故障錄波裝置現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)規(guī)程

1、故障錄波裝置現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)規(guī)程1主題內(nèi)容與適用范圍1.1 本規(guī)程規(guī)定了 *水電廠故障錄波裝置現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和驗(yàn)收規(guī)范等內(nèi)容。1.2 本規(guī)程適用于*水電廠故障錄波裝置現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作。2引用標(biāo)準(zhǔn)下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過(guò)在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成本標(biāo)準(zhǔn)的條文。中華人民共和國(guó)水利電力部繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)條例3裝置概述我廠故障錄波裝置于 2008年8月改造為武漢中元生產(chǎn)的嵌入式ZH-3型電力故障錄波分析裝置。ZH-3型嵌入式電力故障錄波分析裝置采用先進(jìn)的浮點(diǎn)DSP與32位嵌入式CPU結(jié)合高性能的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks而設(shè)計(jì)的，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，實(shí)時(shí)性好，是適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展需求的嵌入

2、式電力故障錄波分析裝置。錄波單元信號(hào)采集與啟動(dòng)計(jì)算采用單DSP構(gòu)架，摒棄多 DSP結(jié)構(gòu)，由1片DSP即可實(shí)現(xiàn)80路模擬量，160路開(kāi)關(guān)量的接入；同時(shí)采用新型電路結(jié)構(gòu) 和75000門大規(guī)模可編程邏輯器件，集成度高，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。32位高速浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），16位A/D，采樣速率10kHz可調(diào)，諧波分辨率w 99次，開(kāi)關(guān)事件分辨率0.1ms ;錄波數(shù)據(jù)三存儲(chǔ)：錄波數(shù)據(jù)分別由DSP 32位CPU和管理機(jī)存儲(chǔ)在 3個(gè)地方，大大地提高了數(shù)據(jù) 的安全性；數(shù)據(jù)記錄采用A-B-C段方式，A、B、C段全部采用采樣值記錄，摒棄了傳統(tǒng)的D、E低采樣率和有效值記錄段，從而全部數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相量

3、 圖分析和阻抗分析，大大地提高了數(shù)據(jù)的可用性；支持長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)紀(jì)錄， 裝置能以1KHz的采樣值連續(xù)記錄，記錄數(shù)據(jù)以7天為周期刷新，數(shù)據(jù)保持時(shí)間只受通道數(shù)和存儲(chǔ)器容量限制，摒棄了傳統(tǒng)的一周波一個(gè)點(diǎn)的有效值慢掃描記錄；不定長(zhǎng)動(dòng)態(tài)錄波和故障測(cè)距，金屬性短路的測(cè)距精度優(yōu)于2%啟動(dòng)判據(jù)種類齊全，在各種短路、接地故障和其它異常工況下靈敏啟動(dòng)錄 波；強(qiáng)大的計(jì)算和分析能力（電壓、電流的幅值、峰值、有效值、頻率計(jì) 算，有功、無(wú)功功率計(jì)算，相角測(cè)量，相量、序量和諧波分析）；公式編 輯器可生成各種電量及其導(dǎo)出量的波形圖，并可動(dòng)態(tài)觀察其隨時(shí)間變化的 軌跡，真實(shí)地再現(xiàn)故障全過(guò)程；支持多種對(duì)時(shí)方式，包括接點(diǎn)脈沖對(duì)時(shí)、IRI

4、G-B碼對(duì)時(shí)、串口對(duì)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)等，并支持對(duì)時(shí)方式組合及雙向?qū)r(shí)； 錄波單元可完全脫離管理機(jī)獨(dú)立工作，可獨(dú)立接入信息子站和調(diào)度；一臺(tái) 錄波管理機(jī)最多可同時(shí)管理64臺(tái)錄波單元；錄波數(shù)據(jù)格式自動(dòng)轉(zhuǎn)換，可轉(zhuǎn)出COMTRADE 199版或COMTRADE 199版；先進(jìn)的抗干擾設(shè)計(jì)：采用6層PCB SMD和軟件容錯(cuò)技術(shù)，抗干擾能力達(dá)到GB/T14598規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為W級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。裝置遵循標(biāo)準(zhǔn)ZH-3嵌入式電力故障錄波分析裝置，符合以下主要標(biāo)準(zhǔn)：DL/T873-2004 :微機(jī)型發(fā)電機(jī)變壓器組動(dòng)態(tài)記錄裝置技術(shù)條件DL/T478-2001 :靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置通用技術(shù)條件DL/T663-1999 :

