故障录波运行规程(1).doc

东方红发电厂运行规程第十章SHDFR_B 电力故障记录装置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EC 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； 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 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； 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 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。 1.2 SHDFR_B 录波器的型号含义及说明 1) SHDFR_B 含义： 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 220KV500KV 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。 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) IEC61850 服务； 11) 103 通信服务。 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）。 按数据处理流程，SHDFR_B 软件可分为多个层次。 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、分脉冲、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. 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 8s ； 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 0.1s1s ； 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 0s60s； 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 0s600s 。 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.t=0ms 扰动开始时刻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 可在后台机客户端修改定值文件。 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。 3.1.1 DFR 单元前视图 DFR 单元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.1) 指示灯显示 运行灯：系统正常运行，绿灯闪烁；调试状态，绿灯常亮；系统不运行，绿灯灭。 启动灯：有启动，绿灯亮；无启动，绿灯灭。 异常灯：有异常，红灯亮；无异常，红灯灭。 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(注: 本版暂不支持该按钮) 信号复位 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. 3.2 硬件结构图 3.2.1 系统独立部署图 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 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。 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 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。 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。 4 、 SHDFR_B 软件概述 5.1.1 主界面 SHDFR_B 录波器主界面是SHNeuron 故障记录分析中心软件运行的首画面，录波器运行的重要信息集中显示于主界面（如图 5-4 所示），下面将主界面分为不同区域，分别详细介绍。 5.1.1.1 装置状态区 装置状态区位于主界面的上半部分，从多个视角显示当前采集装置的状态。 状态查看方法： 1 ） 选择采集装置。2 ） 选择显示类型。 实时波形 显示当前装置所有通道的状态。 