ZH-5嵌入式故障录波器柜技术说明书

1、文档历史记录 ZH-5 嵌入式电力故障录波分析装置 技术说明书 武汉中元华电科技股份有限公司 Wuhan Zhongyuan Huadian Science ? B段：系统大扰动后初期的数据，记录时间为400ms10s，采样率与A段相同; ZH-5嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书 ? C段：系统大扰动后中后期数据，记录时间最大为600s，采样率固定为1000Hz。 242.不定长暂态录波的实现 如果在C段录波时，有突变量判据或开关量判据满足启动条件，则DSP以此时为 新的扰动开始时刻，再次进入 A-B-C录波状态。直到C段不再出现突变量和开关量 判据满足启动条件，最后一个C段达到整定长度后

2、，本次录波才结束。因此，对于某些 复杂故障，可能在一个录波数据中，出现多次A-B-C- A-B-C- -A-B C的现象。 2.5. 稳态连续记录原理 2.5.1. 暂态录波插件内置的连续记录 装置自从启动后，DSP不停的以1000Hz采样率向暂态录波插件发送实时采样值， 暂态录波插件利用实时采样值，生成实时监测数据和画面，同时将这些数据保存，成为 稳态连续记录数据。 暂态录波插件内置的连续记录采用1000Hz为采样率，可以查看到波形的相位信息， 比有效值记录方式更具有使用价值，同时数据量也大得多。通过配置大容量的存储器， ZH-5可以保存最近至少7天的稳态连续记录数据。稳态连续记录数据采用自

3、动循环覆 盖，滚动更新，无需人工手动清除。 2.5.2. 独立的连续记录插件 ZH-5可选配独立的连续记录插件，配置后，暂态录波插件内置的连续记录功能将 自动被禁用。独立的连续记录插件可支持 1000H z, 2000H z, 5000Hz的采样率。 配有独立的连续记录插件后，DSP以另一个独立的通信通道，向连续记录插件发 发送实时采样值。连续记录插件将这些数据每隔1分钟保存成一个录波数据，形成连续 的波形记录。 连续记录插件可支持所有标准的网络存储器 （NAS），对NAS的型号和品牌没有特殊 要求。连续记录插件也支持内置的本地存储器，如果同时配有网络存储器和本地存储器， 则优先使用网络存储器

4、，本地存储器将作为后备存储设备，仅当网络存储器无法访问时 才使用。 连续记录插件保存录波数据时，默认采用我公司专用的ZYD格式保存所有通道的 连续记录数据，用这种方式存储的数据可按照任意时间段进行提取，用户不需要关心数 据的记录方式。连续记录插件也可以挑选部分重要的模拟量通道和所有的开关量通道进 行保存，这是数据被保存为 COMTRADE 1999格式，采用这种方法，如果只选取部分 通道进行存储，可在相同的存储空间下，保存更长时间的数据。但这种方法保存的数据， 不能按照任意时间段进行提取，只能按照每分钟一个的文件进行访问。 26 定值和整定范围 序号 定值项 单位 范围 启动精度 建议值 控制

5、参数 1 AB段采样率 Hz 1,000 10,000 10,000 2 A段长度 毫秒 0.11秒 100毫秒 3 B段长度 毫秒 0.410秒 400毫秒 4 C段长度 秒 130秒 5秒 5 连续记录插件采样率 Hz 2,000、5,000 5,000 交流电压 6 相电压突变量 V 1% 20% Un 5% 9% Un 7 相电压咼越限 V 100% 130% Un 2% 115%Un 8 相电压低越限 V 1% 100% Un 2% 85% Un 9 零序电压突变量（开口三角电压） V 1% 20% Un 5% 6% Un 10 零序电压高越限（开口三角电压） V 1% 20% Un

