故障录波分析装置在电力系统中的应用.pdf

总第 1 6 4期 d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5— 2 7 9 8 ． 2 0 1 3 ． 0 4 ． 0 2 2 故障录波分析装置在 电力系统中的应用 李成霞， 范兴强 ( 潞安矿业集团公司 五阳热电厂， 山西 襄垣0 4 6 2 0 5 ) 摘要： 故障录波分析装置用于记录当电力系统发生各种故障时各种参数的变化过程， 通过对这些参数的 分析、 比较 ， 为处理事故、 判断保护是否正确动作提供依据 ， 从而提高了电力系统的安全运行水平。 关键词： 故障录波分析装置； 电力系统； 电力安全 中图分类号： T M 7 6 2 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 5 — 2 7 9 8 ( 2 0 1 3 ) 04— 0 0 5 4 — 0 2 故障录波分析装置用于记录当电力系统 中发生 短路 、 振荡、 频率崩溃、 电压崩溃等故障时 ， 各种参量 如电流 、 电压 、 频率等及其导 出量 ， 如有功功率 、 无功 功率等电气量 、 以及相关非电气量变化的全过程。 故障录波分析装置完全采用嵌 入式设计思想 ， 可根据工程需要灵 活组态配置 ， 既适用于各种电压 等级的电力系统作为线路 录波分析装置 ， 又适用于 各种容量的发电机组作为机组录波分析装置。 l 系统结构 故障录波分析装置 由采集分析机箱、 交直流变 换机箱、 打印机 、 键盘 、 鼠标 等组成 。采集分析机箱 中包含 D S P模拟量 采集插 件、 D S P开关 量采 集插 件、 主 C P U管理分析插件、 信号插件、 电源插件、 L C D液晶显示面板等组成 。 装置在系统结构上采用开放式主从结构。每台 故障录波分析装置可以单独组屏各自独立运行， 也 可根据需要配置为 1+ n ( 1台中心分析站管理 n台 录波分析装置) 的模式 。在普通 的变电站 内， 使用 1 台或几台故障录波分析装置独立运行即可。或者也 可通过与站内的监控系统或继保信息管理系统接 口。而对于多台机组的大型电厂或 电站 ， 则可使用 组 网管理模式 ， 即使用 中心分析站对多台故 障录波 分析装置进行组 网， 统一管理。多台故障录波分析 装置和中心分 析站之间通过 T C P ／ I P局 域网通讯。 这种主从分布式结构适用于需要使用大型录波系统 的场合。 2 故障录波分析装置主要功能 1 ) 数据采集及记录。采用高精度 1 6 b i t A ／ D 进行数据采集； 采用 D S P进行数字信号处理； 数据 记录方式符合行业标准要求 。 5 4 2 ) 故障检、狈 4 及启动 。采用完善 的独立 于保 护装置之外的内部启动算法 。启动方式包括模拟量 启动 、 开关量启动 手动启动及远方启动等方式 。模 拟量启动包括突变量启动 ( 电流突变 、 电压突变等 ) 和越 限启动 ( 电流越 限、 电压越 限、 频率越限 、 零序 越限、 负序越限等 ) 。 3 ) 故 障数 据保存。故 障数 据格 式采 用 C O M T R A D E标准格式。故障批次记录仅受硬盘容 量限制 。 4 ) 故 障分析及波形分析 。采用图形化界 面； 具有编辑 、 漫游功能 ， 提供波形的显示 、 叠加 、 组合 、 比较 、 剪辑 、 添加标注等分析工具 ， 可选择性打印 ； 具 有谐波分析 、 序分量分析 、 矢量分析等功能 ； 具有故 障分析计算功能 能计算频率、 有功功率 、 无功功率 、 功率因数等导出量， 计算精度满足使用要求。 5 ) 故障测距及远传。可分析计算故障发生 点； 可将故障文件远传至调度端等远方管理系统。 6 ) 发 电机特性试验。具 有发 电机启停 机试 验功能 、 空载特性试验 、 短路特性试验等功能 ， 可 连 续记录试验数据。 7 ) 外部通信及远程组 网。支持局 域 网接 口 和远程 网络接 口； 适用于网卡 ( 1 0 ／ 1 0 0 M b p s ) 、 MO - D E M( ≤5 6 k b p s ) 、 直接 电缆连接 ( ≤1 1 5 k b p s )等 方式 。 