故障录波讲解课件

第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院1/451变电站综合自动化变电站综合自动化原理与系统原理与系统主讲：主讲：黄黄勇勇教材：变电站综合自动化原理与系统 张惠刚 编著 中国电力出版社1变电站综合自动化原理与系统主讲：黄变电站综合自动化原理与系统主讲：黄勇勇第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院2/452第第5章章变电站微机故障录波变电站微机故障录波引子引子微机故障录波原理微机故障录波原理微机故障录波实例微机故障录波实例2第第5章章变电站微机故障录波变电站微机故障录波引子引子第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院3/453引子引子1:电力系统运行过程中遇到的一些问题：电力系统运行过程中遇到的一些问题：作为线路的运行部门作为线路的运行部门最不愿听到或最头疼的莫过于最不愿听到或最头疼的莫过于接到调度部门接到调度部门“某线路跳闸某线路跳闸”的通知，的通知，但输电线路固但输电线路固有的有的“点多、面广、线路长和运行条件恶劣点多、面广、线路长和运行条件恶劣”的特点，的特点，决定了线路运行部门时常要接到这样的电话。决定了线路运行部门时常要接到这样的电话。如何组织事故巡视？如何组织事故巡视？如何尽快找到故障点？如何尽快找到故障点？3引子引子1:电力系统运行过程中遇到的一些问题：电力系统运行过程中遇到的一些问题：作为线路作为线路第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院4/454电力系统运行过程中遇到的一些问题：电力系统运行过程中遇到的一些问题：引子引子2:作为继保部门来说，所关心的是：作为继保部门来说，所关心的是：如何在事故发生后，如何在事故发生后，查找事故的起因；查找事故的起因；事故发展过程中各微机保护设备的动作行为正确与否；事故发展过程中各微机保护设备的动作行为正确与否；保护定值整定是否恰当；保护定值整定是否恰当；事故对相关电气设备的冲击；事故对相关电气设备的冲击；区域性事故对全网和全系统的影响如何；区域性事故对全网和全系统的影响如何；如何根据事故发生情况来调整系统的运行方式等等。如何根据事故发生情况来调整系统的运行方式等等。4电力系统运行过程中遇到的一些问题：引子电力系统运行过程中遇到的一些问题：引子2:作为继保部门来说作为继保部门来说第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院5/455准确的数据是故障定点的保障：准确的数据是故障定点的保障：解决之道解决之道1为了提高故障的准确定位，在为了提高故障的准确定位，在110kV及以上变电站大部及以上变电站大部分都装有电力系统故障动态记录装置，即故障录波器。分都装有电力系统故障动态记录装置，即故障录波器。故障故障录波器的整定值要求其测距误差不大于录波器的整定值要求其测距误差不大于5%（或（或2km）且无）且无判相错误判相错误，并能准确记录故障前后的电压、电流量，这给故，并能准确记录故障前后的电压、电流量，这给故障巡视提供了详实的第一手资料。障巡视提供了详实的第一手资料。而装置提供资料的准确与否决定于以下而装置提供资料的准确与否决定于以下4个方面：个方面：装置的接线是否正确；装置的接线是否正确；装置的定值整定是否准确，这决定于线路参数的测量、装置的定值整定是否准确，这决定于线路参数的测量、定值的计算和定值的整定；定值的计算和定值的整定；线路进行改造后是否再次进行了核相，线路参数测量，线路进行改造后是否再次进行了核相，线路参数测量，计算定值并进行整定。计算定值并进行整定。线路跳闸后是否进行事故分析，并对装置的定值进行线路跳闸后是否进行事故分析，并对装置的定值进行校核和调整，这一点是今后装置能否准确定位的关键。校核和调整，这一点是今后装置能否准确定位的关键。5准确的数据是故障定点的保障：准确的数据是故障定点的保障：解决之解决之第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院6/456细致的分析是故障定点的关键：细致的分析是故障定点的关键：解决之道解决之道2线路发生故障后，尽管到达故障点的时间越短，故障检出线路发生故障后，尽管到达故障点的时间越短，故障检出的成功率越高。的成功率越高。但是，接到调度命令后决不能盲目地立即巡但是，接到调度命令后决不能盲目地立即巡线，而应一边及时召集必要的事故巡视人员做巡线的有关准线，而应一边及时召集必要的事故巡视人员做巡线的有关准备，一边利用较短的时间，收集索要事故数据并进行全面细备，一边利用较短的时间，收集索要事故数据并进行全面细致的故障分析。致的故障分析。首先应在线路台账上对故障进行定位。首先应在线路台账上对故障进行定位。向调度索要有关线向调度索要有关线路跳闸时的故障录波器或微机保护的故障测距、相位、有关路跳闸时的故障录波器或微机保护的故障测距、相位、有关电压、电流量及保护动作情况。根据故障测距数据，在线路电压、电流量及保护动作情况。根据故障测距数据，在线路台账上对故障进行定点，按照装置测距误差台账上对故障进行定点，按照装置测距误差5%10%的比例的比例（一般按（一般按10%掌握）在台账上确定故障区间，还应结合以往掌握）在台账上确定故障区间，还应结合以往线路跳闸的经验数据进行部分修正。线路跳闸的经验数据进行部分修正。其次应对可能的故障进行定性。其次应对可能的故障进行定性。这一点很重要也很难，需这一点很重要也很难，需要灵活运用事故数据分析、丰富的事故查找经验，掌握准确要灵活运用事故数据分析、丰富的事故查找经验，掌握准确的现场情况，并应经集体商定。根据保护及自动装置的动作的现场情况，并应经集体商定。根据保护及自动装置的动作情况及反映的故障前后的电压、电流量的数值进行简单定性，情况及反映的故障前后的电压、电流量的数值进行简单定性，才可以对区域外故障或本线路故障进行区分。才可以对区域外故障或本线路故障进行区分。电力线路发生短路是出现最电力线路发生短路是出现最多的一种故障形式。多的一种故障形式。中性点直接中性点直接接地的电网中，以单相接地短路接地的电网中，以单相接地短路的故障最多，约占全部短路故障的故障最多，约占全部短路故障的的90%左右，其次是两相接地故左右，其次是两相接地故障。