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SHDFR B 电力 故障 记录 装置 操 作 说 明 书 深圳市双合电气股份有限公司 二 00 九年七月 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统2 目目 录录 1 SHDFR B 电力故障记录装置简介 7 1 1 SHDFR B 录波器的功能 用途和特点 7 1 1 1 功能及用途 7 1 1 2 特点 7 1 2 SHDFR B 录波器的型号含义及说明 10 1 3 SHDFR B 录波器由两个部分组成 10 1 3 1 客户端 10 1 3 2 服务器端 10 1 4 符合相关国家和行业标准 11 1 5 技术指标 12 1 5 1 机械及环境参数 12 1 5 2 额定电器量 13 1 5 3 主要技术指标 14 2 录波系统与故障分析 17 2 1 系统构成 17 2 2 输入信号 18 2 3 暂态记录方式 18 2 4 数据存储方式 20 2 5 参数整定 20 2 6 故障分析 21 2 6 1 在线分析 21 2 6 2 离线分析 21 2 7 实时监测 21 3 硬件概述 22 3 1 单元 机箱内部结构 22 3 1 1 DFR前视图 22 3 1 2 DFR后视图 23 3 2 硬件结构图 24 3 2 1 系统独立部署图 24 3 2 2 系统分布式部署图 24 3 2 3 系统结构框图 25 3 3 信号输入板原理图 27 3 4 采集板逻辑框图 28 3 5 监控板逻辑框图 29 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统3 3 6 GPS 板逻辑框图 30 3 7 管理机单元 31 4 配置工具 32 4 1 SHDFR B 配置 33 4 2 IEC 61850 CID 配置 34 5 SHDFR B 软件概述 35 5 1 SHDFR B 软件安装及运行介绍 35 5 1 1 软件平台介绍 35 5 1 2 软件安装 35 5 2 SHDFR B 文件目录及文件 36 5 2 1 文件目录系统 36 5 2 2 文件类型 38 5 2 3 系统文件说明 39 5 3 SHNEURON主界面及菜单介绍 39 5 3 1 主界面 39 5 3 2 菜单介绍 44 5 3 3 主界面工具条 状态栏 46 6 SHNEURON 分析中心 48 6 1 故障录波文件打开 48 6 1 1 打开录波文件方式 48 6 1 2 录波文件查找 50 6 1 3 数据库记录字段显示设置 51 6 2 分析窗口说明 52 6 2 1 分析中心窗口菜单 52 6 2 2 分析窗口工具条 56 6 2 3 通道描述区 56 6 2 4 图形区域 57 6 3 波形操作 60 6 3 1 显示通道选择 60 6 3 2 标线的使用 61 6 3 3 波形缩放叠加 62 6 3 4 显示设置 63 6 3 5 波形取反 64 6 3 6 离散曲线显示 65 6 3 7 注释添加 编辑和删除 65 6 3 8 通道属性设置 66 6 3 9 窗口复制 排放 66 6 4 分析功能 67 6 4 1 故障分析报告生成 67 6 4 2 手动分析 68 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统4 6 4 3 重入分析 70 6 4 4 启动原因分析 70 6 4 5 开关变位分析 71 6 4 6 谐波分析 72 6 4 7 显示谐波曲线 73 6 4 8 矢量分析 74 6 4 9 序量分析 75 6 4 10 频率分析 76 6 4 11 功率分析 77 6 4 12 阻抗及继电保护分析 79 6 4 13 双端测距 81 6 4 14 虚拟通道 82 6 4 15 显示定值 87 6 5 文件数据处理 88 6 5 1 导出数据 88 6 5 2 数据分割 89 6 6 打印 90 6 6 1 打印波形 90 6 6 2 打印故障报告 90 6 6 3 打印开关变位表 90 7 采集装置 91 7 1 采集装置窗口说明 91 7 1 1 采集装置窗口菜单 91 7 1 2 采集装置窗口工具条 93 7 1 3 采集设备窗口界面 93 7 2 采集装置的管理 94 7 2 1 创建采集装置 94 7 2 2 删除采集装置 96 7 2 3 打开采集装置 97 7 3 设备定值配置 98 7 3 1 采集装置定值文件说明 98 7 3 2 定值基本信息的配置 98 7 3 3 线路参数的配置 101 7 3 4 线路启动定值的配置 104 7 3 5 通道参数的配置 106 7 3 6 通道启动定值的配置 107 7 3 7 开关量配置 108 7 3 8 变压器配置 110 7 3 9 定值的保存 111 7 3 10 调节零漂 通道比例系数 采样时差 111 7 3 11 定值的获取 116 7 3 12 定值的下发 116 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统5 7 3 13 定值的打印 116 7 3 14 暂态记录参数设置 117 7 4 设备监测 118 7 4 1 模拟量监测 118 7 4 2 开关量监测 119 