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故障錄波器范文第1篇

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；故障；錄波器

中圖分類(lèi)號(hào)：F470.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

電力系統(tǒng)故障錄波裝置是常年投入運(yùn)行監(jiān)視運(yùn)行狀況的一種自動(dòng)記錄裝置。它的主要功能在于分析故障狀態(tài)下該保護(hù)裝置動(dòng)作的正確性與否，其作用除了用于檢測(cè)繼電器及安全自動(dòng)裝置的動(dòng)作行為外，還用于分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程中各電參量的變化規(guī)律，校核電力系統(tǒng)計(jì)算程序及模型參數(shù)的正確性。我們利用錄波數(shù)據(jù)可以正確評(píng)價(jià)或驗(yàn)算繼電保護(hù)裝置工作的正確性。

當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算的理論值與實(shí)際值的相差很大，繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)儀的實(shí)際動(dòng)作情況怎樣，電氣設(shè)備受沖擊的程度怎樣，從理論上很難闡述且又不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的瞬時(shí)信息，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義，我們借助電力系統(tǒng)故障錄波器就可以獲得這些有用的信息，所以，故障錄波器就好比是電力系統(tǒng)故障時(shí)的“黑匣子”，是電力系統(tǒng)十分重要的安全自動(dòng)裝置。根據(jù)相關(guān)的規(guī)定：在主力發(fā)電廠(chǎng)、110kV及以上變電站都應(yīng)裝設(shè)故障錄波器。它需要記錄的電網(wǎng)參數(shù)如電壓、電流、開(kāi)關(guān)量外，還對(duì)有關(guān)元件的有功、無(wú)功、非周期分量的初始電流及其衰減時(shí)間常數(shù)、系統(tǒng)頻率變化及各種參數(shù)變化的準(zhǔn)確時(shí)間進(jìn)行記錄。分析電網(wǎng)故障主要是指分析電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程參數(shù)量的變化規(guī)律。故障錄波器必須設(shè)置故障錄波的專(zhuān)用傳輸接口，以便遠(yuǎn)傳調(diào)度作進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析處理。

1電力系統(tǒng)故障錄波器的作用

故障錄波儀目前在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，其地位越來(lái)越重要，甚至不可替代，作用如下：

1.1 借助故障錄波器，可以正確分析判斷故障原因，為故障處理提供數(shù)據(jù)支持。根據(jù)故障過(guò)程波形圖及其有關(guān)數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確反映故障類(lèi)型、相別、故障電流和電壓等重要數(shù)據(jù)、斷路器跳閘、合閘時(shí)間及自動(dòng)重合閘動(dòng)作情況等，從而可以分析和確定事故原因，研究有效的對(duì)策，為及時(shí)處理故障提供可靠的依據(jù)。

1.2 通過(guò)分析記錄的故障波形圖，可以看出繼電保護(hù)裝置和自動(dòng)化裝置的缺陷以及一次設(shè)備的存在的問(wèn)題，可以及時(shí)消除事故隱患；可提供轉(zhuǎn)換性故障和非全相運(yùn)行再故障的信息；還可反映電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓的情況等。

1.3 根據(jù)錄取的波形圖和數(shù)據(jù)，結(jié)合短路電流計(jì)算結(jié)果，可以較準(zhǔn)確地判斷故障地點(diǎn)范圍，便于尋找故障點(diǎn)，加速處理事故進(jìn)程，減輕尋線(xiàn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

1.4 分析研究震蕩規(guī)律，從錄波圖可以清楚反映振蕩發(fā)生、失步、同步震蕩、異步震蕩和再同步全過(guò)程以及振蕩周期、振蕩頻率、振蕩電流和振蕩電壓特性等，為研究防止振蕩對(duì)策、改進(jìn)繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置提供依據(jù)。

1.5 根據(jù)錄取的波形圖和數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置工作的正確性，特別是在發(fā)生轉(zhuǎn)換性故障時(shí)更是如此。

1.6 借助故障錄波器提供的波形和數(shù)據(jù)，不僅可反映用于核對(duì)系統(tǒng)參數(shù)和短路電流計(jì)算值，而且還可實(shí)測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)理論上計(jì)算的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行必要的修正。所以說(shuō)故障錄波器對(duì)保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有十分重要和顯著的作用，同時(shí)，還可積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，提高系統(tǒng)運(yùn)行水平。故，故障錄波器是電力系統(tǒng)中必不可少的裝置，通過(guò)它的廣泛使用，可以保證系統(tǒng)的正常平穩(wěn)運(yùn)行，并為不斷改進(jìn)系統(tǒng)提供了依據(jù)。

2故障錄波圖能夠提供的信息

（1）記錄故障電流和故障電壓以及頻率等量的變化過(guò)程

（2）記錄保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和故障切除時(shí)間

（3）顯示出現(xiàn)故障的電氣設(shè)備和故障類(lèi)型

（4）顯示自動(dòng)重合閘重合時(shí)間以及是否重合成功

（5）顯示直流是否正常，是否接地、短路

（6）詳細(xì)的繼電保護(hù)動(dòng)作情況

（7）完成附屬功能

3 分析錄波圖的基本方法

（1）分析判斷系統(tǒng)發(fā)生了何種類(lèi)型的故障，故障存在的時(shí)間。

（2）以故障相電壓或電流的過(guò)零點(diǎn)為相位基準(zhǔn)，確定故障態(tài)各相電流電壓的相位關(guān)系（注意選取相位基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)躲開(kāi)故障開(kāi)始及故障結(jié)束部分，因?yàn)檫@兩個(gè)區(qū)間存在非周期分量較大，電壓電流夾角由負(fù)荷角轉(zhuǎn)換為線(xiàn)路阻抗角跳躍較大等情況，分析容易出錯(cuò)）。

（3）以某一相電壓或電流的過(guò)零點(diǎn)為相位基準(zhǔn)，查看故障前電流電壓相位關(guān)系是否正確，是否為正相序？負(fù)荷角是多少度？

（4）繪制向量圖，進(jìn)行分析。

4國(guó)內(nèi)故障錄波器目前的形式

2.1常規(guī)主力發(fā)電廠(chǎng)、110kV及以上變電站裝設(shè)常規(guī)錄波器，故障錄波器的接入量均通過(guò)硬電纜線(xiàn)接入錄波器。