障。两相接地短路故障的特点是：两相接地短路故障的特点是：出现较大的零序接地电流，故障出现较大的零序接地电流，故障相的电压降低较多，故障相的电相的电压降低较多，故障相的电流增大较多。流增大较多。6细致的分析是故障定点的关键：细致的分析是故障定点的关键：解决之道解决之道2线路线路第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院7/457详尽、真实、统一时标的数据是事故后分析的关键详尽、真实、统一时标的数据是事故后分析的关键 解决之道解决之道3在电力系统发生事故后，为了对系统的暂态过程进行分在电力系统发生事故后，为了对系统的暂态过程进行分析，判别事故发生的原因，进行事故重现等处理，详尽、真析，判别事故发生的原因，进行事故重现等处理，详尽、真实的数据是基础。实的数据是基础。由于事故分析时，可能考虑到高次谐波的由于事故分析时，可能考虑到高次谐波的影响或需要利用故障时某些特殊的高次谐波量进行事故分析，影响或需要利用故障时某些特殊的高次谐波量进行事故分析，根据来奎斯特采样定理的定义，这种数据的采样频率必须是根据来奎斯特采样定理的定义，这种数据的采样频率必须是大于所考虑的最高有效次谐波频率的两倍，如果考虑计算精大于所考虑的最高有效次谐波频率的两倍，如果考虑计算精度，频率应当更高。因此有效的数据应当是满足一定采样频度，频率应当更高。因此有效的数据应当是满足一定采样频率的真实采样点数据，而不是有效值的采样点。率的真实采样点数据，而不是有效值的采样点。同时，由于系统中存在多个微机自动装置，装置在事故同时，由于系统中存在多个微机自动装置，装置在事故时的动作次序是判别自动装置动作正确性的关键。时的动作次序是判别自动装置动作正确性的关键。要进行动要进行动作次序的判别，对自动装置出口状态的判别、出口时间的记作次序的判别，对自动装置出口状态的判别、出口时间的记录又必须足够详细。录又必须足够详细。因此，当电力系统发生事故时必须有一套能够真实记录因此，当电力系统发生事故时必须有一套能够真实记录故障发生前后系统各种模拟、开关状态量的装置。故障发生前后系统各种模拟、开关状态量的装置。7详尽、真实、统一时标的数据是事故后分析的关键详尽、真实、统一时标的数据是事故后分析的关键第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院8/4585.1微机故障录波原理微机故障录波原理一、故障录波器的概念：一、故障录波器的概念：二、故障录波器的作用：二、故障录波器的作用：故障录波器是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的故障录波器是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的一种装置，它可以记录因一种装置，它可以记录因短路故障、系统振荡、频率崩溃、短路故障、系统振荡、频率崩溃、电压崩溃电压崩溃等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，如有等大扰动引起的系统电流、电压及其导出量，如有功、无功以及系统频率的全过程变化现象。主要用于检测继功、无功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，了解系统暂态过程中系电保护与安全自动装置的动作行为，了解系统暂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。数的正确性。电力系统故障录波分析产品素有电力系统故障录波分析产品素有“电力黑匣子电力黑匣子”之称，是之称，是电力系统进行故障分析的基本工具，对于正确评判继电保护电力系统进行故障分析的基本工具，对于正确评判继电保护及安全自动装置动作行为、确定故障原因、及早排除故障、及安全自动装置动作行为、确定故障原因、及早排除故障、恢复正常运行起到了关键的作用，因此对保证电力行业的安恢复正常运行起到了关键的作用，因此对保证电力行业的安全可靠运行具有十分重要的意义。全可靠运行具有十分重要的意义。故障录波装置已成为分析故障录波装置已成为分析系统故障的重要依据。系统故障的重要依据。85.1微机故障录波原理微机故障录波原理一、故障录波器的概念：一、故障录波器的概念：第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院9/459电力故障录波器的基本作用（表述电力故障录波器的基本作用（表述2）v正确分析事故原因并研究对策，同时可正确清楚的了解系正确分析事故原因并研究对策，同时可正确清楚的了解系统的情况，及时处理事故；统的情况，及时处理事故；v根据所录取的波形图，可以正确评价继电保护和自动装置根据所录取的波形图，可以正确评价继电保护和自动装置工作的正确性，特别是对转换性故障更是如此；工作的正确性，特别是对转换性故障更是如此；v根据录波图中示出的零序电流值，可以较正确的给出故障根据录波图中示出的零序电流值，可以较正确的给出故障地点范围，便于寻找故障点；地点范围，便于寻找故障点；v分析研究振荡规律；分析研究振荡规律；v分析录波图可以发现继电保护和自动装置缺陷；分析录波图可以发现继电保护和自动装置缺陷；v借助录波器，可实测系统参数以及监视系统的运行状态。借助录波器，可实测系统参数以及监视系统的运行状态。9电力故障录波器的基本作用（表述电力故障录波器的基本作用（表述2）正确分析事故原因并研究正确分析事故原因并研究第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院10/4510电力系统对故障录波器的应用和要求电力系统对故障录波器的应用和要求 电力系统的动态过程是瞬息万变和无序的，随着环保的约电力系统的动态过程是瞬息万变和无序的，随着环保的约束，坑口电厂大容量机组的长距离送电将显著影响电网的稳定束，坑口电厂大容量机组的长距离送电将显著影响电网的稳定性；性；而跨区联网使电网的动态行为更加复杂，局部故障可能波而跨区联网使电网的动态行为更加复杂，局部故障可能波及大范围停电；及大范围停电；缺电局面和近期开展的电力市场，使设备的运行接近热容缺电局面和近期开展的电力市场，使设备的运行接近热容量；量；系统的扩容等因素增加了运行条件的不可预知性。