7 4 3 矢量监测 121 7 4 4 谐波监测 122 7 4 5 功率监测 123 7 4 6 诊断设备 124 7 5 设备控制 125 7 5 1 启动录波 125 7 5 2 设备调试 125 7 5 3 恢复运行 125 7 5 4 设备时间设置 126 7 5 5 告警信息复归 126 7 5 6 接收实时数据 127 7 5 7 停止实时数据 127 7 6 设备信息视图查看 127 7 6 1 录波文件查看 127 7 6 2 运行日志查看 129 7 6 3 设备通信设置 129 7 7 检索选项功能 131 7 7 1 日志的检索 选项 131 8 系统设置 133 8 1 系统信息查看 133 8 2 系统参数设置 134 8 3 系统登录退出 134 8 4 人员权限和密码设置 135 8 5 外部通信配置 138 8 6 前置机文件目录 139 9 动态部分 141 9 1 连续录波设置 141 9 1 1 连续记录定值设置 141 9 1 2 连续记录参数设置 141 9 2 打开连续录波文件 142 9 3 趋势图 144 9 4 标记事件查看 147 9 5 标记事件的检索 选项 149 10 数据通讯 152 10 1 通信联网方式介绍 152 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统6 10 2 通信联网方式的特点 152 10 3 通信联网方式示意图 152 10 4 通信参数设置 155 10 5 TCP IP 通信的 IP 地址设置 157 11 装置组成及接线 160 11 1 组屏示意图 160 11 1 1 正面组屏示意图 160 11 1 2 背面组屏示意图 161 11 2 硬件构成 163 11 2 1 硬件配置 163 11 2 2 端子和输入 输出量的关系 164 11 3 硬件连接 164 11 3 1 DFR单元的连接 165 11 3 2 各单元之间的连接 167 12 安装调试检测 168 12 1 设备安装 168 12 1 1 硬件连接 168 12 1 2 接通电源 168 12 1 3 软件设置和安装 168 12 2 其他设置 168 12 3 调试检测 169 13 录波器的巡检维护 170 13 1 录波器的检测方法 170 13 2 常见异常情况及处理 170 13 3 录波器的日常维护 171 13 3 1 查看运行日记 171 13 3 2 查看通信端口状态 171 13 3 3 观察录波器状态灯 171 13 3 4 实时波形显示 172 13 3 5 手动启动录波 172 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统7 1 SHDFR B 电力故障记录装置简介 SHDFR B 电力故障记录装置 简称 SHDFR B 录波器 是深圳市双合电气股份有限公 司在原录波器系列产品基础上研发成功的新型 IEC 61850 兼容嵌入式数字录波器 该产品按 照 IEC 61850 标准对数字录波器建模 并在此基础上实现录波器的传统功能 SHDFR B 录波 器通过 IEC 61850 8 1 所要求的 MMS 通讯方式与变电站内录波管理机及远方调度通讯 SHDFR B 录波器采用国际上技术先进的嵌入式硬件结构 使用 32 位浮点 DSP 进行采样 嵌入式计算机进行数据处理 具有分析能力强和运行速度快等特点 低功耗新型芯片 硬件 冗余设计等技术方案 使系统运行更加稳定可靠 采用 VxWorks 实时嵌入式操作系统和最新 研发成功的操作软件 使新产品的人机界面更加便捷 功能更加强大 SHDFR B 录波器是集故障 暂态 录波 动态录波和实时运行监测 波形分析和测距 为一体的新型装置 SHDFR B 系列录波器已在国内多个电力部门使用 客户反馈良好 事 实证明 SHDFR B 录波器是当前国内高稳定性和高可靠性兼优的一流录波器 1 1 SHDFR B 录波器的功能 用途和特点 1 1 1 功能及用途 SHDFR B 电力故障记录装置 适用于 110KV 及以上变电站和发电厂等电力单位 用于 输电线路的动态录波 故障录波及实时监测和故障分析 当电力系统正常运行时 它进行正 常运行 动态 录波 同时可进行各种运行参数和电气量的实时监测和分析 当电力系统发 生故障或运行参数超过设定值时 自动起动录波器进行故障录波 供日后进行故障分析及故 障点测距 并且在暂态录波的同时不影响动态录波 它是电力系统进行实时运行监测 故障 分析及测距的可靠工具 是保证电力系统安全运行的有力措施 1 1 2 特点 1 支持 IEC 61850 服务器端按照 IEC61850 7 x 建模 客户端对与客户请求有关的模型进行映射 严格按照 IEC61850 6 实现系统配置 具有可以独立使用的配置工具 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统8 支持新一代变电站通讯标准 IEC 61850 通讯协议符合 IEC 61850 8 映射为 MMS 服务 同时支持电力行业通讯标准 DL T667 1999 IEC60870 5 103 2 高可靠性工业级全嵌入式结构 装置采用了嵌入式硬件平台和嵌入式软件平台 从根本上保证了系统的稳定性和可 靠性 设计时把装置各功能模块统一考虑 