2.2在數(shù)字化變電站廣興起時(shí)，由于對(duì)GOOSE及IEC61850應(yīng)用的不成熟，有一種過(guò)渡站，就是模擬量數(shù)字化開(kāi)關(guān)量還是硬接線(xiàn)，這種變電站是傳統(tǒng)站和數(shù)字化站的一種混合站，而在這中混合站中仍保留了高頻保護(hù)，這種站要求錄波器既能提供模擬量的數(shù)字化接口，也能提供開(kāi)關(guān)量硬節(jié)點(diǎn)的采集以及高頻通道的直流量采集。

2.3智能變電站故障錄波，系統(tǒng)可接入智能變電站過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的IEC61850-9-1或IEC61850-9-2模擬量采樣值SMV(Sampled Analogue Value)報(bào)文和IEC61850-8-1面向變電站事件的通用對(duì)象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)報(bào)文，并將GOOSE解析成實(shí)際的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并且系統(tǒng)也支持SMV+GOOSE共網(wǎng)模式，直接從交換機(jī)獲取SMV和GOOSE。系統(tǒng)與站控層設(shè)備的通訊采用IEC61850制造報(bào)文規(guī)范MMS(Manufacturing Message Specification (ISO 9506))通訊規(guī)約，實(shí)現(xiàn)與站控層設(shè)備的互操作.

2.4在智能變電站中網(wǎng)絡(luò)故障或報(bào)文異常和變電站繼電保護(hù)裝置動(dòng)作行為存在著復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性，很多時(shí)候需要把故障錄波數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)行關(guān)聯(lián)對(duì)比分析，故障錄波和網(wǎng)絡(luò)分析一體化裝置可將兩種裝置的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，大大簡(jiǎn)化、方便了運(yùn)行維護(hù)，使得兩種數(shù)據(jù)相互分析、互相印證，可通過(guò)同一組交換機(jī)端口共享SV(采樣值)報(bào)文和GOOSE(變電站狀態(tài)事件)報(bào)文，有效地簡(jiǎn)化了間隔層網(wǎng)絡(luò)連線(xiàn)，節(jié)約了交換機(jī)端口資源，縮減了二次設(shè)備裝置組屏數(shù)量。

5.案例分析

某智能化變電站，主變壓器遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)規(guī)模3臺(tái)，本期2臺(tái)；

220kV出線(xiàn)遠(yuǎn)景6回，本期4回，本、終期均為雙母線(xiàn)接線(xiàn)；

110kV出線(xiàn)遠(yuǎn)景6回，本期2回，本、終期均為雙母線(xiàn)接線(xiàn)；

10kV出線(xiàn)遠(yuǎn)景30回，本期12回，（10回出線(xiàn)間隔，2回預(yù)留間隔）；

要求：模擬量采樣值SMV和GOOSE共網(wǎng)，分220kV A、B網(wǎng)（錄入220kV出線(xiàn)及主變220kV部分），110kV A（錄入110kV出線(xiàn)及主變110kV部分）、B網(wǎng)（錄入主變110kV部分）; MMS網(wǎng)為A、B網(wǎng)，配置故障錄波和網(wǎng)絡(luò)分析儀。

5.1 故障錄波和網(wǎng)絡(luò)分析儀單獨(dú)配置， 220kV部分需故障錄波2套（A、B網(wǎng)各一套），網(wǎng)絡(luò)分析儀2套（A、B網(wǎng)各一套）；110kV部分需故障錄波2套（A、B網(wǎng)各一套），網(wǎng)絡(luò)分析儀2套（A、B網(wǎng)各一套）

5.2故障錄波和網(wǎng)絡(luò)分析一體化裝置，220kV部分2套（A、B網(wǎng)各一套）；110kV部分2套（A、B網(wǎng)各一套）

第二種方式節(jié)省了設(shè)備及光纜。

故障錄波器范文第2篇

中圖分類(lèi)號(hào):TN911-34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)22-0074-04

Design and Implementation of a New Digital Recorder Based on VxWorks

WANG Da-qian, ZHOU Yu, DU Si-dan

(Nanjing University, Nanjing 210093, China)

Abstract: A new kind of fault recorder is designed and implemented according to the demand of current conventional substation and digital substation. It supports the IEC61850 9-1 standard sample value data packet, the standard IEC61850 8-1 GOOSE message, the traditional 202 sample value data packet and the IEEE1588 precision clock synchronization protocol. It synchronizes and merges sampling value from multiple sources and final generates fault recording and analysis report. The hardware platform of this new kind of fault recorder is based on PowerPC8270 and the software platform is based on embedded real-time operating system VxWorks. This recorder is compatible with the traditional protocol in support of the new national standard, it is in line with the trend of the transition from traditional substation to digital stations. It meets today's demand for substation on the recorder.Keywords: IEC 61850; IEEE1588; digital fault recorder; merge unit; protection control unit

收稿日期:2010-06-18

電力系統(tǒng)故障錄波器是研究現(xiàn)代電網(wǎng)的基礎(chǔ),也是評(píng)價(jià)繼電保護(hù)動(dòng)作行為及分析設(shè)備故障性質(zhì)和原因的重要依據(jù)。

在傳統(tǒng)變電站中,錄波所采用的方法是將需要采樣的各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)硬電纜集中的連接到專(zhuān)用的采集板上,采集板對(duì)電流電壓值以及開(kāi)關(guān)量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,再由后臺(tái)的錄波設(shè)備進(jìn)行分析與存儲(chǔ)[1]。近幾年,隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高,特別是光電式互感器、智能化開(kāi)關(guān)等二次設(shè)備的發(fā)展,對(duì)發(fā)電機(jī),電力電纜,斷路器等一次運(yùn)行設(shè)備在線(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)日趨成熟。結(jié)合當(dāng)前成熟的高速以太網(wǎng)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用,變電站中的數(shù)據(jù)監(jiān)控已可以網(wǎng)絡(luò)化。在IEC61850協(xié)議的框架下,可以通過(guò)訂閱的方式實(shí)現(xiàn)全站數(shù)據(jù)對(duì)象的自由記錄。數(shù)字化變電站技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視[2]。

當(dāng)前,變電站的發(fā)展正處于傳統(tǒng)變電站向數(shù)字化變電站的過(guò)渡階段,甚至有的變電站運(yùn)行于傳統(tǒng)站與數(shù)字站的混和狀態(tài)。對(duì)于錄波器制造公司來(lái)說(shuō),由于傳統(tǒng)站和數(shù)字站同時(shí)有錄波需求,需要同時(shí)有可用于傳統(tǒng)站和數(shù)字站的兩種設(shè)備,如果單獨(dú)設(shè)計(jì)兩種獨(dú)立的錄波器,將大大增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)成本。兼容傳統(tǒng)站與數(shù)字站的錄波器正是為了滿(mǎn)足這一需求而設(shè)計(jì)。

