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FH-3000电力故障录波监测装置说明书 成都府河电力自动化成套设备有限责任公司FH-3000电力故障录波监测装置使用说明书成都府河电力自动化成套设备有限责任公司5目 录1 系统功能及主要技术指标11.1 概述11.2 装置技术特点11.3 主要技术指标32 装置结构与硬件配置62.1装置的结构62.2装置的硬件配置72.2.1 分析存储管理模块（MST）72.2.2 采集模块（DSP）82.2.3 测频模块（CPU）82.2.4 GPS模块（GPS）82.2.5 告警模块（ALM）92.2.6 电源模块（PWR）92.2.7 模拟量输入模块92.2.8 开关量输入模块92.2.9 通信接口92.2.10 打印机92.2.11 显示器92.2.12 键盘、鼠标93 装置操作指南103.1 概述103.2 监控分析主程序操作功能详述103.2.1 实时监视窗口113.2.2 功率表量程调整123.2.3 频率监视及指示灯123.2.4文件列表及事件记录133.2.5运行参数设置183.2.6 调试功能244 配线定值设置指南274.1 装置配置概述274.2 配置界面工具条说明274.3配线信息设置详解284.3.1 录波装置的总体信息设置284.3.2 设备信息设置294.3.3 模拟量通道信息设置334.3.4 开关量信息设置354.4定值信息设置详解364.4.1 模拟量定值设置364.4.2 开关量定值设置374.4.3 计算量启动定值设置374.4.4 频率定值设置384.4.5 控制参数设置394.5配线定值信息打印404.6装置定值设置提示405 故障分析软件使用指南425.1 概述425.2 使用说明435.2.1创建文件列表管理组435.2.2在同一屏中添加通道波形435.2.3分析功能445.2.4查看功能505.3 波形打印51附录1：定值设置清单531 系统功能及主要技术指标1.1 概述FH-3000电力故障录波监测装置是成都府河电力自动化成套设备有限责任公司严格按照DL/T-873-2004微机发电机变压器组动态记录装置技术条件、DL/T5531994220500kV电力系统故障动态记录技术准则、DL/T6631999220500kV电力系统故障动态记录装置检验测试要求和继电保护产品相关标准自主开发设计的新型嵌入式电力故障录波监测装置。本装置采用了当今世界最先进的DSP技术和通信技术，具有采样速率高、软件功能强大、记录容量大等特点，并结合了电力系统的最新发展需要，具有常态记录功能，是一种功能全面、性能可靠、技术先进的电力故障动态记录与分析装置，能够满足电力系统事故分析和通信发展对录波和常态记录的要求，适用于220kV及以上的变电所、发电厂及其它各种需要启动录波和长时间常态记录监测的场所。1.2 装置技术特点 长时间、速率可调整的常态记录功能，满足系统大事故和系统稳定分析对于原始数据的正确性和完整性要求具有最高速率达10kHz的常态记录功能，记录实时采样点的真实瞬时值，并可对指定时段内的数据进行故障分析，确保在任何情况下都能记录电力系统的故障、扰动情况，并可在更长时间内分析电力系统的运行状况，掌握故障发生、发展的全貌。 采用当今主流的DSP技术、CPLD技术、嵌入式技术等思想，兼顾了可靠性和先进性的要求采用全球最大DSP生产制造商美国德州仪器公司（TI）的高速32位DSP、美国Xilinx公司生产的可编程逻辑控制器件CPLD、台湾研华公司生产的嵌入式低功耗高速ETX模块完成分析、计算、测距及存储管理等后台处理功能，印制板制作上采用4层PCB板技术，采用表面贴装器件等，强弱电分开、信号隔离、软件容错等措施增加了系统的可靠性。 