使不同的功能模块安装在同一个机箱内 降低了装置功耗 同时提高了抗干扰能力 基于嵌入式理念设计开发实时软件 并采用实时操作系统 VxWorks 确保装置 软件的实时性和稳定性 3 多种录波方式自由组合 可以实现暂态录波 动态录波两种录波方式的自由组合 暂态录波 标准配置 32 路模拟量 64 路开关量 最大配置 96 路模拟量 192 路开关量 最大 10KHz 采样率 动态录波 标准配置 32 路模拟量 64 路开关量 最大配置 96 路模拟量 192 路开关量 4 暂态录波单元和动态录波单元采用独立硬件系统 两个单元可分别单独运行或同时运行 一个录波单元的器件损坏不影响另一个录波 单元的正常运行 5 后台管理软件可做为工程师站管理多台录波装置 通过该软件系统可以同时控制和管理多台录波装置和多个 IEC 61850 逻辑设备 线 路录波 主变录波 发电机录波等 降低了用户培训费用 6 功能强大的离线分析软件 图形化界面设计 运行于 Windows2000 以上操作系统平台 具有强大的在线帮 助系统便于用户操作 具有编辑 漫游功能 提供波形的显示 迭加 组合 比较 剪辑 添加标注 等分析工具 可选择性打印和打印预览 具有谐波分析 序量分析 矢量分析 频率分析 功率分析 过激磁分析 差 流分析 阻抗图分析并显示阻抗变化轨迹等功能 具有虚拟通道分析功能 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统9 支持故障数据自动分析和手动高级分析 生成 XML 格式的故障报告 故障分析 输出结果详细清楚 具有继电保护特性分析和开关变位时序分析功能 7 灵活可靠的组网及数据远传 支持电力行业通讯标准 DL T667 1999 IEC60870 5 103 和新一代变电站通讯 标准 IEC61850 同时支持国内主要电网的专用通信规约 如华北 103 规约和南 网 103 规约等 支持支持各种联网及数据远传方式 可适应于拨号方式 专线 方式 TCP IP 网络连接方式等 可以由记录单元直接对外通信 不依赖于管理单元 由于记录单元采用嵌入式 操作系统 VxWorks 同时采用多网卡通讯 设备内部通讯与对外组网完全物理隔 离 可以有效的防止病毒感染 8 双端测距 双端测距算法不受过渡电阻和对端馈入电流的影响 无需考虑系统运行方式的变化 大大提高了测距精度 9 高精度采样点时标 每个采样点均带有绝对时标 由于采用高精度时间同步技术 每个采样点的时间精 度误差 1us 可用于实现同步相量测量及提高双端测距精度 10 GPS 高精度对时 可以支持秒脉冲 分脉冲 串行报文 IRIG B 等多种对时方式 误差不大于 1ms 11 独特的数据记录格式 对于系统大扰动后的中期状态数据 C 段 和系统动态过程数据 D 段 传统的记 录方式只记录有效值 本装置模拟量通道采用基波相量值 实部 虚部 的方式记录 这种记录格式带来了丰富的动态分析功能 如 可以输出有效值 相位 有功功率 无功功率和差流等信息 也可以进行相量分析 序量分析 阻抗分析和频率分析等 12 故障前记录时间长 传统故障录波方式故障前记录 0 1s 本装置故障前增加一个 A2 段 以基波相量值 实部 虚部 的方式长时间记录故障前各电气量的状态 最大可设为 10 秒 可帮 助分析缓慢变化的发展性故障 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统10 1 2 SHDFR B 录波器的型号含义及说明 1 SHDFR B 含义 SH 公司标识 双合 的全拼缩写 DFR 为 数字故障录波器 的英文缩写 DFR 英文全称 Digital Fault Recorder SHDFR B 为电力故障记录装置 2 SHDFR B 符合并通过以下标准的检测 国家标准 GB T7261 2000 继电器及装置基本试验方法 行业标准 DL T 663 1999 220KV 500KV 电力系统故障动态记录装置检测要求 IEC 标准 变电站通讯网络和系统 1 3 SHDFR B 录波器由两个部分组成 1 3 1 客户端 由工控机 打印机和显示器等配套设备及客户端管理软件组成 客户端的主要业务功能有 1 ACSI 处理 2 实时监测 3 离线分析 4 在线配置 5 定值设定 6 运行控制 7 录波文件管理 8 事件检索 1 3 2 服务器端 由信号输入板 采集板 监控板和 GPS 板组成 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统11 服务端的主要业务功能有 1 实时采集 2 实时计算 3 故障启动或标记 动态录波 4 数据模型业务处理 5 动态录波 6 暂态录波 7 状态自检 8 实时波形数据传输 9 时钟同步 10 MMS 通讯服务 11 103 通信服务 1 4 符合相关国家和行业标准 表 1 1 SHDFR B 录波器执行的国家和行业标准 标准号标准号标准名称标准名称 GB 14285 1993继电保护和安全自动装置技术规程 GB T 17626 2 1998电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB T 17626 3 1998电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 GB T 17626 