1 總體結(jié)構(gòu)

1.1 變電站的結(jié)構(gòu)

數(shù)字化變電站在物理結(jié)構(gòu)上分為兩類(lèi),即智能化的一次設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)化的二次設(shè)備;而在邏輯結(jié)構(gòu)上可分為3個(gè)層次,根據(jù)IEC61850 協(xié)議定義,分別為過(guò)程層、間隔層、站控層(或變電站層)[3]。各層內(nèi)部及各層之間采用高速網(wǎng)絡(luò)通信,整個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)可以分為:站控層和間隔層之間的間隔層通信網(wǎng)、以及間隔層和過(guò)程層之間的過(guò)程層通信網(wǎng)。間隔層在站內(nèi)按間隔分布式布置,各間隔設(shè)備之間相對(duì)獨(dú)立;間隔層和過(guò)程層之間的網(wǎng)絡(luò)采用單點(diǎn)向多點(diǎn)的單向傳輸光纖以太網(wǎng),在標(biāo)準(zhǔn)中稱(chēng)為過(guò)程總線(xiàn)。如圖1所示。

1.2 故障錄波器系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)字化故障錄波器使用分層的系統(tǒng)設(shè)計(jì),包括前端的協(xié)議轉(zhuǎn)換器部分以及后端的故障判斷與錄波設(shè)備兩部分。協(xié)議轉(zhuǎn)換器采用PowerPC8270處理器結(jié)構(gòu)和VxWorks操作系統(tǒng)[4],其中包括IEC61850 協(xié)議處理模塊、數(shù)據(jù)同步模塊、傳統(tǒng)站數(shù)據(jù)模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和時(shí)間同步模塊。如圖2所示。

圖1 故障錄波器在整個(gè)變電站的地位位置

圖2 邏輯結(jié)構(gòu)

IEC61850 模塊負(fù)責(zé)接收和解析模擬合并單元發(fā)送的IEC61850 9-1 報(bào)文,提取模擬采樣值數(shù)據(jù); 以及接收和解析保護(hù)控制單元發(fā)送的面向通用對(duì)象的變電站事件( GOOSE) 報(bào)文,提取開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)同步模塊根據(jù)同步采樣合并策略,實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)和采樣值數(shù)據(jù)的同步。數(shù)據(jù)通信模塊負(fù)責(zé)與故障判斷與錄波設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。時(shí)間同步模塊則負(fù)責(zé)IEEE1588校時(shí)協(xié)議的處理和同步本地時(shí)鐘。

2 VxWorks下的IEC61850報(bào)文的接收實(shí)現(xiàn)

2.1 IEC61850 9-1與GOOSE報(bào)文的傳輸

IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)變電站所有功能定義了比較詳盡的邏輯節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)對(duì)象,并提供了完整的描述數(shù)據(jù)對(duì)象模型的方法和面向?qū)ο蟮姆?wù)。其中的9-1協(xié)議和GOOSE協(xié)議都采用了不經(jīng)TCP/IP 協(xié)議,直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層,即傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層均空的方式。以避免通信堆棧造成傳輸延遲,從而保證報(bào)文傳輸、處理的快速性[5]。

2.2 VxWorks下對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理流程

在VxWokrs下處理數(shù)據(jù)鏈路層的報(bào)文,需要關(guān)注它的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧結(jié)構(gòu)。VxWokrs網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧(scalable enhanced network stack,SENS)為可裁減增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。它與傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧相比,最大的特點(diǎn)是在數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層之間多了MUX層。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動(dòng)向協(xié)議層發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),驅(qū)動(dòng)程序會(huì)調(diào)用一個(gè)MUX層提供的函數(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)議層。MUX的主要目的是把網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動(dòng)層和協(xié)議層分開(kāi),使得二者彼此保持獨(dú)立[6]。

在此,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)9-1和GOOSE協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層報(bào)文的處理,利用了VxWorks網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的MUX接口,如圖3所示。

圖3 VxWorks MUX接口結(jié)構(gòu)

當(dāng)網(wǎng)卡收到一個(gè)報(bào)文時(shí),網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)卡中斷服務(wù)函數(shù)將被調(diào)用。中斷服務(wù)只負(fù)責(zé)最簡(jiǎn)單的底層操作,然后中斷調(diào)用netJobAdd(),將接下來(lái)的工作排隊(duì)加入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)隊(duì)列,tNetTask任務(wù)將會(huì)從此隊(duì)列中讀出,完成任務(wù)級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)處理工作。其具體的處理方法根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類(lèi)型有所不同,開(kāi)發(fā)人員可以通過(guò)MUX接口綁定對(duì)新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理方法。

2.3 IEEE1588精密時(shí)鐘同步協(xié)議

為了在后方的故障錄波和常態(tài)錄波下都能有精確的時(shí)間,采用IEEE1588精密時(shí)鐘同步協(xié)議(PTP)。它是一種網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議。

IEEE1588協(xié)議通過(guò)硬件和軟件配合獲得更精確的定時(shí)同步。它采用分層的主-從式(master-slave)模式,主要定義了4種時(shí)鐘報(bào)文類(lèi)型:同步報(bào)文(Sync)、跟隨報(bào)文(Fellow-up)、延時(shí)要求報(bào)文(Delay-Req)、回應(yīng)報(bào)文(Delay-Resp)。PTP系統(tǒng)中的從時(shí)鐘就是通過(guò)與主時(shí)鐘交換上述的4種報(bào)文來(lái)同步時(shí)間[7]。

3 硬件設(shè)計(jì)

前端故障錄波器協(xié)議轉(zhuǎn)換器部分的硬件選擇Freescale MPC8270 處理器,其CPU主頻為450 MHz,通信處理器(CPM)主頻300 MHz,并且其自身具有3個(gè)快速以太網(wǎng)控制器(FCC)。在該本應(yīng)用中使用了交換芯片進(jìn)行擴(kuò)展。后端的故障判斷與錄波設(shè)備采用Intel Core 2雙核E4300 1.8 GHz。

圖4 硬件結(jié)構(gòu)圖

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件基于VxWorks操作系統(tǒng),VxWorks具有良好的可靠性,高性能的內(nèi)核以及很好的實(shí)時(shí)性。