模块化、一体化结构，装置易于安装、配置、维护10U/19一体化结构设计，通过模块化组合，实现96路模拟量输入、192路开关量输入、告警输出、GPS（1PPS/1MPS/IRIG-B）对时、显示、打印、存储、通信等功能，易于安装、配置、调试、维护。 双电源无扰切换，供电更可靠装置可配置两套电源模块，两套电源模块互为热备用，当一个电源模块故障时自动无扰切换到另一个模块。每个电源模块可输入交流或直流，也可同时输入交流和直流。当装置配置两个电源模块时，可输入来自两个不同回路的直流电源和两个不同回路的交流电源，极大地提高了装置供电的可靠性。 多种信号隔离措施提高了信号传递的抗干扰能力针对不同的输入信号采取不同的隔离措施，包括：光电耦合器、互感器、线性光耦、霍尔传感器、隔离运算放大器等措施。采用隔离运算放大器完美地解决了信号隔离传递失真问题。 采用GPS同步采样，采样同步性好数据采集处理模块利用CPLD在同步采样脉冲的控制下进行独立的采样，不受处理DSP的影响，保障各数据处理单元采集数据的同步性；该录波装置可作为相量测量系统的基础数据采集装置。 GPS对时采用软、硬件相结合的方式，可接受外部IRIG-B、GPS对时信号通过GPS/IRIG-B的同步校时，确保了时钟的精度，不用人为设置初始时间，避免人为因素导致对时的失败，提高了对时的可靠性。 采样数据真实、精度高采用美国ADI公司的高精度16位A/D器件，利用FFT算法，可以观测高达99次谐波、启动不受谐波干扰；硬件合成频率采样，精度高（分辨率达0.002Hz）、灵敏度高和可靠性高。 采样速率高，采样方式灵活硬件采样为与GPS硬件对时脉冲同步，利用CPLD分频处理产生的采样脉冲同步采样，最高采样速率为10kHz；开关量分辨率达0.1ms；各采样时段的采样速率相同，方便故障的分析和故障在数字动模仿真上的重现，各时段的采样速率和采样时间可根据现场要求，灵活设置。 全面的系统自检多级软、硬件看门狗功能、进程监视，可以及时汇报系统异常信息，有效防止死机现象。 前后台信息交换速度快，可长时间高速记录数据采用计算机PCI总线技术、大容量的双端口RAM、内存共享的数据交换方式，使前后台数据传输速度快，能全速记录10kHz采样速率下的采样瞬时值达24小时以上，完全可以记录下系统复杂事故时的模拟量、开关量的变化全貌，为事故分析提供更全面的基础数据。 录波数据两级自动存储模式，确保数据不丢失数据分两级储存：第一级1G容量的CF卡；第二级60G容量的2.5笔记本硬盘。当系统检测到第二级储存介质消失时，自动转入第一级储存。剩余容量自动监测和最旧数据自动删除，确保新数据不丢失。 启动判据丰富、精度高对于越限启动量精度优于5，突变启动量精度优于10；可设的启动方式有：接入模拟量的突变量启动和越限启动（含过量和低量启动），正序越上限、越下限启动，负序、零序越上限启动，三次谐波电压越限，过励磁启动，电流振荡启动，开关量变位或上跳变、下跳变启动，频率越上限、下限，手动及远方启动等。对直流模拟量（直流电源电压、温度等）也可设置越上限、越下限、突变等启动。 考虑线路分布参数的单端故障测距算法目前国内外所有的单端故障测距，基本上都是只考虑集中参数的。由于高压输电线路的对地电容较大，在分析中忽略分布电容的影响往往会产生较大误差，对于故障测距也是如此。本公司研究了一种新的基于单端量的输电线路故障测距算法，该算法采用了线路的分布参数模型，与线路的实际情况更为接近，测距精度有明显提高。 丰富的分析功能、实时监测功能既能按照故障文件进行分析，也能按照指定的时间段组织常态数据进行分析，能够进行故障分析（包括单端测距和双端测距）、谐波分析、矢量分析、序分量分析、差流分析、阻抗分析，波形分析，以及数据通道任意组合显示，相邻线路数据，双端数据的对照显示等。