3 主要特点 3 ． 1 记 录量 配置 模拟量 ， 3 2 ／ 6 4 ／ 9 6 ／ 1 2 8路 可灵 活配置 ( 模拟量 包含： 交流电流、 交流电压、 直流量、 高频通道等) ， 信号插件见图 1 。 开关量 ： 6 4 ／ 1 2 8 ／ 1 9 2路 可灵活 配置 ( 无 源空触 点 ) ； 频率量 ： 1 2路( 最大 ， 可灵活配置 ) 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 -01 -0 9 作者简介： 李成霞( 1 9 7 4一) ， 女 ， 山西襄垣人 ， 工程师， 从事电气技术管理工作。 李成霞等： 故障录波分析装置在电力系统中的应用 第2 2卷第4期 各种模拟量记录均可根据工程进行灵活配置。 其中， 交流电压量用于记录各种交 流电压 。交流电 流量用于记录各种交流电流。直流量用于记录各种 直流电压、 直流电流、 高频通道信号， 以及记录温度、 压力等非电气量经变送器转换后 的直流电压或直流 电流。开关量用于记录各种继电保护装置 、 断路器 、 隔离开关等输 出的触点 。 图 1 信号插件 3 ． 2 采样指标 1 6 b i t 的 A ／ D转换精度 ； 最高 1 0 k H z的采样 速 率 ； 开关量分辨率为 0 ． 1 m s ； 频率分辨率为0 ． 0 2 Hz ； 谐波分辨率为 9 9次 ( 输入信号大于 2 0 ％额定值 时) ； 测距精度不大于 2 ％。 3 ． 3 记录容量及存储 单个录波文件达到2 0 M容量， 可以记录故障前 后完整的故障数据波形。装置带有大容量硬盘和电 子盘等存储介质， 可存储录波文件的多少取决于装 置存储介质容量的限制 ， 使得故 障数据文件不致 因 存储空间不足而被迫更新。故障数据文件可以通过 网络上传到中心分析站或调度中心， 以便用户可随 时查阅和打印输 出。 3 ． 4 数据记录方式 数据记录的分类： 装置的数据记录方式可分为 稳态数据记录和暂态数据记录。2种记录形成的数 据文件可分别命名储存 ， 装置分析软件均能进行 分 析 。稳态数据和暂态数据均带有绝对时间标记。 4 应用 2 0 0 3 年五阳电厂发电系统采用故障录波器后， 电力系统发生故障时， 该装置能快速地、 自动地、 准 确地记录故障前后过程的各种电气量的变化情况， 故 障录波器总体结构见图 2 。 在应用中主要利用了故障录波器如下特点 ： 1 ) 在硬件方面， 使用的故障录波器由安装在 现场的录波采集子站和安装在控制室的录波主站组 成。录波采集子站主要负责采集电压、 电流、 频率 、 开关量等数据( G P S秒脉冲和测频信号见图 3 ) ， 然 后根据采集的数据进行故障判别和故障测距； 录波 主站主要实现保存、 分析、 计算和显示数据等功能。 双 端 口 R A W 8 匝盈 —! — P c ， 】0 4 总 线 8 双 端 口 R A —1 圜 ．． 园 模拟量采集系统 总线 开关量采集 系统 图2 故障录波器总体结构 GP S 秒脉 冲 9 频信号 图3 脉冲信号 2 ) 在软件方面， 此种故障录波器的结构与其 硬件结构相对应 ， 包括录波主站软件和录波采集子 站软件。其 中， 录波采集子站软件又分为数据采集 单元软件和人机接口及通信管理单元软件。 录波主站软件主要实现手动启动 、 定时启动 、 系 统设置 、 系统诊断、 动态在线监测 、 数据分析、 文件管 理及打印、 紧急制表、 远程操作及事故分析等功能。 数据采集单元的软件主要实现的功能包括系统上电 后进行 自检 、 初始化 ， 完成数据采样 ， 判断是否满足 录波启动条件， 若满足启动条件则进行故障录波、 数 据存储、 数据上传。人机接 口及通信管理单元软件 主要实现正常状态数据、 故障数据 自检信息的上传 以及系统定值设置、 系统定值查询、 数据的存贮、 在 线管理、 通信和显示等功能。使用以来 ， 平均故障率 降低了6 0 ％， 大大提高了事故的分析与判断能力， 为矿区的供电安全提供了有力的保障。 [ 责任编辑： 常丽芳] 55