模拟通道：显示所有电流、电压、高频和直流通道的状态。若当前通道为线路通道，则通道波形上方显示线路名称、线路编号，通道波形左方显示通道名称和有效值。所有通道波形每秒刷新一次，每次显示5 个周波的数据。如图 5-7 所示： 数字通道：显示当前采集装置开关量状态。图像左方显示每个开关的编号和名称，右方显示开关状态。粗线表示开关闭合，细线表示开关断开。波形每秒刷新一次，每次显示5 个周波的数据。 接线图：显示当前采集装置线路及其母线的连接方式。 红线代表母线（电压线路），母线左方显示当前各相电压有效值。绿线代表电流线路，在每一条电流线路的右方从上至下显示线路编号、各相电流有效值、三相总有功功率和三相总无功功率。 5.1.1.2 列表信息区 列表信息区位于主界面的下半部分，通过列表的方式显示最新生成的录波文件、标记事件记录、日志记录以及采集装置基本信息。 录波文件列表。 此列表显示了最新生成的录波文件记录，录波文件从上至下，按照生成时间逆序排列，新生成的文件置于列表首行，在此列表中默认可显示10 条记录，也可以通过系统参数设置调整显示的记录数。列表字段说明： 【文件名】：录波文件的文件名，文件格式为.CFG 类型。 【采集装置ID】：生成该录波文件的采集装置编号。 【采集装置名称】：生成该录波文件的采集装置名称。 【启动原因】：录波启动的原因。 【故障线路名】：有故障发生线路的名称。 【启动时间】：采集装置进行故障录波的启动时间。 【故障类型】：发生故障的类型，如：单相短路。 【故障文件大小】：生成故障文件的大小，单位 KB或byte 。 【文件状态】：当前录波文件的状态，如果未分析，则此故障文件记录行背景为红色。 标记事件列表。 此列表显示了最新生成的标记事件记录，标记事件记录从上至下，按照生成时间逆序排列，新生成的记录置于列表首行，在此列表中默认可显示10 条记录，也可以通过系统参数设置调整显示的记录数。列表字段说明： 【标记时间】：标记事件生成的时间。 【采集装置ID】：当前标记事件对应采集装置的ID。 【采集装置名】：当前标记事件对应的采集装置的名称。 【相关文件】：当前标记事件相关的录波文件。 【标记元件ID】：当前标记事件相关的一次设备编号 。 【事件持续时间】：当前标记事件持续的时间。 日志列表。 此列表显示最新的日志记录，它提供了重要事件的跟踪功能，对于紧急事件，如系统录波，可以在屏幕上看到提示信息。对于其它不必立即给与关注的事件，分析中心在日志列表中添加一些信息而不打扰使用者正在进行的工作。此列表中默认可显示10 条记录，也可以通过系统参数设置调整显示的记录数。列表字段说明： 【产生原因】：日志生成的原因即对所执行操作的描述。 【日志内容】：日志执行所用时间 ，执行结果。 【采集装置名】：当前日志所依附的采集装置名称。 【日志生成的时间】：日志生成的时间包含日期和具体时间。 【日志类型】：日志类型包含：文件操作， 通信操作和内部操作三种类型。 【日志级别】：日志级别分为：错误、警告和信息三个级别。 装置信息列表。 装置信息列表显示当前管理机所能监控的采集装置、每台采集装置基本定值配置及通信是否正常。 列表字段说明： 【采集装置】：采集装置的名称。 【采集装置ID】：采集装置的编号，具有唯一性。 【变电站】：当前采集装置归属于哪个变电站。 【连接线路数】：当前采集装置所连接的线路条数。 【模拟通道数】：当前采集装置所监控的模拟通道数。 【开关量数】：当前采集装置所监控的开关量个数。 【通信状态】：当前采集装置通信是否正常。绿色表示正常，红色表示中断。 5.1.2 菜单介绍 SHNeuron主菜单。 【管理机】子菜单。 【设备管理】：通过此菜单项可以管理采集装置，包含创建、打开和删除采集装置。 【打开触发记录文件】：从数据库或通过指定路径打开触发记录文件。 【打开标记事件表】：打开标记事件列表，在打开窗口中可以实现标记事件的查找，选项功能。 【打开日志】：打开日志列表，在打开的窗口中可以实现日志的查找，选项功能。 【打开趋势文件】：打开已下载到本地的趋势文件列表，趋势文件可以用趋势分析软件打开察看。 【退出】：退出 SHNeuron软件。 【系统】子菜单。 【系统信息】：通过此菜单项可以查看当前系统所管理的采集装置，包含采集装置名称、ID号和通信方式等。 【设置系统参数】：设置系统的参数包含：界面显示设置、系统设置、录波文件自动分析设置和自动上传参数设置。 【用户管理】：管理系统的用户，包含添加用户、删除用户、修改权限和修改密码。 【登陆用户】：通过此菜单项，用户登录 退出系统。 【前置机文件目录】：可以查看设备的原始文件目录、录波文件目录、标记事件目录、日志目录和低速录波目录，并可以下载、打开文件。 【外部通讯配置】：设置系统对外部的通讯方式，可以为 TCP/IP 、COM、Modem 中的任意一种。 【窗口】：子菜单。