4.1 IEC61850報(bào)文處理模塊

IEC61850 9-1標(biāo)準(zhǔn)與GOOSE為了保證通信的實(shí)時(shí)性,都采用了數(shù)據(jù)鏈路層直接傳輸報(bào)文。在此利用VxWorks的MUX層接口實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)鏈路層將IEC61850協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)用層程序。由于在IEC61850協(xié)議中規(guī)定幀結(jié)構(gòu)中含有虛擬局域網(wǎng)標(biāo)記TPID和TCI,在幀經(jīng)過(guò)交換機(jī)時(shí)可能會(huì)被去掉也可能保留。因而在MUX層綁定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類(lèi)型處理函數(shù)時(shí)需要對(duì)9-1協(xié)議(ethertype 0x88b8),GOOSE協(xié)議(ethertype 0x88ba),以及虛擬局域網(wǎng)標(biāo)記(0x8100)都進(jìn)行綁定,并在后續(xù)的處理中對(duì)類(lèi)型為0x8100的報(bào)文特別處理,判斷其真實(shí)的協(xié)議類(lèi)型,以免誤判。

9-1是一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的協(xié)議。在故障錄波器的應(yīng)用場(chǎng)景中,由于必須監(jiān)控全站的大量線(xiàn)路,前端需要集中器將9-1數(shù)據(jù)合并[8],而合并后的數(shù)據(jù)格式目前并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在此對(duì)于9-1協(xié)議解析進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì),將報(bào)文的解析獨(dú)立出來(lái),使其很容易增加對(duì)其他類(lèi)型9-1擴(kuò)展協(xié)議的支持。

4.2 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)文模塊

該應(yīng)用中對(duì)于傳統(tǒng)站,將由前方的采集設(shè)備采樣模擬量和開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù),通過(guò)TCP協(xié)議發(fā)送到錄波器。錄波器將對(duì)其解析后封裝為與IEC61850相兼容的數(shù)據(jù)格式,以便后方設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)判斷與存儲(chǔ)。

4.3 同步模塊

9-1數(shù)據(jù)來(lái)自合并單元,而開(kāi)關(guān)量采樣數(shù)據(jù)來(lái)自保護(hù)控制單元,兩者的數(shù)據(jù)源不同,發(fā)送的報(bào)文格式也不同。IEC-61850 中定義的GOOSE報(bào)文,每幀報(bào)文中含有詳細(xì)的絕對(duì)時(shí)間,但報(bào)文只有在開(kāi)關(guān)量發(fā)生變位時(shí)才發(fā)送,在開(kāi)關(guān)量變位后,則建議按指數(shù)遞增的時(shí)間間隔發(fā)送,因而接受到GOOSE報(bào)文的時(shí)刻是不定的。在某些實(shí)際應(yīng)用中,甚至可能發(fā)生保護(hù)裝置未進(jìn)行同步,造成GOOSE報(bào)文中的時(shí)間戳不準(zhǔn)的情況。另一方面,故障錄波需要全站的大量開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù),而單一保護(hù)控制單元發(fā)送的GOOSE報(bào)文只包含其中的一部分[9],需要將不同來(lái)源的GOOSE報(bào)文進(jìn)行同步和組合。包含模擬量采樣值的9-1報(bào)文通過(guò)合并單元后雖然具有錄波所需要的全部模擬采樣值數(shù)據(jù),也按照固定的采樣頻率均勻發(fā)送,但其中僅含有秒的等分序號(hào),而沒(méi)有絕對(duì)的時(shí)間信息。因此必須要將不同源的開(kāi)關(guān)量之間、以及開(kāi)關(guān)量和模擬量之間進(jìn)行同步合并,對(duì)數(shù)據(jù)整體加入絕對(duì)時(shí)刻。

在設(shè)計(jì)同步方案時(shí),充分考慮到開(kāi)關(guān)量的數(shù)據(jù)更新頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)讀取頻率,即絕大多數(shù)的同步工作都是將保存的開(kāi)關(guān)量與當(dāng)前收到的模擬量采樣值進(jìn)行合并,只在低頻率的GOOSE報(bào)文來(lái)臨時(shí)才需要更新保存的開(kāi)關(guān)量值。

在該設(shè)計(jì)中,高頻率的模擬量數(shù)據(jù)到需要和開(kāi)關(guān)量合并時(shí),保存開(kāi)關(guān)量的堆棧中將只含有最近的一次或之前少數(shù)幾次開(kāi)關(guān)量狀態(tài),模擬量數(shù)據(jù)將以極大的概率直接與最近的開(kāi)關(guān)量時(shí)間匹配,維護(hù)此堆棧的空間開(kāi)銷(xiāo)和時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)都很小。具體流程圖如圖5所示。

圖5 報(bào)文解析與同步的流程圖

4.4 數(shù)據(jù)通信模塊設(shè)計(jì)

該模塊將同步好的全站模擬量采樣值與開(kāi)關(guān)量加入時(shí)間戳,通過(guò)TCP連接發(fā)送給啟動(dòng)判斷與存儲(chǔ)設(shè)備,保證數(shù)據(jù)及時(shí)間的正確性并簡(jiǎn)化后端的實(shí)現(xiàn)。

4.5 時(shí)間同步模塊

按照IEEE1588的規(guī)定,首先由主時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)向從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)發(fā)送帶主時(shí)鐘時(shí)間戳的同步報(bào)文(Sync),同時(shí)主時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)記錄下同步報(bào)文實(shí)際發(fā)送的時(shí)間戳,并在隨后的跟進(jìn)報(bào)文(Fellow-Up)中傳送該精確時(shí)間戳t0。從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)在收到上述報(bào)文后記下同步報(bào)文的接收時(shí)刻t1。然后從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)向主時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)延遲請(qǐng)求報(bào)文(delay-request),同時(shí)記錄下該報(bào)文的實(shí)際發(fā)送時(shí)間作為精確的發(fā)送時(shí)間戳t2,而主時(shí)鐘接收到該報(bào)文時(shí)也記下接收時(shí)刻的精確時(shí)間戳t3,并將該事件戳在隨后的延遲響應(yīng)報(bào)文。中發(fā)送給從時(shí)鐘節(jié)點(diǎn)。如圖6所示。

圖6 IEEE1588報(bào)文發(fā)送示意圖

圖7 啟動(dòng)判斷與存儲(chǔ)的流程圖

主、從時(shí)鐘偏差(offset)以及網(wǎng)絡(luò)延遲(delay)可表示為:

A=t1-t0=delay+offset,

B=t3-t2=delay-offset;

delay=(A+B)/2, offset=(A-B)/2

4.6 故障錄波啟動(dòng)判斷及記錄模塊

因協(xié)議轉(zhuǎn)換器已對(duì)數(shù)據(jù)加入時(shí)間戳并進(jìn)行合并,故障錄波啟動(dòng)判斷及記錄模塊存在實(shí)時(shí)性的問(wèn)題,設(shè)計(jì)時(shí)注重更大的系統(tǒng)容量,因此硬件平臺(tái)選擇Intel CPU,軟件基于Linux操作系統(tǒng)。它通過(guò)額外的算法判斷同步的模擬量采樣數(shù)據(jù)與開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)的瞬時(shí)值或有效值來(lái)判斷當(dāng)前電網(wǎng)中是否發(fā)生故障,需要高速存儲(chǔ)并生成故障報(bào)告[10]。同時(shí)可在正常狀態(tài)下存儲(chǔ)常態(tài)錄波。

5 結(jié) 語(yǔ)

新型故障錄波器采用兩層設(shè)計(jì),對(duì)傳統(tǒng)站與數(shù)字站進(jìn)行了統(tǒng)一的封裝,使得單一型號(hào)的錄波器產(chǎn)品可以滿(mǎn)足傳統(tǒng)站,數(shù)字站以及傳統(tǒng)數(shù)字混合站的要求,解決了當(dāng)前過(guò)渡時(shí)期的多種要求,大大降低了錄波設(shè)備的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和維護(hù)成本。同時(shí),它同時(shí)支持大容量,高采樣率的暫態(tài)故障錄波需求和常態(tài)錄波。在96路模擬量,192路開(kāi)關(guān)量的容量下,對(duì)于傳統(tǒng)站可以支持達(dá)到10 kHz的采樣率,對(duì)于數(shù)字站可以支持4.8 kHz的采樣率。它是一種高性能,實(shí)用性良好的新型故障錄波器。

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故障錄波器范文第3篇

關(guān)鍵詞：IEC61850標(biāo)準(zhǔn);錄波裝置；通信模塊；數(shù)據(jù)分析模塊；CPU選擇

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

數(shù)字化錄波裝置是伴隨著變電站自動(dòng)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)而產(chǎn)生的，是數(shù)字化變電站的產(chǎn)物。數(shù)字化變電站在邏輯結(jié)構(gòu)上分為3個(gè)層次，根據(jù)變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)協(xié)議的定義，3個(gè)層次分別稱(chēng)為過(guò)程層、間隔層、變電站層，3個(gè)層次的關(guān)系如圖1所示。

圖1 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)接口模型

合并單元和數(shù)字錄波裝置分別處于數(shù)字化變電站的過(guò)程層與間隔層。過(guò)程層是一次設(shè)備與二次設(shè)備的結(jié)合面，主要完成開(kāi)關(guān)量輸入/輸出，模擬量采集和控制命令發(fā)送等與一次設(shè)備相關(guān)的功能。

IEC61850標(biāo)準(zhǔn)要求過(guò)程層的電子式互感器將一次側(cè)的電壓、電流等模擬量直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳送至間隔層；數(shù)字式執(zhí)行器能執(zhí)行由通信網(wǎng)絡(luò)傳送的命令。間隔層設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)控制和保護(hù)功能，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)的控制閉鎖和間隔級(jí)信息的人機(jī)交互功能，間隔層設(shè)備可通過(guò)間隔層通信實(shí)現(xiàn)設(shè)備間相互對(duì)話(huà)機(jī)制。變電站層完成對(duì)站內(nèi)間隔層設(shè)備、一次設(shè)備的控制及與遠(yuǎn)方控制中心、工程師站及人機(jī)界面通信的功能。

適應(yīng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化變電站已成為變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展方向。在過(guò)程層、間隔層及站控層上，按照IEC61850《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)部以及變電站與集控站間的信息共享和互操作。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有多個(gè)數(shù)字化變電站投入運(yùn)行或開(kāi)工建設(shè)，做為數(shù)字化變電站核心技術(shù)的光電電壓互感器和光電電流互感器陸續(xù)開(kāi)始運(yùn)行，高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)逐漸為國(guó)內(nèi)主流二次設(shè)備廠(chǎng)家成熟掌握。過(guò)程層的合并單元，間隔層的二次保護(hù)、測(cè)量、控制單元，站控層的后臺(tái)軟件也日益開(kāi)發(fā)完善。

傳統(tǒng)的電力故障錄波裝置對(duì)模擬量和開(kāi)關(guān)量的采集需要通過(guò)硬電纜接入裝置，當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)容或需要改變采集的對(duì)象時(shí)往往很不靈活。而數(shù)字化變電站遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，一次設(shè)備電纜被數(shù)字光纖取代，即模擬量和開(kāi)關(guān)量已經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化；數(shù)字化變電站實(shí)現(xiàn)了過(guò)程層設(shè)備數(shù)字化，間隔層設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，因此涌現(xiàn)出了數(shù)字化錄波裝置，它能滿(mǎn)足數(shù)字化變電站對(duì)錄波裝置提出的要求，是數(shù)字化變電站和錄波裝置不斷發(fā)展的共同產(chǎn)物。

為了更好的理解數(shù)字化錄波裝置的重要作用，先給出數(shù)字錄波裝置在智能變電站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的位置，如下圖2所示。

圖2 數(shù)字錄波裝置在智能變電站中的位置

一、數(shù)字錄波裝置硬件結(jié)構(gòu)

數(shù)字故障錄波裝置的硬件系統(tǒng)比傳統(tǒng)的故障錄波裝置要相對(duì)簡(jiǎn)單。因?yàn)椴辉傩枰杉蛿?shù)據(jù)變換，二次設(shè)備與設(shè)備之間通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交互，為變電站全站錄波帶來(lái)了極大的方便，節(jié)省了大量二次互感器電纜的投資。結(jié)合數(shù)字化變電站數(shù)據(jù)采集對(duì)象，硬件系統(tǒng)由故障記錄模塊和故障數(shù)據(jù)分析模塊組成，總體框架結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 錄波裝置硬件基本結(jié)構(gòu)

（1）故障通信記錄模塊硬件結(jié)構(gòu)

數(shù)字錄波裝置的故障通信記錄模塊是整個(gè)裝置的核心，其硬件結(jié)構(gòu)如下圖4所示，它將接收和解析由合并單元發(fā)送來(lái)的IEC61850-9-2報(bào)文和由保護(hù)控制單元的面向通用對(duì)象的變電站事件（GOOSE）報(bào)文，分別提取采樣值數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)；在故障通信記錄模塊具有數(shù)據(jù)同步、故障錄波啟動(dòng)判別、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)通信功能。

圖4 錄波裝置故障通信記錄模塊硬件框圖

故障通信記錄模塊主要由錄波分析主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器、打印機(jī)、液晶顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等組成。錄波分析主機(jī)中包含千兆光纖采集卡、高性能嵌入式CPU板卡等。