系统的扩容等因素增加了运行条件的不可预知性。随着大机组、超高压电网的发展，电力行业对安全可靠运随着大机组、超高压电网的发展，电力行业对安全可靠运行越来越重视，我国电力部门技术规范规定：行越来越重视，我国电力部门技术规范规定：110KV及以上电及以上电压等级变电站，压等级变电站，125MW及以上发电厂必须安装故障录波分析及以上发电厂必须安装故障录波分析装置。装置。电力部门已将继电保护正确动作率与故障录波完好率并列电力部门已将继电保护正确动作率与故障录波完好率并列统计统计。10电力系统对故障录波器的应用和要求电力系统对故障录波器的应用和要求电力系统的动态过电力系统的动态过第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院11/4511电力系统对故障录波器的应用和要求（续）电力系统对故障录波器的应用和要求（续）电力部颁布的有关故障录波器的技术准则和检测标准：电力部颁布的有关故障录波器的技术准则和检测标准：220500kV电力系统故障动态记录技术准则电力系统故障动态记录技术准则1995年电力部颁布了年电力部颁布了DL/T5531994220500kV电力电力系统故障动态记录技术准则系统故障动态记录技术准则1999年颁布了年颁布了DL/T6631999220500KV电力系统故电力系统故障动态记录装置检验测试要求障动态记录装置检验测试要求2004年颁布了年颁布了DL/T-873-2004微机发电机变压器组动微机发电机变压器组动态记录装置技术条件态记录装置技术条件这些标准明确规定了电力系统故障动态记录装置应达到的这些标准明确规定了电力系统故障动态记录装置应达到的记录要求，这对国内生产的故障录波装置提出了越来越高的记录要求，这对国内生产的故障录波装置提出了越来越高的要求。要求。11电力系统对故障录波器的应用和要求（续）电力系统对故障录波器的应用和要求（续）电力部颁布电力部颁布第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院12/4512电力故障录波器的发展电力故障录波器的发展国内对故障录波器的研制和开发已经有多年的历史，其中有：国内对故障录波器的研制和开发已经有多年的历史，其中有：机电式录波器机电式录波器光电式录波器光电式录波器采用固态数据存储器的录波器采用固态数据存储器的录波器90年代，我国继电保护进入了微机时代，此时产生了第一年代，我国继电保护进入了微机时代，此时产生了第一代微机故障录波器代微机故障录波器WGL-11（华北电力学院），此后不久又产（华北电力学院），此后不久又产生了生了WGL-12，并催生了第一个电力录波装置的技术规范：，并催生了第一个电力录波装置的技术规范：DL/T5531994220500kV电力系统故障动态记录技术准则电力系统故障动态记录技术准则。此后随着计算机技术、电子技术、通讯技术的发展，国产此后随着计算机技术、电子技术、通讯技术的发展，国产录波器又经历了录波器又经历了23代的发展，目前更趋向于采用代的发展，目前更趋向于采用嵌入式技术、嵌入式技术、网络化技术、分布式构架网络化技术、分布式构架的录波器设计制作技术。的录波器设计制作技术。12电力故障录波器的发展国内对故障录波器的研制和开发已经有多电力故障录波器的发展国内对故障录波器的研制和开发已经有多第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院13/4513微机故障录波器的基本特点：微机故障录波器的基本特点：v应当具有强大的数据采集功能；应当具有强大的数据采集功能；v可以采用分时多任务系统的实时信号处理技术；可以采用分时多任务系统的实时信号处理技术；v可以具有计算机组网技术和管理机系统；可以具有计算机组网技术和管理机系统；v应当具有实时监视功能；应当具有实时监视功能；v现场维护、调试方便；现场维护、调试方便；v装置整体应具有很高的灵敏度和可靠性；装置整体应具有很高的灵敏度和可靠性；v处理机软件功能强大、齐全，能将故障录波、故障分处理机软件功能强大、齐全，能将故障录波、故障分析、打印报告及远传合为一体。析、打印报告及远传合为一体。v录波数据具有统一、标准的输出格式，可以接入系统录波数据具有统一、标准的输出格式，可以接入系统中其它分析系统，如综自、监控、故障信息联网系统中其它分析系统，如综自、监控、故障信息联网系统等。等。13微机故障录波器的基本特点：微机故障录波器的基本特点：应当具有强大的数据采集功能；应当具有强大的数据采集功能；第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院14/4514TA和和TV二次信号二次信号通道通道1通道通道2电流、电压变换器电流、电压变换器低通滤波器低通滤波器采样保持采样保持电流、电压变换器电流、电压变换器低通滤波器低通滤波器采样保持采样保持多多路路转转换换开开关关A/D微微机机CPU总总线线高频保护高频保护通道通道1通道通道2高频变换器高频变换器采样保持采样保持高频变换器高频变换器采样保持采样保持多多路路转转换换开开关关A/D微微机机CPU开关量输入开关量输入光电耦合器光电耦合器接口接口图图51微机交流数据采样系统框图微机交流数据采样系统框图14TA和和TV二次信号二次信号通道通道1通道通道2电流、电压变换器低通滤波电流、电压变换器低通滤波第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院15/4515某种微机故障录波器的组成及原理：某种微机故障录波器的组成及原理：微机型故障录波器主要包括了前置机和主机（后台机）两大微机型故障录波器主要包括了前置机和主机（后台机）两大部分。部分。一台微机故障录波器可由一台主机和多台互为独立的前置一台微机故障录波器可由一台主机和多台互为独立的前置机组成分布式结构。机组成分布式结构。这种结构具有两大优点：一是避免局部故障这种结构具有两大优点：一是避免局部故障而引起整套装置退出工作，便于维护和管理；二是对任一台前置而引起整套装置退出工作，便于维护和管理；二是对任一台前置机进行校验和维修，不会影响整套装置的运行。机进行校验和维修，不会影响整套装置的运行。1、前置机、前置机主要由中央处理器和一些外围电路组成，前置机的主要主要由中央处理器和一些外围电路组成，前置机的主要功能是交流数据采集。