4 1998电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB T 17626 5 1998电磁兼容试验和测量技术浪涌 冲击 抗扰度试验 GB T 17626 6 1998电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB T 17626 7 1998电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验 GB 191 1990包装储运图示标志 DL T 478 2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 DL T 553 94220 500kV 电力系统故障动态记录技术准则 DL T 663 1999220kV 500kV 电力系统故障动态记录装置检测要求 DL T 5147 2001电力系统安全自动装置设计技术规定 DL T 559 1994220 500kV 电网继电保护装置运行整定规程 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统12 DL T 667 1999 远动设备及系统 第 5 部分 传输规约 第 103 篇 继电保护设备 信息接口配套标准 ANSI IEEEC37 111 1991 电力系统暂态数据交换通用格式 IEC60255 21 1 1988 Electrical relays Part21 Vibration shock bump and seismic tests on measuring relays and protection equipment Section one Vibration tests sinusoidal IEC 61850 Communication networks and systems in substations GB T电力系统连续记录装置 报批稿 DL T 860变电站通讯网络和系统 1 5 技术指标 1 5 1 机械及环境参数 1 5 1 1 外形尺寸及柜体颜色 表 1 2 外形尺寸及柜体颜色列表 2260mm 800mm 600mm 标准 外形尺寸外形尺寸 高 高 宽宽 深 深 可按用户要求适当改变尺寸 前 后开门结构 柜体结构柜体结构 前开门旋转式结构 柜体颜色柜体颜色按用户要求制作 1 5 1 2 环境条件 表 1 3 环境条件参数列表 海拔高度海拔高度 4000m 保存温度保存温度 25 70 工作温度工作温度 10 50 相对湿度相对湿度5 95 当相对湿度 90 时 环境温度不低于 25 大气压力大气压力80 kPa 110kPa SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统13 1 5 2 额定电器量 1 5 2 1 工作电源 表 1 4 工作电源参数列表 额定直流电源额定直流电源 DC110V 5A 或 220V 5A 允许波动范围 20 15 纹波系 数 5 额定交流电源额定交流电源AC220V 5A 允许波动范围 15 10 额定频率额定频率50Hz 允许波动范围 0 5Hz 1 5 2 2 输入回路参数 表 1 5 输入回路参数列表 额定频率额定频率50Hz 交流额定电压 交流额定电压 PT 二次侧电压值 二次侧电压值 57 74V 50Hz 交流额定电流 交流额定电流 CT 二次侧电流值 二次侧电流值 1A 或 5A 50Hz 开关量回路开关量回路常开或常闭空接点 0 120V 相电压回路 交流电压回路 采用小 PT 0 180V 开口三角电压回路 交流电流回路0 40In In为电流额定值 高频回路0 25V 峰值 模拟量线性工作范围模拟量线性工作范围 直流回路0 600V 4 20mA 1 5 2 3 输入回路功耗 表 1 6 功耗参数列表 1A 时功耗 0 5VA 相 5A 时功耗 1VA 相交流电流回路功率消耗交流电流回路功率消耗 5A 时功耗 3VA 相 采用隔离放大器 交流电压回路功率消耗交流电压回路功率消耗每相电压 0 5VA 直流功耗直流功耗装置功耗 80W 动作时 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统14 1 5 2 4 输入回路过载能力 表 1 7 过载能力参数列表 交流电压回路交流电压回路2 倍额定电压 连续工作 2 倍额定电流 连续工作 20 倍额定电流 工作 10 秒交流电流回路交流电流回路 40 倍额定电流 工作 1 秒 1 5 3 主要技术指标 1 5 3 1 采样指标 表 1 8 采样指标参数列表 采样频率采样频率最大 10kHz 谐波分辨率谐波分辨率最大 99 次 谐波误差 0 8 25 时 额定值下 电流误差 0 2 采样精度采样精度 25 时 额定值下 电压误差 0 1 开关事件分辨率开关事件分辨率0 1ms A D 分辨率分辨率16 位 1 5 3 2 启动性能指标 表 1 9 启动性能指标表 定值条目整定值动作值误差 相电压突变量 5 UN 不大于整定值的 20 零序电压突变量 2 UN 不大于整定值的 20 正序电压越上限 110 UN 不大于整定值的 2 正序电压越下限 90 UN 不大于整定值的 2 负序电压越限 3 UN 