6、 2% 6% Un 11 电压正序咼越限 V 80% 130% Un 2% 110%Un 12 电压正序低越限 V 1% 120% Un 2% 90% Un 13 电压负序越限 V 1% 20% Un 2% 3% Un 14 3次谐波越限 % 1 200 2% 30 15 5次谐波越限 % 1 200 2% 30 16 7次谐波越限 % 1 200 2% 30 交流电流 17 相电流突变量 A 2% 30% In 5% 10% In 18 相电流咼越限 A 50% 130% In 2% 110% In 19 相电流1.5秒内电流变差 % 530 5% 10 20 零序电流突变 A 1% 30%

7、 In 5% 10% In 21 零序电流咼越限 A 1% 30% In 2% 10% In 22 电流负序越限 A 1% 30% In 2% 10% In 频率 23 频率咼越限 Hz 50 55 0.002 50.5 24 频率低越限 Hz 45 50 0.002 49.5 25 频率变化率 Hz/s 0.01 10 0.005 0.1 直流（含电压和电流） 26 直流突变量 V,A 1% 50%U n,In 5% 10%U n,In 27 直流咼越限 V,A 70% 150%U n,In 2% 110%U n,In 28 直流低越限 V,A 1% 130%U n,In 2% 90%U n

8、,In 变压器 29 变压器纵差 A 10% 100% In 5% In 30% In 30 自耦变分侧差动 A 10% 100% In 5% In 30% In 31 自耦变零序差动 A 10% 100% In 5% In 30% In 32 变压器过激磁 1.0 5.0 0.05 1.1 开关量 33 开关量 启动、 不启动 启动 整定原则： ? “连续记录插件采样率”定值仅当配有独立的连续记录插件时有效; ?交流电压、交流电流按照二次值整定； ?直流电压、直流电流按照一次值整定； ?自耦变零序差动按照零序电流整定，而不是 3倍零序电流。 16 3. 嵌入式图形软件的主要功能 3.1. 实

9、时监测功能 1）实时监测波形 可按照线路、母线等选择监视通道，或实时监视所有通道； 2）实时监测相量图 以矢量图和波形的方式，显示选定线路或任意通道之间的相位关系，可显示相对相 角或绝对相角； 3）实时监测功率 以有功、无功、视在功率表的形式，实时显示指定线路的功率。 3.2. 波形查看功能 1）可对波形进行横向放大缩小、纵向放大缩小和复原的功能； 2）可以向上、向下移动波形，以及叠加多个波形，以便对对信号细节进行比较; 3）可以显示各个通道的有效值、瞬时值； 4）可以显示各个通道的一次值、二次值。 3.3. 波形分析功能 主要提供以下分析功能： 1）相量分析 显示波形的矢量图，并可以自动播放

10、矢量的变化； 2）序量分析 使用波形中的A、B、C三相信号，计算分析电压、电流的正序、负序和零序分量; 3）谐波分析 以表格或直方图的形式显示各次谐波的含量，并可以显示真有效值； 4）阻抗分析 在阻抗平面上显示阻抗轨迹，并可以自动播放轨迹曲线； 5）非周期分量分析 采用拟合法准确计算非周期分量的初始值、时间常数； 6）直流数字滤波 根据用户需要，ZH-5录波装置可以记录未经过低通滤波的、原始的直流波形。对 这种波形，可通过该功能显示经过数字低通滤波之后的信号，其中截止频率可设置。常 用于分析含高次谐波的直流信号，比如整流桥输出的直流信号； 7）功率分析 显示线路的无功功率、有功功率和视在功率曲

11、线； 8）公式编辑器 用户可通过大量软件内置函数和四则运算，对一个后多个电气量进行特定的的计 算，并显示经过运算得出的波形； 9）单端故障测距 手动或自动对录波数据进行分析，选择故障线，并计算故障点距离。 34 定值整定 以图形化的方式，在装置上修改定值。 3.5. 配线和参数修改 可以修改装置IP地址、路由表，以及接入通道的名称、相互关系和线路参数等。 4. 关键技术 4.1. 纯嵌入式结构和基于 VxWorks的图形界面 ZH-5嵌入式电力故障录波装置采用基于 VxWorks的纯嵌入式结构，使用了嵌入式 图形系统。包括数据采集、数据存储、人机接口、波形分析、波形显示、波形打印、远 程通信等