在线实时显示电压（流）波形，各相电压（流）有效值、相角差、有（无）功功率、功率因数、系统频率等。 记录信息种类齐全可记录交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、频率、高频模拟量、高频开关量、开关状态量、温度量等；计算产生正序电压、零序电压、负序电压、正序电流、零序电流、负序电流、有功功率、无功功率等。 采用图形化界面设计，界面友好、参数设置简便为了兼顾用户操作方便性和系统可靠性的要求，选用了微软公司的嵌入式操作系统Windows CE作为录波系统平台，使应用程序占有的系统资源大大降低，提高了系统的稳定性和可靠性。 监控接口方便、可通过USB口导存数据可通过串口或网络方式与综自（监控）接口。 完善的远传功能（压缩传输）、标准的录波文件格式远传通讯可以采用拨号、专线、网络等方式；具有自动断点续传功能；可以把录波屏当作Internet网络中的一个节点（IP地址）加以访问；具有远方启动录波、定值维护、信号复归、系统自检、重启后台机，软件升级等控制功能；启动录波文件共享，可提供符合ANSI/IEEE C37.111-1999(COMTRADE)新标准格式文件。 生产调试和现场维护简单相同类型的模板尺寸完全相同，保证了插件的互换性；前置机采集单元无任何可调元件，比例系数和零漂可自动跟踪，确保运行过程中的测量精度；整机硬件无切换开关、操作键盘等，所有调试（如定值设定、母线配置、线路配置、比例系数和零漂校定等）工作均可在嵌入式ETX模块下完成，操作直观简单。1.3 主要技术指标 输入信号模拟量输入信号：1696路模拟量，可接入交/直流电流、交/直流电压、高频量、温度模拟信号等。交流额定电压（有效值）：相电压02Un，开口三角02Un，精度符合DL/T6631999220500kV电力系统故障动态记录装置检验测试要求。交流额定电流（有效值）：0100A（20A），精度符合DL/T6631999220500kV电力系统故障动态记录装置检验测试要求。高频信号（峰值）：024V（收发信机用）。开关量输入信号：32192路开关量，空节点/带电节点（220V DC）输入方式。输入频率：4060Hz。直流电压：0300V/750V，相对误差 0.5%。直流电压：075mV/200mV，相对误差 1%。直流电流：420mA， 相对误差 1%。 采样指标采样速率：最高10kHz。采样方式：同步采样。谐波分辨率：99次。开关量分辨率：0.1ms。电压、电流波形采样精度：0.5级。频率分辨率：0.002Hz。常态记录方式：可连续慢速采样记录接入的电气量数据。常态数据最大采样频率可达10kHz，常态记录数据存储时间大于24h。 采样设置高速采样频率：1.25 kHz 10kHz。启动前高速录波时间(A段)：0.04s2.0s。启动后高速录波时间(B段)：0.04s5.0s。低速采样频率：1.25 kHz 10kHz。 装置容量嵌入式ETX模块内存容量不小于256MB。硬盘容量不小于60GB（或配置容量不小于1GB的CF卡）。 测距精度金属性短路测距精度优于2。 启动方式突变量：相电压、零序电压、相电流、零序电流、直流闪变。越限量：相电压、接入零序电压、相电流、接入零序电流、频率、计算正序电压、计算正序电流、计算零序电压、计算零序电流、计算负序电压、计算负序电流、三次谐波电压、直流电压。频率变化率启动：频率变化率超过设定值启动。过励磁启动：过励磁倍数（电压标幺值与频率标幺值比值）超过设定值。系统振荡启动：电流1.5s内变差10。开关量变位启动：开关量变化、开关量断开、开关量闭合。手动启动：由人工控制启动录波。遥控录波：通过远传下达启动命令。定时录波：在设定的时间进行录波。 启动精度电压、电流、零序、负序越限启动： 5%。电压、电流突变启动： 10%。频率越限： 0.002Hz。