不大于整定值的 2 零序电压越限 2 UN 不大于整定值的 2 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统15 主变压器中性点电流越限 10 UN 不大于整定值的 2 频率越上限50 5Hz不大于整定值的 0 01Hz 频率越下限49 5Hz不大于整定值的 0 01Hz 频率变化率0 1s 内的 df dt 大于 0 1Hz s0 1 5s 内电流变差 10 起动 0 4IN 不大于整定值的 3 相电流突变量10 IN不大于整定值的 20 相电流越限110 IN不大于整定值的 2 负序电流越限10 IN不大于整定值的 5 零序电流越限10 IN不大于整定值的 10 开关量变位闭合 断开 时间不超过 2ms0 1 5 3 3 同步性指标 各模拟量通道相互之间的相位测量误差不大于 2 1 5 3 4 装置自身时钟精度及时钟同步精度 1 校时方式 IRIG B 码方式 分脉冲 串行码 秒脉冲 2 装置自身时钟精度 24h 误差 1s 3 具有与 GPS 时钟信号同步功能 同步误差不大于 1ms 1 5 3 5 抗电磁干扰能力 抗电磁干扰能力满足 DL T 663 1999 规定的严酷等级标准 如下表所示 表 1 10 抗电磁干扰能力 试验项目试验项目本装置试验等级本装置试验等级 辐射电磁场干扰试验 级 快速瞬变干扰试验 级 脉冲群干扰试验 级 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统16 静电放电试验 级 1 5 3 6 绝缘性能 1 绝缘电阻 装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下 不小于 100M 2 介质强度 装置所有电路与外壳之间的介质强度能耐受交流 50Hz 电压 2kV 额定 电压小于 60V 电路为 500V 和历时 1min 试验 而无绝缘击穿或闪络现象 1 5 3 7 录波器配置 SHDFR B 录波器基本配置 32 路模拟量和 64 路开关量 可根据用户需要扩展到最大配 置 96 路模拟量 192 路开关量 1 5 3 8 通信接口 暂态监控板与动态监控板均配置 3 个独立的硬件网口 以实现用户用独立硬件网口组网 和连接后台的要求 其中本地后台机占用一个 另外 2 个用于组网 对远程用户根据设置提 供以下服务 1 通讯协议 IEC 61850 8 2 列目录 3 日志和设备诊断信息 4 故障简报和数据 5 配置信息 6 用户管理 7 远程启动 8 远程告警信号复归 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统17 2 录波系统与故障分析 2 1 系统构成 SHDFR B 软件采用采用客户 服务器架构 一个服务器通过以太网通讯和多个客户端同 时通讯 在服务器端按照 IEC61850 7 x 建模 客户端对与客户请求有关的模型进行映射 通讯协议符合 IEC 61850 8 映射为 MMS 服务 严格按照 IEC61850 6 实现系统配置 并形 成可以独立使用的配置工具 在服务器端完成数据的采集记录 分析和存储 客户端可以控制设备状态 实时状态显 示 调取数据 报告 日志和数据 图 2 1 SHDFR B 软件架构图 按数据处理流程 SHDFR B 软件可分为多个层次 系统结构如图 2 2 所示 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统18 图 2 2 系统结构示意图 2 2 输入信号 1 模拟量信号 二次回路接入 2 开关量信号 硬接点方式接入 3 GPS 对时 B 码 串行码加脉冲形式 2 3 暂态记录方式 根据国标规定的数据记录时间和方式及采样速率进行录波 为保证数据记录的完整性和 记录信息的有效性 数据记录以全速采样值记录为主 对持续时间较长的异常运行工况和故 障状态辅之以相量实 虚部的记录方式 以减少所需的存贮容量 加快记录数据的传送速度 为此 录波数据采用分段记录方式 具体分段方式如图 2 3 所示 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统19 A2A1BC D t 0ms 扰动开始时刻 图 2 3 录波数据分段方式示意图 1 A2 段 记录故障前各通道相量实 虚部值 直流分量以平均值代替 记录时间 0 10s 2 A1 段 系统大扰动开始前的状态数据 输出原始记录波形 记录时间 0 1s 1s 3 B 段 系统大扰动后初期的状态数据 可直接输出原始记录波形 可观察到 5 次谐波 同时也 可以输出每一个周波的工频有效值及直流分量值 记录时间 0 3s 20s 4 C 段 系统大扰动后的中期状态数据 输出连续的各通道相量实 虚部值 记录时间 0s 60s 5 D 段 系统动态过程数据 每 0 1 秒输出一个各通道相量实 虚部值 记录时间 0s 600s A2 A1 B C D 段长度均是可设的 A1 段和 B 段采样率相同且可设定为 1K 2K 5K 10K 四种频率 各记录时间段的实际时间可根据需要进行调整 当记录位于 C D 时段时 若又遇启动 则按 A1 B C D 重新开始记录 在长期低压 低频的情况下 A1 B C 段记满设定时间后 进入 D 段 一直在 D 段记录 满 30 分钟后 