其中交流数据采集功能模块主要包括：功能是交流数据采集。其中交流数据采集功能模块主要包括：变换器：一般分为模拟变换器和光电隔离变换器两大类型。变换器：一般分为模拟变换器和光电隔离变换器两大类型。变换器的作用主要有：变换器的作用主要有：电气隔离、幅度变换。电气隔离、幅度变换。低通滤波器：低通滤波器：低通滤波器的作用主要有：低通滤波器的作用主要有：一是滤除输入信号中的干扰信号，起抗干扰作用；一是滤除输入信号中的干扰信号，起抗干扰作用；二是滤除高次谐波信号，降低输入信号的截止频率，使二是滤除高次谐波信号，降低输入信号的截止频率，使输出信号满足采样定理的要求，从而使数据采集的离散信输出信号满足采样定理的要求，从而使数据采集的离散信号能如实反应输入信号中有用频率信号的变化情况。号能如实反应输入信号中有用频率信号的变化情况。15某种微机故障录波器的组成及原理：某种微机故障录波器的组成及原理：微机型故障录波微机型故障录波第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院16/4516采样保持器；采样保持器；多路转换开关；多路转换开关；A/D转换器；转换器；开关量信号的数据采集；开关量信号的数据采集；中央处理器（中央处理器（CPU）。）。2、主机：、主机：主要由工控机、半导体固化盘和接口系统三大部分主要由工控机、半导体固化盘和接口系统三大部分组成。其中接口系统主要功能有：与前置机通讯和信号的组成。其中接口系统主要功能有：与前置机通讯和信号的输出。输出。16采样保持器；多路转换开关；采样保持器；多路转换开关；A/D转换器；开关量信号的数据转换器；开关量信号的数据第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院17/4517微机故障录波器的启动方式：微机故障录波器的启动方式：内部自起动判据及推荐值：内部自起动判据及推荐值：各相和零序电压突变量：各相和零序电压突变量：U 5%UN；U02%UN。电压越限：电压越限：110%UNU190%UN；U23%UN；U02%UN。主变压器中性点电流：主变压器中性点电流：3I010%IN。频率越限与变化率：频率越限与变化率：50.5Hzf49.5Hz；df/dt0.1Hz/s。线路同一相电流变化：线路同一相电流变化：0.5s内最大值与最小值之差内最大值与最小值之差10%。220kV及以上断路器的保护跳闸信号起动。及以上断路器的保护跳闸信号起动。空触点输入。空触点输入。变电所和上级调度来的起动命令。变电所和上级调度来的起动命令。17微机故障录波器的启动方式：内部自起动判据及推荐值：微机故障录波器的启动方式：内部自起动判据及推荐值：第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院18/4518微机故障录波器的数据记录方式：微机故障录波器的数据记录方式：18微机故障录波器的数据记录方式：微机故障录波器的数据记录方式：第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院19/4519微机故障录波器的数据记录方式：微机故障录波器的数据记录方式：模拟量采样方式按图所示时段顺序要求执行。模拟量采样方式按图所示时段顺序要求执行。A时时段段：系系统统大大扰扰动动开开始始前前的的状状态态数数据据，输输出出原原始始记记录录波波形形及及有有效效值值，记录时间记录时间0.04s。B时时段段：系系统统大大扰扰动动后后初初期期的的状状态态数数据据，可可直直接接输输出出原原始始记记录录波波形形，可可观观察察到到5次次谐谐波波，同同时时也也可可输输出出每每一一周周波波的的工工频频有有效效值值及及直直流流分分量量值，记录时间值，记录时间0.1s。C时时段段：系系统统大大扰扰动动后后的的中中期期状状态态数数据据，输输出出连连续续的的工工频频有有效效值值，记记录时间录时间1.0s。D时时段段：系系统统动动态态过过程程数数据据，每每0.1s输输出出一一个个工工频频有有效效值值，记记录录时时间间20s。E时时段段：系系统统长长过过程程的的动动态态数数据据，每每1s输输出出一一个个工工频频有有效效值值，记记录录时时间间10min。输输出出数数据据的的时时间间标标签签，对对短短路路故故障障等等突突变变事事件件，以以系系统统大大扰扰动动开开始始时时刻刻，例例如如短短路路开开始始时时刻刻，为为该该次次事事件件的的时时间间零零坐坐标标，误误差差不不大大于于1ms；事件的标准时间由调度中心给定。；事件的标准时间由调度中心给定。19微机故障录波器的数据记录方式：模拟量采样方式按图所示时段微机故障录波器的数据记录方式：模拟量采样方式按图所示时段第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院20/4520交流电流量交流电流量微机故障录波器记录量的有效范围及分辨率微机故障录波器记录量的有效范围及分辨率：以以额额定定电电流流有有效效值值IN=5A或或1A为为标标准准，要要求求线线性性测测量量范范围围为为工频有效值工频有效值(0.120)IN，考虑直流分量。，考虑直流分量。交流电压量交流电压量以以额额定定相相电电压压有有效效值值为为标标准准，要要求求线线性性测测量量范范围围为为工工频频有有效效值值(0.012.0)UN。对对220kV变变电电所所，取取自自两两母母线线电电压压互互感感器器。对对500kV变电所，取自线路和一台母线电压互感器。变电所，取自线路和一台母线电压互感器。开关量开关量分辨率不劣于分辨率不劣于1.0ms。20交流电流量微机故障录波器记录量的有效范围及分辨率交流电流量微机故障录波器记录量的有效范围及分辨率：以额：以额第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院21/4521故障录波器的通信网络：故障录波器的通信网络：串口、串口、MODEM、网络、微波、网络、微波、载波、光纤等。载波、光纤等。录波器联网结构图录波器联网结构图21故障录波器的通信网络：串口、故障录波器的通信网络：串口、MODEM、网络、微波、载波、网络、微波、载波第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院22/4522概述：概述：YS-88A型微机故障录波测距装置是南京银山电子有限公型微机故障录波测距装置是南京银山电子有限公司研制的产品，目前在国内变电站中应用较为广泛。