LAN1主要采集模擬量數(shù)據(jù)；LAN2主要采集開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)；LAN3主要完成時(shí)鐘對(duì)時(shí)；LAN4主要完成與其他監(jiān)控管理系統(tǒng)的通信；LAN5主要完成NAS網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器(Network Attached Storage)的交互。

（2）故障數(shù)據(jù)分析模塊硬件結(jié)構(gòu)

數(shù)字錄波裝置的故障數(shù)據(jù)分析模塊結(jié)構(gòu)如圖5所示。它主要完成故障啟動(dòng)定值交互管理，故障數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，故障錄波波形分析及數(shù)據(jù)通信等功能。這里的數(shù)據(jù)通信與故障記錄通信模塊中數(shù)據(jù)通信呼應(yīng)，可利用以太網(wǎng)通信技術(shù)完成。

圖5 故障數(shù)據(jù)分析單元模塊結(jié)構(gòu)

二、數(shù)字錄波裝置CPU的選擇

本文裝置通信記錄模塊選用的PowerPC8270處理器芯片為摩托羅拉的一款基于基于摩托羅拉MPC82xx 處理器的嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，MPC82xx 集成PowerPC 處理器適用于那些對(duì)成本、空間、功耗和性能都有很高要求的應(yīng)用領(lǐng)域，能完全滿(mǎn)足數(shù)字錄波各方面的需求。選用該芯片的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）該芯片價(jià)格較低，目前市場(chǎng)價(jià)格每片只有兩千多元，而且存貨充足。

（2）該器件有較高的集成度，降低了功耗和加快了開(kāi)發(fā)調(diào)試時(shí)間。這種低成本多用途的集成處理器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使用PCI 接口的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、電訊和其它嵌入式應(yīng)用。它可用于路由器、接線(xiàn)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)應(yīng)用和圖像顯示系統(tǒng)。

（3）具有700MHz主頻的浮點(diǎn)DSP處理能力，可配置3個(gè)10Mbit/s或100Mbit/s自適應(yīng)以太網(wǎng)口，2個(gè)10Mbit/s以太網(wǎng)口。

（4）使用ARM芯片的HPI接口，可以訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部的雙口RAM，從而實(shí)現(xiàn)芯片間快速、有效互聯(lián)。

DSP的快速數(shù)據(jù)計(jì)算能力，再加上ARM的通信能力保證了數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，也提高了系統(tǒng)的易操作、可擴(kuò)展性。為實(shí)現(xiàn)數(shù)字錄波提供了良好的實(shí)用平臺(tái)。下面給出PowerPC8270處理器與整個(gè)錄波裝置的硬件關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖6。

SDRAM為同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器；CPLD為復(fù)雜可編程邏輯器件

圖6 處理器與整個(gè)裝置硬件關(guān)聯(lián)圖

PowerPC嵌入式處理器具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力和數(shù)據(jù)處理能力，豐富的設(shè)備接口，伸縮性強(qiáng)，使用靈活，能很好的滿(mǎn)足錄波裝置要通信能力強(qiáng)的要求。

故障數(shù)據(jù)分析單元采用嵌入式Intel Pentium II處理器結(jié)構(gòu)，處理器主要完成故障啟動(dòng)定值交互管理，故障錄波波形分析以及與故障通信記錄模塊通信上的交互。

三、結(jié)論

數(shù)字化故障錄波裝置是以后錄波裝置研究的熱點(diǎn)，本文研究的智能變電站數(shù)字錄波裝置滿(mǎn)足數(shù)字化變電站發(fā)展要求，適應(yīng)未來(lái)智能電網(wǎng)的需要，雖然所作的工作只是整個(gè)錄波裝置研制的一些前瞻性工作，具仍有一定的工程參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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故障錄波器范文第4篇

【關(guān)鍵詞】故障錄波 關(guān)鍵技術(shù)

電力系統(tǒng)故障錄波器是研究現(xiàn)代電網(wǎng)的基礎(chǔ)，也是評(píng)價(jià)繼電保護(hù)動(dòng)作行為及分析設(shè)備故障性質(zhì)和原因的重要依據(jù)。性能優(yōu)良的故障錄波器裝置對(duì)于保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行及提高電能質(zhì)量有重要的作用。故障錄波信息數(shù)據(jù)是對(duì)事故進(jìn)行分析和研究對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行研究的主要依據(jù)和關(guān)鍵性的研究基礎(chǔ)。在經(jīng)濟(jì)和科技高速發(fā)展的現(xiàn)代化社會(huì)中，要建立起科學(xué)的先進(jìn)的電網(wǎng)故障錄波分析系統(tǒng)，能夠快速的進(jìn)行分析處理，保證電網(wǎng)的正常安全運(yùn)行工作，提高工作效率。

1 裝置基本構(gòu)成和功能分析

1.1 故障錄波裝置的構(gòu)成

故障錄波裝置由管理單元、記錄單元、采集單元三部分。該設(shè)備接入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)：接入過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)，接收合并單元提供的采樣值數(shù)據(jù)，接收智能終端的斷路器狀態(tài)和保護(hù)裝置發(fā)出的各類(lèi)跳閘和告警信號(hào)。

1.2 故障錄波裝置各功能分析

1.2.1 管理單元功能

管理單元對(duì)應(yīng)于故障錄波器的報(bào)文分析模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的人機(jī)接口，管理多臺(tái)記錄單元，管理單元既可以使用Windows操作系統(tǒng)，又可以使用Linux操作系統(tǒng)，基于安全的考慮，越來(lái)越多的變電站選擇Linux操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。主要包括：

（1）系統(tǒng)的組態(tài)及參數(shù)配置模塊。

（2）系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視模塊，實(shí)時(shí)監(jiān)視SV控制塊、GOOSE控制塊、PTP報(bào)文及其他網(wǎng)絡(luò)報(bào)文等的總流量、斷鏈、異常等統(tǒng)計(jì)信息，當(dāng)滿(mǎn)足設(shè)定條件的異常情況時(shí)，給出相應(yīng)的告警條目。

（3）暫態(tài)數(shù)據(jù)檢索及分析模塊。

（4）網(wǎng)絡(luò)報(bào)文在線(xiàn)檢測(cè)模塊。

（5）網(wǎng)絡(luò)報(bào)文檢索及分析模塊。

1.2.2 記錄單元功能

記錄單元對(duì)應(yīng)于故障錄波裝置的報(bào)文記錄模塊，記錄單元實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)解析、文件管理、MMS通信服務(wù)，時(shí)鐘同步功能，是整套系統(tǒng)的核心單元。該單元與分析管理單元通信，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果等傳送至分析管理單元進(jìn)行展示，記錄單元一般采用嵌入式操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前主要用于Linux系統(tǒng)。包括：