可以停止记录 具体录波数据记录方式如图 2 4 所示 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统20 录 录 录 录 A2A1B CD A2A1 t Ta2 B t Ta1 CD 分 分 分 Tb 0 1 Tb 0 分 分 分 分 分 Td 30分 分 分 分 分 分 t Tb t Tc 分 分 分 分 分 分 t Td 图 2 4 录波数据重入记录方式示意图 2 4 数据存储方式 装置启动后可连续录波 录波数据存储在本地 CF 卡或者硬盘 也可通过以太网上传到 客户端管理系统或者调度端进行存储 CF 卡或者硬盘存满后 新数据覆盖旧数据 同时装置 采用独立的插件提供动态长录波功能 可以以 2k s 速率长期循环记录采样数据 2 5 参数整定 可在客户端修改定值文件 也可通过网络和调制解调器在调度端修改定值文件 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统21 2 6 故障分析 2 6 1 在线分析 装置启动录波后 可在线进行启动时间 故障线路 启动原因 故障类型等分析 2 6 2 离线分析 离线分析软件能够根据故障数据进行各种更加专业的分析和计算 其中包括 1 故障分析 2 波形分析 3 谐波分析 4 矢量分析 5 序分量分析 6 功率分析 7 频率分析 8 阻抗分析 9 故障测距 10 开关量分析 11 保护动作分析 2 7 实时监测 实时监测电力系统各状态量 对于了解系统运行状态十分有用 SHDFR B 客户端软件能 够根据用户的选择实时监测接入录波器的各电气量的实时波形 实时状态 为运行人员提供 详细的电力系统运行状态信息 包括如下的监测信息 1 模拟量监测 2 矢量图监测 3 开关量监测 4 谐波监测 5 主接线图监测 6 状态监测 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统22 3 硬件概述 3 1 单元 机箱内部结构 3 1 1 DFR 前视图 DFR 前面板只显示系统运行状态和简单的手动控制 前面板结构如图 3 1 所示 图 3 1 DFR 前视图 1 指示灯显示 运行灯 系统运行 绿灯亮 系统不运行 绿灯灭 启动灯 有故障 绿灯亮 无故障 绿灯灭 异常灯 有异常 黄灯亮 无异常 黄灯灭 告警灯 有告警 红灯亮 无告警 红灯灭 2 控制按钮 手动启动 开后台机 信号复位 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统23 3 1 2 DFR 后视图 DFR 单元可插装电源板 高频板 GPS 板 开关量输入板 模拟量输入板 暂态监控板 动态监控板和 DSP 采集板 按配置可按 2 种组成方式 分别为 32 路和 96 路面板排列 具体 结构图如图 3 2 3 3 所示 图 3 2 32 路模拟量 DFR 单元后视图 图 3 3 96 路模拟量 DFR 单元后视图 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统24 3 2 硬件结构图 3 2 1 系统独立部署图 系统独立部署图如图 3 4 所示 图 3 4 系统独立部署图 3 2 2 系统分布式部署图 系统分布式部署图如图 3 5 所示 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统25 图 3 5 系统分布式部署图 3 2 3 系统结构框图 系统中开关量板负责开关量的采集 模拟量板的功能是对模拟量进行调理 采集 AD 转换 GPSIO 板的功能是对接收和解释输入的各种形式的时间同步信号 并对其进行滤波和 守时 并将处理后的时间信号通过背板传递给采集板上的 FPGA B 时间控制模块 采集板通 过采集总线控制所有的模拟量板和开关量板 是它们在同一时刻对所有模拟量和开关量同步 采样 并读取所有采样数据 将其存放在 DSP 的内存当中 DSP 对采样到的数据进行处理和 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统26 计算 并判断各个通道是否发生故障 再将计算结果和录播数据按需要传递给动态监控板和 暂态监控板 动态监控板和暂态监控将录波数据和计算结果长期存储和进一步处理 每个监 控板上均不少于 3 个独立的网口 可以同后台机 远方调度端进行通讯和数据据传递 3 2 3 1 32 路模拟量 64 路开关量 在 32 路模拟量 64 路开关量组成方式中 系统可配置 1 块模拟量板 1 块开关量板 1 块 DSP 板 1 块 GPSIO 板 1 块高频板 1 块暂态监控板和 1 块动态监控板 其中暂态监控 板与动态监控板的硬件相同 仅软件不同 暂态监控板与动态监控板均配置 3 个独立的硬件 网口 以实现用户用独立硬件网口组网和连接后台的要求 32 路模拟量 64 路开关量结构图如图 3 6 所示 图 3 6 32 路模拟量 64 路开关量结构图 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统27 3 2 3 2 96 路模拟量 192 路开关量 在 96 路模拟量 192 路开关量组成方式中 系统最大可配置 3 块模拟量板和 3 块开关量 板 1 块 DSP 板 