司研制的产品，目前在国内变电站中应用较为广泛。装置采用以装置采用以DSP数据采集单元为前置机，工控机为后台机数据采集单元为前置机，工控机为后台机的模块化结构，后台机与各前置机相对独立，每个模拟量前置的模块化结构，后台机与各前置机相对独立，每个模拟量前置机可管理机可管理12路模拟量，每个开关量前置机可管理路模拟量，每个开关量前置机可管理64路开关量，路开关量，前置机的数量可根据用户的不同要求而配置，最多可配置前置机的数量可根据用户的不同要求而配置，最多可配置8个个模拟量前置机和模拟量前置机和2个开关量前置机。个开关量前置机。该装置采用了高速数字信号处理器该装置采用了高速数字信号处理器DSP，A/D采样精度可采样精度可达达14位，最高采样频率为位，最高采样频率为10000点点/秒；秒；装置采用分时多任务系统的实时信号处理技术，使用一块装置采用分时多任务系统的实时信号处理技术，使用一块工控主机板同时完成了数据记录存储，录波分析，测距，通讯，工控主机板同时完成了数据记录存储，录波分析，测距，通讯，巡检，显示等功能；巡检，显示等功能；具有计算机通信组网技术和管理系统；具有计算机通信组网技术和管理系统；具备全面的启动判据，记录电气量齐全，可以兼有实时监具备全面的启动判据，记录电气量齐全，可以兼有实时监测功能；测功能；使用使用WATCH-DOG技术和巡检功能，使得录波器工作稳技术和巡检功能，使得录波器工作稳定可靠。定可靠。5.2 故障录波器实例YS-88A 22概述：概述：5.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88A第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院23/45235.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A装置整体装置整体外观图外观图外形尺寸：外形尺寸：800(mm)600(mm)2260(mm)或或800(mm)600(mm)2360(mm)或或800(mm)550(mm)2260(mm)或或800(mm)550(mm)2360(mm)或或按用户要求定制。按用户要求定制。235.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A装置整装置整第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院24/4524YS-88A硬件原理框图：硬件原理框图：5.2 故障录波器实例YS-88A 24YS-88A硬件原理框图：硬件原理框图：5.2故障录波器实例故障录波器实例YS-第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院25/4525YS-88A硬件说明之主机箱：硬件说明之主机箱：包括工控主机板、模拟量采集卡、包括工控主机板、模拟量采集卡、数字量采集卡、数字量采集卡、IO接口卡接口卡(PCI接口接口)等组成多等组成多CPU采集系统，各采集系统，各功能卡具备性能如下：功能卡具备性能如下：IO接口卡：接口卡：负责总线适配负责总线适配(PCI总线总线)、PC机与前置机之间数据机与前置机之间数据传输、按键控制、面板指示灯控制以及送出故障自控信号传输、按键控制、面板指示灯控制以及送出故障自控信号和和WATCHDOG功能。功能。模拟量采集卡：模拟量采集卡：采用双采用双DSP芯片设计，其中一片负责模拟量数芯片设计，其中一片负责模拟量数据采集，另一片负责分析判断，据采集，另一片负责分析判断，DSP与与PC机之间采用双口机之间采用双口RAM方式进行通信，运行程序分为固化加载程序和实际运方式进行通信，运行程序分为固化加载程序和实际运行程序。可进行运行程序的在线更改。行程序。可进行运行程序的在线更改。数字量采集卡：数字量采集卡：采用采用DSP芯片设计，可采集芯片设计，可采集128路开关量信息，路开关量信息，采用固化程序和运行程序相结合的运行模式，固化程序负采用固化程序和运行程序相结合的运行模式，固化程序负责上载运行程序和自检，运行程序负责采集并判断是否要责上载运行程序和自检，运行程序负责采集并判断是否要启动录波，同样启动录波，同样DSP和和PC机之间采用双口机之间采用双口RAM通信方式，通信方式，可进行运行程序的更改。可进行运行程序的更改。5.2 故障录波器实例YS-88A 25YS-88A硬件说明之主机箱：包括工控主机板、模拟量采集硬件说明之主机箱：包括工控主机板、模拟量采集第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院26/45265.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A硬件说明之主机箱硬件说明之主机箱（续）：（续）：模拟量前置机（模拟量采集卡）模拟量前置机（模拟量采集卡）是一个独立的数据采集单元，是一个独立的数据采集单元，主要包括主要包括DSP、数据存贮器、隔离放大器、数据存贮器、隔离放大器、A/D转换器转换器,多多路转换开关。它主要负责将输入的电流、电压、高频等电路转换开关。它主要负责将输入的电流、电压、高频等电量经过整理变换成数字信号并存入数据存贮器。量经过整理变换成数字信号并存入数据存贮器。开关量前置机（数字量采集卡）开关量前置机（数字量采集卡）将开关接点信号经过光耦隔将开关接点信号经过光耦隔离变换成数字信号，存入数据存贮器，然后再传给后台机离变换成数字信号，存入数据存贮器，然后再传给后台机。后台机后台机是整个录波器的核心，它负责录波器的人机对话、数据是整个录波器的核心，它负责录波器的人机对话、数据的处理和存贮、和各前置机交换数据、与上级部门通信等的处理和存贮、和各前置机交换数据、与上级部门通信等,后台机是后台机是32位工控机位工控机。265.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A硬件说硬件说第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院27/45275.