12、录波器的全部功能都是在嵌入式硬件和软件平台上实现的。 ZH-5录波装置采用与 Windows类似的图形界面，操作简单，容易使用，支持键盘、 鼠标和USB移动磁盘。对装置的参数设置、调试、整定都可以在嵌入式图形界面上完 成，可彻底脱离基于Windows的软件。 4.2. 对病毒免疫 ZH-5整套录波装置都是使用高可靠性的 VxWorks嵌入式操作系统，并针对录波装 置的需求和特点，开发专用软件并对 VxWorks操作系统进行裁减，因此不会感染病毒， 不会被恶意程序入侵，不会成为病毒和恶意软件攻击联网设备的跳板，也有利于增强其 它联网设备和整个网络的稳定性。 43完备的对时接口 ZH-5嵌入式电力

13、故障录波装置支持 NTP/SNTP、IRIG-B、分脉冲、秒脉冲等对时 接口。其中NTP/SNTP对时支持主动请求、接收广播、接收组播三种模式，可适应多 种NTP/SNTP对时网络。NTP/SNTP支持冗余对时网络配置，采用主动请求模式时， 可设置2组时间服务器IP地址，互为备用，自动切换。 4.4. 支持 IEC 61850-8 规约 ZH-5嵌入式电力故障录波装置根据IEC 61850规范对录波器进行建模，并支持 MMS通信规约，支持采用61850规约接入子站和主站。 ZH-5嵌入式电力故障录波装置61850通信规约实现了数据集、定值组服务、报告 服务、控制服务、文件服务。ZH-5录波装置

14、实现了 COMTRADE 1999格式的录波文件 传输、定值整定、切换、激活，以及 SOE上送、远程启动录波等功能。 5. 技术指标 5.1. 输入信号 1）最大可接入96路模拟量和256路开关量； 2）交流额定相电压：57.7V，50Hz ； 3）交流额定电流：1A或5A，50Hz ； 4）模拟量线性工作范围： ?交流电压回路：0.05V180V ； ?交流电流回路：0.01In36 In; ?直流电压回路：0.051倍量程，量程最大为5000V，可定制； ?直流电流回路：0.01mA20mA ; 5）过载能力： ?交流电压回路：3倍额定电压，连续工作 ?交流电流回路：2倍额定电流，连续工作

15、 20倍额定电流工作10s 40倍额定电流工作1s 6）直流回路的隔离耐压 最高可达5000Vrms,用户可定制； 7）开关量信号类型 可接入空接点、DC110V、DC220V开关量。允许几种开关量混合接入 5.2. 性能指标 1）暂态录波数据采用A-B-C段方式记录，A、B、C段全部采用瞬时采样值记录，C段 可根据扰动状态无限延长； 2）暂态录波AB段采样率可整定为10,000、5,000、2,000Hz，C段固定为1000Hz ; 3）AB段采样率为10,000Hz时，暂态录波谐波分辨率为99次； 4）AB段采样率为10,000Hz时，暂态录波开关时间分辨率为 0.1ms ; 5）25 C

16、时，额定值下的电流、电压波形采样精度优于土0.3 %; 6）25 C时，额定值下的各路电压、电流之间的有效值测量相对误差小于土0.5 %; 7）有功功率、无功功率、视在功率测量误差不超过土0.5% ; 8）装置的各路交流电压、交流电流相互之间的相位测量误差w1; 9）温度从-20 C至60 C的变化引起的误差不超过满刻度的土 1.0% ; 10）采用零漂自适应技术。 5.3. 稳态连续记录 5.3.1.内置连续记录功能 1）暂态录波插件内置连续记录功能，全程 1000Hz采样； 2）暂态录波插件内置的连续记录采用自动循环覆盖技术，可保存最近至少7天的稳态 录波数据； 5.3.2. 可选配的独立