开关量分辨率：0.1ms。 装置自身时钟精度及时钟同步功能装置在无GPS对时的情况下，时钟误差24小时内误差小于0.5s。装置在GPS同步硬脉冲信号对时时，同步误差不大于10s。可接受RS232串口信号，IRIG-B码，硬件时、分、秒脉冲信号。 电气特性交流电源额定电压：单相220V（允许波动范围-15%+10%）。频率：50Hz，2.5%。波形：正弦，畸变系数 5%。直流电源额定电压：220V/110V（允许波动范围-15%+15%）。纹波系数： 5%。 功率消耗电源：直流 80W，交流 60W。交流电压回路 0.5VA/相。交流电流回路 0，用于故障分析，必须正确填写；4）、PT变比：电压一/二次侧切换的变比，必须正确填写；5）、保护机设置：根据用户现场实际所有的保护装置进行设置。4.3.2.2 线路信息在设备信息设置窗口中修改或添加一个输电线路时，就会弹出如图4.3.2.2A所示的线路参数设置对话框。图4.3.2.2A线路参数设置设置内容：1）、设备名称：线路的名称，不能为空；2）、设备ID：设备的唯一标识，由系统自动产生；3）、主动分析：启动录波后，是否对该线路进行主动分析标识；4）、关联母线I名称：在已有的母线列表中选择，线路电压等级将与所关联的母线保持一致。当关联母线I不设置时，系统自动在关联母线II、关联母线III中查找与该线路相关联的母线，即关联母线II、关联母线III为线路备用母线；用于故障分析，必须正确填写；5）、单位正序电阻（/Km）：0.0001,30.0；用于故障分析，必须正确填写；6）、单位正序电抗（/ Km）：0.0001,60.0；用于故障分析，必须正确填写；7）、单位正序电容（f / Km）：0.0,30.0；用于故障分析，必须正确填写；8）、单位零序电阻（/ Km）：0.0001,90.0；用于故障分析，必须正确填写；9）、单位零序电抗（/ Km）：0.0001,180.0；用于故障分析，必须正确填写；10）、单位零序电容（f / Km）：0.0,90.0；用于故障分析，必须正确填写；11）、线路长度（Km）：0.1,5000.0；用于故障分析，必须正确填写；12）、二次侧最大负荷（A）：0.1,50.0；用于故障分析，必须正确填写；13）、CT变比：电流一/二次侧切换的变比，必须正确填写；14）、有无双回路：双回路，选“有”；单回路，选“无”；用于故障分析；15）、正序互感电阻（/ Km）：0.0,30.0；有双回路时设置，用于故障分析；16）、正序互感电抗（/ Km）：0.0,60.0；有双回路时设置，用于故障分析；17）、零序互感电阻（/ Km）：0.0,30.0；有双回路时设置，用于故障分析；18）、零序互感电抗（/ Km）：0.0,60.0；有双回路时设置，用于故障分析。19）、保护机信息：根据用户现场实际所有的保护装置进行设置。设置图如图4.3.2.2B所示。图4.3.2.2B 线路保护机设置4.3.2.3 变压器信息在设备信息设置窗口中修改或添加一个变压器时，就会弹出如图4.3.2.3A所示的“配置变压器信息”对话框。图4.3.2.3A 配置变压器信息设备名称：变压器的名称，不能为空；设备分类：选择变压器类型，有主变压器、厂用变、励磁变、起/备变；额定容量：写出高、中、低压侧的额定容量，用于故障分析，必须正确填写；绕组类型：选择三绕组、双绕组、自耦三种；关联母线：高、中、低压侧分别有三列是为每侧有分支考虑的，如果没有分支则不关联母线；各侧CT变比：高、中、低压侧分别的CT变比，用于故障分析，必须正确填写；一次侧额定电流：高、中、低压侧一次侧的额定电流，用于故障分析，必须正确填写；接线方式：Y代表星型接线方式，D代表三角形接线方式，用于故障分析，必须正确填写；同名端：用于故障分析，必须正确填写；变压器的高级设置：主要是变压器自己的参数，主要包括：短路损耗、短路电压百分比、空载损耗、空载电流百分比用于故障分析，必须正确填写。