正序、负序和零序电压、直流电压越限启动主变中性点零序电流越限启动电流各相、零序电流、直流电流突变量启动电流各相、负序和零序电流、直流电流越限启动10%电流变差启动频率越限、频率变化率启动过激磁启动（针对变压器）负序功率增量方向（针对变压器录波存储及输出方式暂态记录自动存于录波CPU模块的硬盘中，可存储不少于350个波形文件，循环覆盖；自动镜像储存于MMI模块的硬盘中，存储波形文件的数量受硬盘大小限制；监控管理模块为数据远方传输开辟独立的存储空间，并共享在FTP服务器上，远方的技术管理部门可通过FTP像在本地一样，方便、快捷、可靠的查看和传输文件；USB移动存储介质；以太网通讯输出；MODEM通讯输出；打印输出。2.2稳态记录存储在MMI模块的数据库中；可按时段提出数据，提出的数据将自动转换为COMTRADE格式文件；USB移动存储介质；以太网通讯输出；打印输出。GPS对时PPM、PPS＋串口通讯等。联网及通讯远传基于TCP/IP的联网；FTP文件传输；断点续传；采用103规约与监控系统相联绝缘性能:绝缘电阻装置带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于10MΩ。介质强度正常试验大气条件下，装置能承受频率50HZ，电压2000V历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。冲击电压在正常试验大气条件下，装置的电压输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50μs的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5KV。耐湿热性能装置能承受GB/T2423.9-1989规定的湿热试验。最高试验温度＋40℃、最大湿度95%，试验时间为48小时，每一周期历时24小时的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据3.16.1的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ，介质耐压强度不低于3.16.2规定的介质强度试验电压幅值的75%。原理说明:硬件结构及功能:DRL600微机型电力系统故障录波及测距装置采用多CPU并行处理的分布式主从为模拟量采集模块、开关量隔离模块、录波主机模块和MMI模块4部分模拟量变换模块开关量隔离模块采集板辅助信号板CPU板DSP存储器CPUMMI板存储器CPU电源1电源2以太网以太网2以太网1DRL600的硬件系统结构图模拟量采集模块由小CT、PT、直流采集模块、16位A/D及FPGA组成，将强电信号转换成弱电信号，然后进行模数转换，最终将数字数据传送给DSP。开关量隔离模块由阻容元件及光电隔离器组成，完成开关量信号的隔离变换。录波CPU模块为DSP＋CPU主从结构，独立工作电源。其采用高性能的32位嵌入式微处理器系统，两级Watchdog电路，完善的软、硬件自检功能；数据计算采用高速DSP。多DSP与CPU之间采用FPGA以及工业级总线交换录波数据，极大程度地解决了大容量数据流交换的“瓶颈”。录波CPU模块自带大容量存储器，直接独立的进行录波记录与存储，录波完全不倚赖MMI模块及网络，极大的提高了录波的可靠性。录波CPU模块还设置了百兆光纤以太网接口，支持IEC61850协议，可方便实现数字化变电站的建设。MMI模块也采用32位嵌入式微处理器系统，独立工作电源，配有800×600分辨率的大屏幕真彩液晶显示器，并具有Windows的图形化界面。MMI模块通过以太网总线与录波CPU模块交换数据，完成监控、通讯、管理、波形分析及录波记录的镜像备份双存储。录波CPU模块和MMI模块既紧密相关相互联系，又在软、硬件上相互独立运行，互不依赖互不干扰；既独立可靠迅速的进行了录波记录与多存储，又做到了监控、通讯、管理及波形分析，还完成了录波记录的备份存储。