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A硬件说明之有源变送器箱硬件说明之有源变送器箱：有源箱开关量插板：有源箱开关量插板：完成开关量的隔离转换，开关量输入完成开关量的隔离转换，开关量输入为空接点信号，经两级光电隔离后送至数字采集卡。为空接点信号，经两级光电隔离后送至数字采集卡。有源箱高频量插板：有源箱高频量插板：完成直流量的隔离转换，该板采用美完成直流量的隔离转换，该板采用美国三端隔离放大器，对高频收发信机录波口直流量输国三端隔离放大器，对高频收发信机录波口直流量输出信号进行变换送至模拟量采集单元进行采集。出信号进行变换送至模拟量采集单元进行采集。有源箱告警插板：有源箱告警插板：对对IO卡送来的告警信号、电源掉电信号卡送来的告警信号、电源掉电信号进行处理，将其隔离转换成空接点信号送至光字牌。进行处理，将其隔离转换成空接点信号送至光字牌。YS-88A硬件说明之无源变送器箱硬件说明之无源变送器箱：装配有电流变送器和电压变送器，电流变送器将装配有电流变送器和电压变送器，电流变送器将0-200A电流电流变送为变送为10V电压量信号送至模拟量采集卡采集。电压变送器将电压量信号送至模拟量采集卡采集。电压变送器将0-200V电压变送为电压变送为10V电压量信号送至模拟量采集卡采集。每个无电压量信号送至模拟量采集卡采集。每个无源变送器箱处理源变送器箱处理12路模拟量。路模拟量。275.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A硬件说硬件说第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院28/45285.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A硬件说明之通讯箱硬件说明之通讯箱：网络通讯拨号服务器网络通讯拨号服务器TX01(当采用网络通讯方式时配备当采用网络通讯方式时配备)：内装调制解调器、路由器、集线器、光纤转换器，用以实内装调制解调器、路由器、集线器、光纤转换器，用以实现光纤以太网通讯方式，同时也具备电话拨号通讯的功能。现光纤以太网通讯方式，同时也具备电话拨号通讯的功能。网络通讯拨号单元网络通讯拨号单元TX02：内装调制解调器。内装调制解调器。网络通讯单元网络通讯单元TX03：内装光纤转换器，用以实现和内装光纤转换器，用以实现和TX01的连的连接。接。YS-88A硬件说明之其它硬件说明之其它：包括键盘、鼠标、打印机、交直流转换单元和包括键盘、鼠标、打印机、交直流转换单元和GPS等。等。285.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A硬件说硬件说第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院29/45295.2 故障录波器实例YS-88A 295.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88A第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院30/45305.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A站端软件说明之参数设置站端软件说明之参数设置（一）（一）：设置录波器运行参设置录波器运行参数。包括：系统设置、硬件设置、采样设置、模拟量设置、开关量设置、数。包括：系统设置、硬件设置、采样设置、模拟量设置、开关量设置、启动开关、启动设置、测距参数、监测设置和保存参数。具体设置如下：启动开关、启动设置、测距参数、监测设置和保存参数。具体设置如下：系统配置系统配置：点击主界面点击主界面按钮，确认权限后方可进入参按钮，确认权限后方可进入参数设置界面。用户可以设置如下内容：地区名称、变电站名称、数设置界面。用户可以设置如下内容：地区名称、变电站名称、装置名称；串口设置：串口设备、串口速率、串口地址；装置名称；串口设置：串口设备、串口速率、串口地址；GPS：GPS型号、通信速率、通信端口、校时开关；风扇启动温度、型号、通信速率、通信端口、校时开关；风扇启动温度、风扇关闭温度；本机口令、主站风扇关闭温度；本机口令、主站IP地址地址。硬件设置硬件设置：前置机类型的设置，应与设备的硬件类型相对应。每块前置机类型的设置，应与设备的硬件类型相对应。每块模拟量前置机可采样模拟量前置机可采样12个通道，共分为个通道，共分为3组，分别为组，分别为1-4通道、通道、5-8通道和通道和9-12通道。每组可设置如下类型：空通道。每组可设置如下类型：空,开关开关,交流电流交流电流,交流电压交流电压,高频高频,直流电流直流电流,直流电压，温度。直流电压，温度。如果要将此前置机如果要将此前置机设为开关量，则需将此前置机的三组配置全部设为开关量，否设为开关量，则需将此前置机的三组配置全部设为开关量，否则将出错。则将出错。软件系统框图软件系统框图305.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A站端软站端软第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院31/45315.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A站端软件说明之参数设置站端软件说明之参数设置（二）：（二）：采样设置采样设置：采样速率的设置用来设置整个机器的采样速率，采样速率的设置用来设置整个机器的采样速率，每块前置机采样插件都将采用此设置。每块前置机采样插件都将采用此设置。系统最高采样速率系统最高采样速率为为10000点秒。点秒。AB段采样率：段采样率：高速采样速率，指故障前和故障后两高速采样速率，指故障前和故障后两个高速采样阶段的速率，有几种速率可选：个高速采样阶段的速率，有几种速率可选：10000，5000，2500，2000，1000，500（缺省为（缺省为10000）。）。C段采样率：段采样率：低速采样速率，指故障后较为稳定的那低速采样速率，指故障后较为稳定的那一段时间的采样速率，有几种速率可选：一段时间的采样速率，有几种速率可选：10000，5000，2500，2000，1000，500（缺省为（缺省为1000）。）