1 块 GPSIO 板 1 块高频板 1 块暂态监控板和 1 块动态监控板 96 路模拟量 192 路开关量结构图如图 3 7 所示 图 3 7 96 路模拟量 192 路开关量结构图 3 3 信号输入板原理图 信号输入板将模拟量输入板 开关量输入板和直流隔离板 信号输入板主要将电气量的 信号进行转换 并在电气上和输入信号隔离 信号输入板原理图如图 3 8 所示 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统28 图 3 8 信号输入板原理图 3 4 采集板逻辑框图 采集板由 DSP 模块 FPGA A 采集控制模块 FPGA B 时间控制模块 CPLD HPI 总线控制 模块构成 FPGA A 采集控制模块直接连接背板采集总线 对所有模拟量板及开关量进行同步 采样 并把采集数据加上时标保存在内部缓冲区中 当内部缓冲区放满后向 DSP 发出中断 通知 DSP 取走采集数据 FPGA B 时间控制模块对接收到的时间信号进行解码 并对收到的时 间滤波和守时 将处理后的时间通过 8 位数据总线发给 FPGA A CPLD HPI 总线控制模块的 功能是对 DSP 的 HPI 总线进行扩展 使 DSP 的 HPI 总线可被暂态监控板和动态监控板 2 个主 设备访问 采集板逻辑框图如图 3 9 所示 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统29 图 3 9 采集板逻辑框图 3 5 监控板逻辑框图 CPU 板卡使用成熟的 PC104plus 模块作核心部件 为了简化设计 PC104plus 选型原则 上采用高集成度的模块 模块配置为 双网口 支持 CF 卡 硬盘 PC104 plus 构架 CPU 速度大于 500M 使用 PCI 到 HPI 的专用桥接芯片完成 HPI 访问 通过 ISA 总线通过 CPLD 译 码 扩展 8 路继电器输出 同时通过 PCI 口在载板上再扩展 2 个 100M 独立网口 用于满足 多网口用户要求 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统30 PC104 plus 模块通过 PCI 总线访问 DSP 的 HPI 接口 PCI 总线与 HPI 总线之间的桥接芯 片选用 PCI2040 监控板逻辑框图如图 3 10 所示 图 3 10 监控板逻辑框图 3 6 GPS 板逻辑框图 GPS 板可以产生准确的时间和稳定的频率信号 利用输入时间信号驯服本地时钟 再通 过 FPGA 的逻辑运算得到一个高精度的时间频率信号 GPS 板的原理如图 3 11 所示 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统31 图 3 11 GPS 板原理图 3 7 管理机单元 管理机单元又称数据管理分析单元 是一台采用 WIN2000 操作系统的嵌入式计算机及 其外围设备 运行 SHDFR B 客户端软件 数据管理分析单元主要实现故障分析 测距 定 值设置 波形显示 打印 数据备份 录波数据管理和电气量的实时监测等功能 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统32 4 配置工具 配置工具用于生成数字录波器的相关的 SCL 配置文件如 CID 文件 用户可以通过该工 具查看 更改数字录波器的配置信息 在线修改数字录波器的启动定值 验证相关文件的有 效性 通过配置工具可以有效的减轻对数字录波器配置相关的文件进行生成 更改 查看 避 免手工配置所遇到的困难 消耗时间 以及手工配置带来的过失错误 可以直观的向用户展 示数字录波器的配置历史记录 通信参数 服务器提供的服务及数据模型 配置参数信息 以树形视图展现 既直观又便于查看和更改 是数字化变电站工程人员的必备工具 SHDFR B 录波器配置工具由两部分组成 分别为 SHDFR B 配置和与 IEC 61850 相一致的 CID 配置 两者的关系如图 4 1 所示 图 4 1 配置工具关系图 在进行 IEC 61850 CID 配置前 SHDFR B 配置必需完整 配置工具将会根据 SHDFR B 配置 生成与之对应的 IEC 61850 配置 用户可以对该配置进一步进行修改 修改将会对将要运行 的服务器产生相应的初始化 录波器的配置过程如图 4 2 所示 由录波器配置工具完成这些配置功能 图 4 2 录波器的配置过程 其中录波器配置文件中包括以下信息 1 动态 暂态功能是否启用 2 通道数 线路数 主变数 3 母线电压 线路 主变与各个通道的关联关系 4 其它 CID 文件中不能涵盖的配置信息 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统33 4 1 SHDFR B 配置 SHDFR B 完全使用 XML 语言作为配置语言 定义了自已的配置规范 详细信息请参考 SHDFR xsd SHDFR B 由以下信息组成 1 Header 用于存放与录波器相关的属性信息 2 AnalogChannel 用于存放模拟通道的相关信息 3 DigitalChannel 用于存放数字通道的相关信息 4 Line 用于存放线路的相关信息 5 Transformer 用于存放变压器的相关信息 它们之间的关系如图 