（1）網(wǎng)絡(luò)報(bào)文統(tǒng)計(jì)及記錄模塊；

（2）文件管理模塊；

（3）實(shí)時(shí)通信服務(wù)模塊；

（4）裝置自檢模塊；

（5）參數(shù)在線(xiàn)整定模塊；

（6）對(duì)時(shí)及守時(shí)模塊；

（7）故障錄波模塊。

1.2.3 采集單元功能

采集單元對(duì)應(yīng)于故障錄波裝置的報(bào)文接收模塊，采集單元提供采集通信接口，采集輸入裝置的SV、GOOSE、MMS鏡像網(wǎng)絡(luò)報(bào)文等，。采集單元一般利用DSP等CPU愛(ài)實(shí)現(xiàn)，不使用嵌入式操作系統(tǒng)。采集控制模塊接收外部發(fā)送來(lái)的SV、GOOSE、PTP等網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，實(shí)時(shí)報(bào)文的高速高精度捕捉。

2 故障錄波裝置工作原理

錄波數(shù)據(jù)記錄方式分為連續(xù)數(shù)據(jù)記錄和觸發(fā)數(shù)據(jù)記錄。連續(xù)數(shù)據(jù)的記錄采用非故障啟動(dòng)的連續(xù)記錄方式，對(duì)電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、頻率等電氣量自裝置投入運(yùn)行后進(jìn)行連續(xù)記錄。觸發(fā)數(shù)據(jù)記錄是當(dāng)電網(wǎng)或機(jī)組有大擾動(dòng)時(shí)，裝置自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)入暫態(tài)記錄過(guò)程。

錄波啟動(dòng)判據(jù)包括：突變量啟動(dòng)元件、越線(xiàn)啟動(dòng)元件、慢變化啟動(dòng)元件、序分量啟動(dòng)元件、頻率限值啟動(dòng)元件、頻率變化率元件、諧波電壓?jiǎn)?dòng)、觸點(diǎn)量變化啟動(dòng)元件、手動(dòng)和遠(yuǎn)方啟動(dòng)元件。

錄波波形分析是故障濾波器的重要組成部分，通過(guò)分析軟件能查看波形，支持通道選擇、波形放大縮小等基本功能，同時(shí)進(jìn)行常規(guī)分析、線(xiàn)路分析和發(fā)電機(jī)分析。

錄波數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，故障錄波裝置設(shè)有工業(yè)以太網(wǎng)口，直接支持基于TCP/IP的聯(lián)網(wǎng)，即節(jié)省了投資，又方便了分布式的廠(chǎng)站監(jiān)控系統(tǒng)的集中管理，錄波數(shù)據(jù)采用FTP服務(wù)器的型式遠(yuǎn)傳至保護(hù)故障信息系統(tǒng)或技術(shù)管理部門(mén)，也可接入MIS網(wǎng)。通信采用斷點(diǎn)續(xù)傳技術(shù)，解決了龐大錄波數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題。錄波裝置亦可采用103規(guī)約IEC61850規(guī)約，由以太網(wǎng)接口與監(jiān)控系統(tǒng)相連。

3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

在智能變電站中，站控層、間隔層、過(guò)程層的通信網(wǎng)絡(luò)中，充斥著SV、GOOSE、MMS、1588及其他規(guī)約或不能識(shí)別的報(bào)文，這些報(bào)文都要接入到網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析記錄裝置中，由網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置完整準(zhǔn)確地記錄這些報(bào)文并進(jìn)行分析處理。特別是在網(wǎng)絡(luò)壓力較大時(shí)要保證不丟包、不跳變。完整準(zhǔn)確的原始報(bào)文是網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置，應(yīng)具備 MU數(shù)量不低于24個(gè)，GOOSE控制塊個(gè)數(shù)不低于256個(gè)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量不低于400Mbit/s的接收及處理能力。應(yīng)具備連續(xù)SV記錄24h以上，連續(xù)GOOSE記錄14天以上、異常報(bào)文記錄10000條以上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。針對(duì)這樣的處理要求，網(wǎng)絡(luò)報(bào)文記錄分析裝置的軟件硬件設(shè)計(jì)上主要采取的技術(shù)措施包括：

（1）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集分布式設(shè)計(jì)。裝置采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集單元獨(dú)立設(shè)計(jì)，解決了額網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)深度處理硬件一體化設(shè)計(jì)商的電磁兼容、協(xié)調(diào)調(diào)度、散熱等問(wèn)題，使裝置工作更穩(wěn)定可靠。

（2）記錄單元雙核全嵌入式設(shè)計(jì)。記錄單元采用全嵌入式設(shè)計(jì)方法，采用源碼開(kāi)放的Linux嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，告訴雙核CPU協(xié)調(diào)運(yùn)算處理系統(tǒng)，極大提供了記錄單元的數(shù)據(jù)吐吞能力，處理實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)相應(yīng)特性。

（3）數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)技術(shù)。采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)技術(shù)，最大壓縮可達(dá)到20倍，常規(guī)運(yùn)行時(shí)壓縮比在9倍左右。

（4）網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集單元全嵌入式設(shè)計(jì)，無(wú)操作系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)度，保證數(shù)據(jù)處理能力及實(shí)時(shí)性，以及運(yùn)行穩(wěn)定可靠和抗干擾能力。

采取這些措施后，裝置運(yùn)行穩(wěn)定性良好。當(dāng)記錄功能投入時(shí)，模擬量通道和開(kāi)關(guān)量通道最大化配置，所以元件啟動(dòng)投入，裝置啟動(dòng)并在大規(guī)模寫(xiě)入文件時(shí)，裝置的CPU使用率控制在60%之內(nèi)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在智能變電站中，SV、GOOSE、報(bào)文取代了傳統(tǒng)的交流量電纜，SV、GOOSE報(bào)文的異常有可能引起保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)，甚至電流系統(tǒng)的崩潰。SV、GOOSE報(bào)文的重要性可見(jiàn)一斑。對(duì)于故障錄波器，不僅要求能夠完整記錄SV、GOOSE的原始報(bào)文，而且能夠識(shí)別異常情況，給出報(bào)警，預(yù)防電力系統(tǒng)事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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[2]楊永標(biāo)，丁孝華，黃國(guó)方，等.基于IEC61850的數(shù)字化故障錄波器的研制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，32（13）：58-61.