。注意：注意：AB段采段采样率必须高于样率必须高于C段采样率。段采样率。D段采样率：段采样率：压缩采样速率，指系统进入长过程录波压缩采样速率，指系统进入长过程录波时的采样速率，如（振荡，低频，低压）。时的采样速率，如（振荡，低频，低压）。有几种速率可有几种速率可供选择：供选择：50，40，25，20，10，5（缺省为（缺省为10）；如需记录）；如需记录长过程功率变化或频率变化波形，速率不应低于长过程功率变化或频率变化波形，速率不应低于20点点/秒。秒。315.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A站端软站端软第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院32/45325.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A站端软件说明之参数设置站端软件说明之参数设置（二）：（二）：采样设置采样设置：采样速率的设置用来设置整个机器的采样速率，采样速率的设置用来设置整个机器的采样速率，每块前置机采样插件都将采用此设置。每块前置机采样插件都将采用此设置。系统最高采样速率系统最高采样速率为为10000点秒。点秒。A段时间长：段时间长：故障前的采样时间故障前的采样时间,此段时间设置最小值此段时间设置最小值为为40ms，最大值为，最大值为100ms。B段时间长：段时间长：故障后的采样时间故障后的采样时间,此段时间设置一般为此段时间设置一般为2000ms，用户可根据具体情况整定。，用户可根据具体情况整定。C段时间长：段时间长：C段采样时间的长度应大于重合闸时间，段采样时间的长度应大于重合闸时间，一般不低于一般不低于2s。D段时间长：段时间长：应大于最短振荡周期，一般不低于应大于最短振荡周期，一般不低于3s。325.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A站端软站端软第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院33/45335.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A站端软件说明之参数设置站端软件说明之参数设置（三）：（三）：模拟量设置模拟量设置：在模拟量设置框中将所有配置的模拟量按序号在模拟量设置框中将所有配置的模拟量按序号排列，用户可以自行设定：线路名称、启动开关、上限定排列，用户可以自行设定：线路名称、启动开关、上限定值、下限定值、突变定值、修正开关、零漂值、幅值修正、值、下限定值、突变定值、修正开关、零漂值、幅值修正、3次谐波启动定值。其中修正开关、零漂值、幅值修正在出次谐波启动定值。其中修正开关、零漂值、幅值修正在出厂时已通过加量自动修正，勿需改动。厂时已通过加量自动修正，勿需改动。开关量设置开关量设置：可以设定启动、开关名称和对应线路。可以设定启动、开关名称和对应线路。启动设置启动设置：启动设置框内将所有组群按编号顺序排列，用户启动设置框内将所有组群按编号顺序排列，用户可设定如下内容：组群线路名称、序分量启动、正序上限、可设定如下内容：组群线路名称、序分量启动、正序上限、正序下限、负序上限、频率启动开关、正序下限、负序上限、频率启动开关、PT变比、频率偏移、变比、频率偏移、频率突变、工作频率、缓变启动开关、缓变定值。频率突变、工作频率、缓变启动开关、缓变定值。335.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A站端软站端软第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院34/4534YS-88A站端软件说明之参数设置站端软件说明之参数设置（四）：（四）：测距参数设置测距参数设置：该项用于设定供故障分析测距用的线路参数，该项用于设定供故障分析测距用的线路参数，需要设定的参数如下：需要设定的参数如下：CT额定：额定：1A或或5A CT变比：变比：例如例如1200/5则为则为240 线路长：线路长：线路长度，线路长度，5位有效数字，单位为公里位有效数字，单位为公里 对应一母、对应二母、对应高频对应一母、对应二母、对应高频1、对应高频、对应高频2（组群号）（组群号）线路正序阻抗：线路正序阻抗：（每公里）线路（每公里）线路 线路零序阻抗：线路零序阻抗：（每公里）线路（每公里）线路 本端正序阻抗：本端正序阻抗：本侧系统本侧系统 本端零序阻抗：本端零序阻抗：本侧系统本侧系统这两项无法提供时应输入这两项无法提供时应输入0+j0 对端正序阻抗：对端正序阻抗：对侧系统对侧系统 对端零序阻抗：对端零序阻抗：对侧系统对侧系统这两项无法提供时应输入这两项无法提供时应输入0+j999 注意：注意：所有阻抗均为一次值所有阻抗均为一次值5.2 故障录波器实例YS-88A 34YS-88A站端软件说明之参数设置（四）：站端软件说明之参数设置（四）：测距参数设置测距参数设置第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院35/45355.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A站端软件说明之参数设置站端软件说明之参数设置（五）：（五）：谐波监测设置谐波监测设置：可以同时监测四条线路可以同时监测四条线路：可设定启动开关状：可设定启动开关状态，可以更改所监测的线路。态，可以更改所监测的线路。谐波记录方式有两种：谐波记录方式有两种：一种是越限记录，如果某项变一种是越限记录，如果某项变化超过定值，即把设定的监测线路的各次谐波都记录到硬化超过定值，即把设定的监测线路的各次谐波都记录到硬盘；另一种是定时记录，按设定的时间间隔在硬盘上记录盘；另一种是定时记录，按设定的时间间隔在硬盘上记录监测线路的谐波。此设置中的监测线路的谐波。此设置中的“谐波次数谐波次数”对应的对应的“谐波谐波值值”、“总谐波电压畸变率总谐波电压畸变率”、“总谐波电流总谐波电流”、“三相三相电压不平衡度电压不平衡度”、“负序电流负序电流”、“电压波动电压波动”等几项都等几项都属越限记录的启动定值。