4 3 所示 图 4 3 录波器配置示意图 框图描述 1 用户通过配置工具生成生成双合数字录波器配置 SHDFR B 2 用户对 SHDFR B 下的各种资源进行配置 如通道接到线路上 线路接到变压器上 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统34 等等 3 用户最后生成 SHDFR B 配置 SHDFR B 配置信息包含服务端所需的 CFG 信息 4 2 IEC 61850 CID 配置 IEC 61850 CID 配置符合 IEC 61850 6 的规范 使用 XML 语言作为描述语言 Schema 规 范 详细信息请参考 IEC 61850 6 部分 CID 配置如图 4 4 所示 图 4 4 CID 配置示意图 框图描述 1 用户通过配置工具生成 SCL 配置 并按照用户的需求有针对性的配置 Header 项 Communication 项 IED 项 2 SCL 下的 DataTypeTemplates 项由系统进行管理 用户不可见 3 用户最后生成 CID 文件 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统35 5 SHDFR B 软件概述 5 1 SHDFR B 软件安装及运行介绍 5 1 1 软件平台介绍 SHDFR B 软件使用多个操作系统 在 VxWorks 下实现数据管理 底层驱动 对外通信 功能 在 WINDOWS 下实现人机界面 数据分析和备份等功能 这种运行方式特点是 安全 可靠 方便快捷和免受恶意病毒攻击 5 1 2 软件安装 安装前说明 在安装 SHDFR B 后台 SHNeuron 故障记录分析中心软件时 确保正确安 装 Windows 2000 正版系统软件 同时在 Winodws 2000 系统上安装了正版数据库软件 SOL SERVER 2000 SHNeuron 分析软件安装方便 简单 快捷 基本操作如下 1 进入 Windows 2000 系统后 将安装包拷贝到系统桌面 2 在安装包目录找到 AutoRun exe 鼠标双击进入安装界面 点击 Install 按钮开始 安装 3 安装向导提示在您的计算机中将要安装 SHNeuron 软件 点击按钮 4 在用户信息中输入用户姓名及公司名称 点击按钮 5 设置软件安装路径 默认安装路径为 C Pragrame Files SHDFR B 设置好路径后 点击按钮 6 确认安装路径后 点击按钮 系统开始安装 并有进度条提示 7 在安装过程中 系统提示是否将 SHNeuron 软件运行的必要数据库安装到本地机上 如果首次安装通过键盘输入字符 Y 或者 y 然后按回车键即可 程序继续安 装 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统36 8 待安装完成后 程序弹出提示 安装完毕 的确认窗口 单击 按钮确认 并关闭窗 9 在安装完软件后 系统会自动在桌面上生成主程序快捷图标 双击该图标启动主程 序 如果程序正常启动 同时主程序中通信正常即 状态栏通讯图标为绿色 则 软件安装成功 5 2 SHDFR B 文件目录及文件 5 2 1 文件目录系统 SHDFR B 数据文件保存采用固定目录结构 文件目录由用户创建设备时设定 如设定 数据文件保存在 C data 目录 则 SHDFR B 数据文件保存 C data 下 结构如下图 5 1 所示 图 5 1 SHDFR B 数据文件保存目录结构图 其中在 C data 目录下文件夹按照采集装置编号命名 如上图所示文件夹 1 说明编号为 1 的采集装置数据文件保存在此目录下 采集装置 1 数据文件目录结构如下图 5 2 所示 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统37 图 5 2 采集装置 1 数据文件目录结构图 在图 5 2 中采集装置 1 数据文件目录有如下子目录 C data 1 SHDevice dat 为定值配置文件 为二进制格式保存 C data 1 CComtrade 目录包含以年月命名的子文件夹 子文件中保存由连续记录 趋势数据 低速录波对应的 Comtrade 文件 C data 1 Comtrade 目录包含以年月命名的子文件夹 子文件中保存与触发录波对 应的标准 Comtrade 文件 C data 1 Cont 目录包含以年月命名的子文件夹 子文件中保存连续记录 趋势数 据 低速录波文件 C data 1 LOG 目录包含以年月命名的子文件夹 子文件中保存运行日志文件 C data 1 SHD 目录包含以年月命名的子文件夹 子文件中保存原始触发录波数据 文件 C data 1 SOE 目录包含以年月命名的子文件夹 子文件中保存标记事件文件 C data 1 GeneratorTest 目录中发电机试验文件 图 5 3 为采集装置 1 在 C data 1 Comtrade 200801 目录下的录波文件 SHDFR B 电力故障记录装置操作说明书 以高效率的管理 高素质的人才 高品质的产品 服务于电力系统38 图 5 3 采集装置 1 在 C data 1 Comtrade 200801 目录下的录波文件图 5 2 2 文件类型 表5 1 文件类型列表 类型说明类型说明扩展名符号扩展名符号 大写大写 录波