因此DRL600微机型电力系统故障录波及测距装置不再需要另配后台机，从而从根本上避免了因后台机或网络不稳定而使整个录波器无法正常工作模拟量采集模块模拟量采集模块由FPGA、高精度16为A/D、高精度录波专用CT、PT及直流采集模块组成。完成了模拟量的隔离、采集、模数变换。开关量隔离模块开关量隔离模块采用了高精度宽温军用级阻容元件及光电隔离器，稳定可靠，可直接采集110/220V开关量信号。录波CPU模块录波CPU模块以高性能的32位嵌入式微处理器系统及工业级总线为核心，包括DSP部分和CPU部分DSP部分DSP部分由高性能的DSP芯片及FPGA构成，完成付氏变换及相关量的计算，同时判断是否启动录波，并把采集的时实数据发送给主CPU，，同时也接收主CPU的命令。为了更好的与数字化变电站接口，DSP部分还设有百兆光纤以太网接口，由DSP及FPGA完成控制，接收光CT、光PT的数字通信。CPU部分CPU部分以高性能的32位嵌入式微处理器系统为核心，采用ALL－IN－ONE设计，将几乎全部的PC计算机的标准设备集成于一块模板上。正常运行情况下，将DSP传送的采样数据存于指定的RAM区中，循环刷新，同时穿插进行硬件自检等工作，并向MMI模块传送实时稳态数据。一旦启动条件满足，则按故障记录时段的要求，进行数据记录，同时启动相关信号继电器及装置面板信号灯。录波数据文件就地存放于CPU部分自带的大容量存储器，并自动上传至MMI模块进行备份存储，MMI模块将录波数据文件分两个区域进行镜像双存储。软件上采用了VxWorks嵌入式操作系统，实时性好、效率高、性能强、系统资源占用小，解决了高速记录与缓存有限之间的矛盾，做到了真正的高速实时录波辅助信号板该板将装置运行、录波、自检等状态量输出，包括录波动作信号接点输出，各种运行状态的灯光信号输出。灯光信号输出直接显示于面板，直观、明了地显示运行工况：运行数据正在录波录波信号正常运行时，运行灯闪烁；内部数据交换时，数据灯闪烁；启动录波时，点亮录波信号灯和正在录波灯；录波过程结束，正在录波灯自动熄灭，录波信号灯直到人工按复归按钮熄灭；MMI模块MMI模块采用嵌入式32为处理器，配有800×600分辨率的大屏幕真彩液晶显示器，并具有Windows的图形化界面。监控管理模块通过Ethernet内部总线与录波主机模块交换数据，完成监控、通讯、管理、波形分析、稳态录波及录波记录的镜像备份双存储。稳态录波功能MMI模块将录波CPU模块传送过来的实时稳态数据写入数据库，将最新数据保留4天，对过期数据进行删除。MMI模块还对用户提供数据库的按时段查找，并将提出的数据自动转换为COMTRADE格式文件，供用户使用。故障录波数据波形的分析、管理该功能用来查看故障数据文件，将二进制数据转化为可视化波形曲线，计算派生数据，以实现对故障波形分析。标明录波启动时间：故障发生时刻。标注故障性质：模拟量启动方式或某开关量启动。图形编辑与分析：a、电压、电流的幅值、峰值、有效值分析；b、电压、电流波形的滚动、放大、缩小、比较；输出打印录波分析报告：包括录波文件路径名、启动时间、启动方式、模拟量波形、开关量动作情况等；录波文件管理：存取、拷贝、删除、排序等；序电压/电流的分析、显示；谐波分析；有功功率、无功功率、阻抗分析：有效值计算与分析故障测距实时监视功能实时数据监视：系统正常工作时，实时监测每个通道的幅值、相位并形成实时向量监测图，并可对每个设备的有功、无功、正序、负序和频率进行实时监测。密码管理：系统设置了授权密码管理，密码设置可创建、修改和删除。修改定值：各项启动的投退及定值整定，开关量启动投退及启动方式整定。修改时钟：在没有GPS对时情况下，可修改装置自身的时钟，使录波主机模块与监控管理模块人工对时。手动录波：用于检查维护装置整体的运作状态。通信远传：录波文件集中通过监控管理模块远传组网结构级数据远传DRL600故障录波系统的网络拓扑图如下：录波装置设有工业以太网接口，直接支持基于TCP/IP的联网，既节省了投资，又方便