作者簡(jiǎn)介

韓東升（1980-），男，河南省鄢陵縣人。現(xiàn)為河南立新監(jiān)理咨詢(xún)有限公司助理工程師，從事電力工程監(jiān)理工作。

李峰瑞（1985-），男，河北省邢臺(tái)市人。現(xiàn)為河南立新監(jiān)理咨詢(xún)有限公司助理工程師，從事電力工程監(jiān)理工作。

故障錄波器范文第5篇

關(guān)鍵詞：行波 測(cè)距 裝置

經(jīng)過(guò)了國(guó)內(nèi)外近二十年的運(yùn)行，行波故障測(cè)距裝置應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況的經(jīng)驗(yàn)也積累得越來(lái)越多。為行波測(cè)距技術(shù)的不斷進(jìn)步和行波理論研究的不斷深入提供了大量的寶貴資料，對(duì)行波故障測(cè)距技術(shù)逐步走向完善起到了至關(guān)重要的作用。

下面對(duì)比較典型現(xiàn)代行波測(cè)距裝置和系統(tǒng)做一簡(jiǎn)單的介紹。

1.測(cè)距裝置國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

（1）Hathaway行波測(cè)距裝置

1992年，哈德威儀器公司（Hathaway Instruments Ltd， UK）研制的利用電流暫態(tài)分量的現(xiàn)代行波故障測(cè)距裝置原型樣機(jī)，在蘇格蘭電網(wǎng)進(jìn)行了為期一年的試運(yùn)行。1993年，該公司推出由行波采集單元和行波分析系統(tǒng)組成的正式的行波測(cè)距系統(tǒng)，并且集成了A、D、E三種行波測(cè)距原理。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行表明，該系統(tǒng)的故障測(cè)距誤差 300m。

（2）B.C.Hydro行波測(cè)距系統(tǒng)

1993年，加拿大的不列顛哥倫比亞水電公司（British Colombia Hydro， CA）研制出雙端法中的D型行波測(cè)距系統(tǒng)安裝于不列顛哥倫比亞省的多個(gè)500kV變電所，覆蓋線(xiàn)路總長(zhǎng)度 5300km，缺點(diǎn)沒(méi)有錄波功能。實(shí)際運(yùn)行表明，與哈德威儀器公司研制的行波測(cè)距裝置的測(cè)距精度相似，該系統(tǒng)的故障定位精度 300m以?xún)?nèi)。

（3）科匯行波測(cè)距系統(tǒng)

1995 年， 山東科匯電氣股份有限公司等單位聯(lián)合研制出利用暫態(tài)電流的 XC-11型輸電線(xiàn)路行波故障測(cè)距裝置，2000年科匯電氣有限公司又研制出XC-2000行波測(cè)距系統(tǒng)，在2008年，科匯電氣有限公司再次推出的GX-2000電力為用戶(hù)提供完整的動(dòng)態(tài)故障記錄及線(xiàn)路故障精確定位解決方案，故障測(cè)距誤差小于500米。

（4）中國(guó)電力科學(xué)研究院WFL-2010輸電線(xiàn)路故障測(cè)距系統(tǒng)

2002年，中國(guó)電力科學(xué)研究院研制的WLF-2010輸電線(xiàn)路故障測(cè)距系統(tǒng)，基于D型行波測(cè)距原理，利用小波分析技術(shù)及模量分析方法對(duì)輸電線(xiàn)路故障行波信號(hào)進(jìn)行分析。該系統(tǒng)的測(cè)距精度在500m以?xún)?nèi)。

（5）山東山大電力SDL-7002行波測(cè)距系統(tǒng)

2009年，山東山大電力公司研制了SDL-7002行波故障測(cè)距裝置。該裝置在單端、雙端這兩種行波故障測(cè)距原理基礎(chǔ)之上，通過(guò)小波變換技術(shù)和模量分析等其他行波分析方法，結(jié)合了多種行波故障測(cè)距優(yōu)化算法。該系統(tǒng)已在聊城、嘮山等站投入運(yùn)行，目前運(yùn)行狀況比較良好。

2.裝置總體設(shè)計(jì)

針對(duì)以上測(cè)距裝置效率不高以及運(yùn)營(yíng)成本大的缺點(diǎn)，我們自行研究了一套行波測(cè)距裝置，主要包括三個(gè)部分：高壓脈沖信號(hào)源裝置、高頻行波傳感器和高速采集模塊。高壓脈沖信號(hào)源裝置對(duì)故障線(xiàn)路發(fā)出高壓脈沖信號(hào)，經(jīng)高頻行波傳感器采集到模擬行波電壓信號(hào)，然后傳輸給高速采集模塊進(jìn)行記錄、存取故障點(diǎn)行波信號(hào)，最后通過(guò)算法軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以判定故障性質(zhì)和故障點(diǎn)位置。

3.測(cè)距裝置各部分介紹

測(cè)距裝置由三部分組成，高壓脈沖發(fā)生器，首先利用直流高壓發(fā)生器對(duì)脈沖電容器進(jìn)行充電，在牽引網(wǎng)線(xiàn)路發(fā)生故障跳閘后，閉合戶(hù)外真空斷路器，此時(shí)，脈沖電容器通過(guò)真空斷路器對(duì)線(xiàn)路放電，在線(xiàn)路上產(chǎn)生高壓脈沖。

第二部分由傳感器組成高頻行波傳感器的檢測(cè)原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。當(dāng)行波過(guò)電壓在導(dǎo)線(xiàn)上傳播時(shí)，脈沖電流產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)，以 TEM 形式在導(dǎo)線(xiàn)中傳播，磁力線(xiàn)為同心圓形式，沿磁力線(xiàn)的垂直方向放置感應(yīng)線(xiàn)圈，使磁力線(xiàn)穿過(guò)該線(xiàn)圈，則脈沖磁場(chǎng)能夠在線(xiàn)圈上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)電勢(shì)在線(xiàn)圈兩端引起電壓 U。高頻行波傳感器等效電路原理圖如圖1。

圖1 高頻行波傳感器等效電路原理圖

第三部分由數(shù)據(jù)采集卡組成，用來(lái)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)的采集。接觸網(wǎng)故障判定裝置使用高速數(shù)據(jù)采集模塊采集記錄、存取故障點(diǎn)行波信號(hào)。高速數(shù)據(jù)采集模塊為多通道獨(dú)立采樣，設(shè)有多種觸發(fā)方式；采樣頻率為100MHz；數(shù)據(jù)的采集深度為64Kbit；采樣精度為12Bit。

本文針對(duì)以往接觸網(wǎng)故障測(cè)距裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行了改進(jìn)，提高了效率同時(shí)減小了生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

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