17、连续记录插件 1）可选配独立的连续记录插件，支持 1000Hz，2000Hz，5000Hz的采样率； 2）当配有连续记录插件后，暂态录波插件内置的1000Hz连续记录功能会自动禁用; 3）连续记录插件支持海量网络存储器（NAS）和本地存储器，本地存储器容量可选配为 160GB、320GB、500GB 等； 4）连续记录插件如果同时配有网络存储器和本地存储器，则本地存储器作为后备存储 设备，当网络存储器不可用时，自动切换到本地存储器； 5）连续记录插件可定制需要记录的通道； 6）连续记录插件采用自动循环覆盖技术，可保存的天数与存储器的容量、需要记录的 通道数相关； 5.4. 时钟及同步精度 1）

18、支持NTP/SNTP、IRIG-B、分脉冲（PPM）和秒脉冲（PPS）对时； 2）IRIG-B、PPM、PPS 对时精度w -1 s ； 3）NTP/SNTP 对时精度w -20 s； 4）装置自身时钟精度24小时误差= 1s； 5）NTP/SNTP对时支持主动请求、接收广播、接收组播三种方式； 6）NTP/SNTP采用主动请求方式时，可设置 2组时间服务器IP地址，互为备用，自 动切换。 5.5. 基于IEC61850的录波装置模型和通信规约 采用DL/T860.7（IEC 61850-7） 定义的数据模型、服务以及建模的方法，基于面向 对象的建模思想，分层次的对录波装置进行建模。模型采用逻

19、辑设备的方式，涵盖了暂 态录波和稳态连续记录功能。 基于该模型实现的DL/T860.8（IEC 61850-8） MMS 通信规约，通过了互操作性和一 致性测试。 56 通信接口和规约 1）提供4网络接口，可选为4个电口，或3电1光，或2电2光； 2）电以太网口为10/100Mb自适应 RJ45接口； 3）光以太网口速度为100Mb，可选择单模或多模光纤，接口为 SC或ST; 4）支持IEC61850-8 MMS 通信规约； 5）支持TCP/IP协议和103规约，可与子站、主站联网； 6）支持MODEM 通信，最高速度为 56k bps。 5.7. 3/2 接线 允许3/2线路，线路电流由2组

20、电流互感器分别接入。采用2组TA接入的线路可 以正确进行故障分析、故障测距，同时可以监视、分析每组电流和线路电流。 5.8. 主变录波 可支持2台主变，每个主变支持7个分支，分别是高压侧2个分支、中压侧2个分 支、低压侧3个分支。变压器支持完全纵差和过激磁启动。 可支持自耦变，自耦变支持分侧差流启动和零序差流启动。 5.9. 数据格式 暂态录波和稳态连续记录都提供满足 IEC 60255-24: 2001（COMTRADE 1999）标 准的录波数据。 5.10. 抗电磁干扰能力 1）能承受GB/T14598.9规定的严酷等级为III级的辐射电磁场干扰; 2）能承受GB/T14598.10规定

21、的严酷等级为W级的快速瞬变干扰； 3）能承受GB/T14598.13规定的严酷等级为III级的脉冲群干扰； 4）能承受GB/T14598.14规定的严酷等级为W级的静电放电干扰。 5.11. 供电电源 1）直流电源： 额定电压：220V或110V，允许偏差土 20%，纹波系数w 5% ； 2）交流电源（仅用于打印机供电）： 额定电压：单相220V，允许偏差土 20% ;频率50Hz，允许偏差3Hz 5.12. 外形尺寸、安全防护等级及颜色 1）机柜外形尺寸（高宽深）： 2260mm 800mm 600mm 2260mm 800mm 800mm 2360mm 800mm 600mm 2）机柜安全防护等级：IP30，或根据用户要求定制; 3）机柜颜色：按用户要求定制。 附录1：连续记录插件对存储容量的需求 下面分别列出不同配置下，存储所有通道的波形（即不挑通道），记录时间和所需 容量的关系。存储容量与通道数和采样率成正比。 1.