如图5-17 所示： 图 5-17 窗口子菜单 【重叠窗口】：将打开的窗口重叠排放。 【水平排列窗口】：将打开的窗口水平排放。 【关闭全部窗口】：关闭掉全部打开的窗口。注意：在此系统中不会关闭掉主界面。 【帮助】：子菜单。 【目录】：打开系统的帮助文件。通过帮助目录可以快速掌握系统的操作。 【关于SHNeuron】：系统的版本说明。 5.3.3 主界面工具条、状态栏 5.3.3.1 主界面工具条 SHNeuron主界面工具条。 5.1.1.2 SHNeuron 主界面状态栏 主界面状态栏 状态栏显示 SHNeuron软件运行状态，当前登录的用户，采集装置的通讯状态（红色表示通讯中断，绿色表示通讯正常），系统时间。 5.1波形操作 6.1.1 显示通道选择 1 ） 点击【视图】 【设置显示通道】菜单项，或者鼠标左键单击工具条按钮 ； 2 ） 在打开的界面中选中要显示的通道。 说明：单击【全部选择】按钮，通道全部被选中；单击【选择清空按钮，通道全不选中。 3 ） 选好通道后，点击 按钮。在分析窗口中只显示选中的通道。 注意：在配置线路参数时，请按实际情况输入对应值，以上仅为参考说明。 像中进度条结束后，系统会提示设备调试命令是否成功。 6 、 系统设置 6.1 系统信息查看 操作方法：在主界面中选择【系统】 【系统信息】菜单项，打开后的界面。 打开的窗口主要包含以下信息： 软件连续运行时间：记录软件从启动到现在连续运行的时间，可精确到毫秒。 软件安装目录：显示当前运行软件的安装路径。 数据保存目录：显示后台软件保存数据的目录。详细请看5.2.1 装置信息：以树状的形式显示后台管理机管理的采集装置，包含采集装置名称、编号，型号以及各采集装置暂态、动态的通信方式。 6.2 系统参数设置 操作方法：在主界面中选择【系统】 【系统信息】菜单项，打开后的界面。 界面参数说明及设定： 【界面显示设置】 显示录波文件数目：即在主界面中录波文件列表显示的文件记录数。默认时系统设置为10，可以根据实际设定； 显示标记事件数目：在主界面中标记事件列表显示的标记事件记录数。默认时系统设置为10，可以根据实际设定； 显示日志数目：在主界面中标记事件列表显示的日志记录数。默认时系统设置为10 ，可以根据实际设定。 【录波文件自动分析设置】 设置分析文件限制。如图8-2 设置分析文件限制为500M，即大于 500M 的录波文件不自动分析。用户需手动通过AnalysisCenter分析中心打开，进行分析处理。 6.3 系统登录退出 在启动系统后，如果要进行部分操作，系统会提示先登录系统。下面说明如何登录登出系统。 1 ） 登录系统 操作方法：选择【系统】 【登录用户】菜单项，打开登录SHNeuron 系统的界面。在打开的登录窗口中输入用户名和密码， 最后点击按钮即可。如果用户名或密码出错，系统给出提示。请用户输入正确的用户名和密码再次登录。 2 ） 退出登录 操作方法：选择【系统】【退出登录】菜单项，系统给出确认退出信息。 点击 按钮，退出登录。点击 按钮，取消退出。 6.4 人员权限和密码设置 为了保证采集装置的正常使用，我们将系统使用者划分为不同的级别，每种级别的用户者拥有不同范围的权限，用户级别从低到高分别为：浏览者、操作员和管理员。高级用户拥有低级用户的所有权限。以下为权限说明： 浏览者：浏览文件夹、故障文件和配置参数 。 操作员：手动启动、停止录波、管理内存和打印报告。 管理员：更改、下发配置文件、管理用户帐户。 管理员在添加用户、删除用户、修改权限、修改密码前请先登录到系统（详细请看8.3 ） 1 ） 添加用户 操作方法：在主界面中，选择【系统】【用户管理】菜单项，或者直接点击工具条 按钮，打开用户管理界面。 在打开窗口的列表中显示出当前存在的用户，点击列表右方的 按钮，添加一个新的用户。 用户权限设定：选中设定对象前方按钮框，点击权限下拉列表框选择对象权限， 用户名设定：在用户名后面的编辑框中输入用户名，最长为20 个字符，10个汉字。 密码设定：在密码和再次输入密码后的编辑框中输入同样的内容密码，密码最长为20 个字符， 10 个汉字。 最后点击 按钮，保存新增用户信息。 2 ） 删除用户 管理员在图153 所示的窗口列表中，选中要删除的用户（ 表示选中， ，表示未选中），点击列表右方的 即可。 3 ） 修改权限 管理员在图8-6 所示的窗口列表中， 选择要修改权限的用户（ 表示选中， ，表示未选中），点击列表右方的 按钮，打开修改权限窗口。 选择对象，在权限下拉列表框中选择用户对该对象的权限。最后点击 即可。 4 ） 修改密码 管理员在窗口列表中，选择要修改权限的用户（ 表示选中， ，表示未选中），点击列表右方的 按钮，打开修改密码窗口。在新密码和确认新密码后面的编辑框中输入相同内容的新密码，新密码最长为 20个字符，10 个汉字。最后点击 按钮即可。 7、 录