4.3.3 模拟量通道信息设置每个DSP数据采集处理单元有116个模拟量通道，对投入的DSP上的模拟量通道，可以按照单一通道或是按照四个连续通道为一组的方式进行设置。如图4.3.3所示。设置内容：1）、按单一通道设置：按下键盘左SHIFT键，并双击对应通道，可以仅针对该通道进行设置（可用于对某些特殊录波量的设置）；2）、按通道组设置：直接鼠标双击某一通道，便可对该通道所在的通道组进行统一设置，对交流电压、交流电流而言，可以按电力系统的使用习惯将三相及零序的模拟量通道一次性配置到连续的四个通道上，使设置方便快捷；3）、通道类型：类型包括交流电压、交流电流、直流电压、直流电流、温度、高频，可以根据需要任意设定通道类型；4）、通道标识：三相及零序的区分标识，在标识列表中选择；5）、通道名称：线路或模拟量名称，不能为空；6）、关联设备：与该模拟量相关联的设备；7）、关联保护：相关联的保护设备，可不设；8）、PT/CT变比：与关联设备上的PT/CT变比保持一致；9）、额定值：模拟量通道的额定值，电压默认为：57.735V；电流默认为：1A；10）、通道状态：模拟量是否使能标识（是否对应有效的接入量）；使能状态为“是”时，该通道上的相关定值方能设置；11）、零漂：对应模拟量通道零漂值；仅供显示查看；12）、比例系数：对应模拟量通道比例系数；仅供显示查看。图4.3.3 模拟量通道设置图4.3.3.1 单一模拟量通道设置图4.3.3.2 整组模拟量通道设置4.3.4 开关量信息设置每个DSP数据采集处理单元都有32个开关量通道，对投入的DSP上的开关量通道。如图4.3.4所示。鼠标双击开关列表行，可在弹出的开关量参数设置对话框中进行开关量设置，如图4.3.4.1所示。图4.3.4 开关量通道设置设置内容：1）、投入：开关量是否使能标识（对应是否接入有效的开关量）；使能状态为“是”，该通道上的相关定值方能设置；2）、通道类型：包括一般开关量、断路器位置、保护机三种类型；不同的通道类型在后台分析时的处理不同，对于“一般开关量”与“保护机”类型的开关量只显示波形；“断路器位置”类型的开关量用于故障分析；3）、关联设备：与该开关关联的设备；在设备列表中选择；4）、关联保护：与该开关关联的保护，只有通道类型选为“保护机”时，该项可设置；在设备的保护列表中选择；可以不设；5）、通道标识：对“断路器位置”开关类型进行的设置；用于故障分析；6）、通道名称：开关量名称，不能为空；7）、正常状态：开关量正常状态标识。图4.3.4.1 开关量设置4.4定值信息设置详解4.4.1 模拟量定值设置模拟量定值设置如图4.4.1所示，设置的定值用于DSP数据采集处理单元判定是否启动启动录波的各项电压、电流判据。设置内容根据已设定的模拟量通道类型分为：1） 交流电压：包括电压突变、高越限、低越限、三次谐波电压越限定值设置，其中突变定值一般设为5Un，高越限定值一般设为110Un，低越限定值一般设为90Un；2） 交流电流：包括电流突变、高越限、电流变化率定值设置，其中突变定值一般设为5In，高越限定值一般设为110In，电流变化率10；3） 直流电压：包括电压突变、高越限、低越限定值设置；4） 直流电流：包括电流突变、高越限、低越限定值设置；5） 温度：包括突变、高越限、低越限定值设置；6） 高频：包括突变；图4.4.1 模拟量定值设置注意：为了避免长期不恰当的启动，应当根据现场运行情况对定值进行适当的调整。4.4.2 开关量定值设置开关量定值设置如图4.4.2所示，设置的定值用于DSP数据采集处理单元判定是否启动启动录波的各项开关量定值。开关量定值的启动方式包括：变位启动、闭合启动、断