属越限记录的启动定值。“定时记录间隔（分钟）定时记录间隔（分钟）”则为则为定时记录定值。定时记录定值。例如：例如：各项设定有：序号各项设定有：序号1，启动为，启动为“Y”，监测线路，监测线路名为名为“XX线线”，谐波次数，谐波次数“2”对应的谐波值为对应的谐波值为“10”（%），定时记录间隔为），定时记录间隔为“10”（分钟）。则当（分钟）。则当XX线的线的2次谐波电压超过次谐波电压超过10%时将做一次记录，记录时将做一次记录，记录XX线的所有谐波情况，另外每隔线的所有谐波情况，另外每隔10分钟也将做一次记录。分钟也将做一次记录。355.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A站端软站端软第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院36/45365.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A站端软件说明之系统监测站端软件说明之系统监测：波形监测波形监测：单击主界面的单击主界面的按钮，进入实时波形监按钮，进入实时波形监测窗口，窗口一次显示测窗口，窗口一次显示12个通道的名称和波形及有效值，个通道的名称和波形及有效值，按按“上一插件上一插件”、“下一插件下一插件”查看其余通道，按查看其余通道，按“退出退出”返回主界面。返回主界面。向量监测向量监测：单击主界面的单击主界面的按钮进入实时向量监测按钮进入实时向量监测窗口，选择窗口左侧的窗口，选择窗口左侧的“交流电流交流电流”和和“对应电压对应电压”，它，它们下方可以显示出有效值和相角，可以实时观测电流和电们下方可以显示出有效值和相角，可以实时观测电流和电压的向量图，窗口中还显示下列内容：有功功率、无功功压的向量图，窗口中还显示下列内容：有功功率、无功功率、视在功率、频率、正序电流、负序电流、正序电压、率、视在功率、频率、正序电流、负序电流、正序电压、负序电压。负序电压。365.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A站端软站端软第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院37/45375.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A站端软件说明之波形分析站端软件说明之波形分析：在主界面中选中一次录波在主界面中选中一次录波文件，单击鼠标右键，在弹出菜单里选择文件，单击鼠标右键，在弹出菜单里选择“波形分析波形分析”即进入波即进入波形选择对话框。形选择对话框。波波形形分分析析图图中中左左侧侧显显示示各各通通道道号号、通通道道类类型型、通通道道名名称称及及鼠鼠标标所所在在位位置置的的瞬瞬时时值值、有有效效值值或或相相角角，默默认认显显示示有有效效值值，可可以以通通过过勾勾选选菜菜单单“工工具具”-“数数值值显显示示”-“瞬瞬时时值值”、“有有效效值值”和和“相相角角”来来改改变变。图图中中右右侧侧以以时时间间为为横横轴轴显显示示实实际际波波形形，中中间间可可以以移移动动的的竖竖线线为为时时标标。图图底底部部状状态态栏栏中中显显示示当当前前显显示示的的量量和和时时标标所在点的时间，单位为毫秒。所在点的时间，单位为毫秒。波形分析还提供以下几个功能：波形分析还提供以下几个功能：波形幅值方向的放大和缩小；波形幅值方向的放大和缩小；波形时间方向的拉伸和压缩波形时间方向的拉伸和压缩；0-30次谐波的显示；次谐波的显示；波形的矢量分析波形的矢量分析；某条通道波形的隐藏或者移动；某条通道波形的隐藏或者移动；波形的打印。波形的打印。375.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A站端软站端软第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院38/45385.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A站端软件说明之其它站端软件说明之其它：分析拷贝分析拷贝：分析拷贝主要功能是按时间段检索录波文件分析拷贝主要功能是按时间段检索录波文件(d:data和和e:data目录目录)，检索方式有时间和跳闸两种。时，检索方式有时间和跳闸两种。时间方式即在设定的开始时间和结束时间内检索所有录波文间方式即在设定的开始时间和结束时间内检索所有录波文件，跳闸方式即根据设定时间段检索故障文件。检索的结件，跳闸方式即根据设定时间段检索故障文件。检索的结果在主界面左侧列表视图中显示出来，单击鼠标右键可选果在主界面左侧列表视图中显示出来，单击鼠标右键可选择进行波行显示、数据拷贝和故障分析功能。择进行波行显示、数据拷贝和故障分析功能。打印参数打印参数：打印设置的参数。打印设置的参数。手动录波手动录波：单击单击按钮可以启动录波一次，以高速按钮可以启动录波一次，以高速采样速率采集数据。采样速率采集数据。故障分析故障分析：在主界面中选中一次录波文件，单击鼠标右键，在主界面中选中一次录波文件，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择在弹出菜单中选择“故障分析故障分析”，以报告形式显示故障时，以报告形式显示故障时间、故障类型、启动线路，并可打印出故障报告。间、故障类型、启动线路，并可打印出故障报告。系统退出系统退出：系统退出时需经权限核对系统退出时需经权限核对,口令正确才允许退出。口令正确才允许退出。385.2故障录波器实例故障录波器实例YS-88AYS-88A站端软站端软第 5 章 变电站微机故障录波 四川大学电气信息学院四川大学电气信息学院39/4539调度端管理系统功能框图调度端管理系统功能框图5.2 故障录波器实例YS-88A YS-88A调度端软件说明（一）调度端软件说明（一）：又称离线分析软件，安装于又称离线分析软件，安装于调度端计算机上，供调度端进行各种分析和操作之用。调度端计算机上，供调度端进行各种分析和操作之用。建立和删除一个子站建立和删除一个子站：选择选择“系统系统”菜单中的菜单中的“新建新建”依次建依次建立地区立地区变电站变电站录波器，也可以在程序