5、220500KV電力系統(tǒng)故障動(dòng)態(tài)記錄裝置檢驗(yàn)測(cè)試要求DL/T553-94 :220500KV電力系統(tǒng)故障動(dòng)態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則IEC 60255-24:2001:電氣繼電器第 24部分：電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換（COMTRADE的通用格式4總則4、1檢驗(yàn)周期4.1.1 每三年應(yīng)對(duì)所有的裝置及輔助設(shè)備進(jìn)行一次全部的定期檢驗(yàn)。4.1.2 每年至少進(jìn)行一次部分定期檢驗(yàn)（整定值檢查）。4.2 檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作4.2.1 檢驗(yàn)前所要準(zhǔn)備的圖紙資料：裝置原理圖、屏內(nèi)端子圖、安裝圖、 原理圖、定值卡、上次的檢修試驗(yàn)報(bào)告。4.2.2 檢驗(yàn)前所要準(zhǔn)備的儀器、儀表：試驗(yàn)多用裝置、電源盤、數(shù)字萬(wàn)用 表、三相空氣開(kāi)關(guān)、單相空氣

6、開(kāi)關(guān)、交流接觸器、專用線。4.2.3 檢驗(yàn)前應(yīng)做的安全措施4.2.3.1 在保護(hù)室20P屏內(nèi)斷開(kāi)各交流電壓輸入量。4.2.3.2 在保護(hù)室20P屏內(nèi)短接各交流電流輸入量并斷開(kāi)至裝置內(nèi)連接。4.3 對(duì)試驗(yàn)設(shè)備及電源的要求4.3.1 試驗(yàn)電源：電源頻率的變化和波形的好壞，對(duì)裝置的特性影響很大，因此，試驗(yàn)時(shí)電源頻率應(yīng)為 50Hz的正弦交流電，頻率誤差不得大于0.5 %,直流試驗(yàn)電源的紋波系數(shù)不得大于 2%,工作電源為+12V、0V、-12V，其誤 差不得大于10%。432試驗(yàn)用儀器、儀表432.1 試驗(yàn)用儀表應(yīng)使用0.5級(jí)及以上精度的表計(jì)。4.322試驗(yàn)用儀表應(yīng)考慮表計(jì)內(nèi)阻對(duì)試驗(yàn)被測(cè)回路的影響，選用

7、內(nèi)阻合適的表計(jì)。4.3.2.3 變阻器、調(diào)壓器應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定性，保證能夠均勻、平滑地調(diào) 整。4.3.2.4 儀器設(shè)備必須有足夠的輸出容量，以保證電源的波形為正弦波。4.3.2.5 試驗(yàn)電源不得直接接入錄波裝置，必須經(jīng)試驗(yàn)設(shè)備的磁耦合（及 電的隔離）而接入裝置，不得任意連接。如果條件不夠時(shí)，必須將全部裝 置的所有接地點(diǎn)一一拆除，方可接線。4.3.3印刷電路板修理焊接時(shí)，應(yīng)采取防止靜電損壞集成元件的措施。如修理工作必須進(jìn)行焊接時(shí)，要用內(nèi)熱式帶接地線烙鐵或烙鐵斷電后再焊接， 替換的元件必須經(jīng)老化篩選合格。焊接時(shí)應(yīng)使用中性焊劑，嚴(yán)禁使用焊錫 膏。5裝置外部檢查5.1 裝置外部應(yīng)清潔無(wú)灰塵，無(wú)油污。5

8、.2 插件板螺絲應(yīng)都在擰緊位置。5.3 插件板與底座插接應(yīng)緊密牢固，接觸可靠，安裝端正。5.4 裝置端子接線、連片、短路片等連接部位應(yīng)壓接牢固可靠。5.5 電源監(jiān)視面板綠色 LED指示燈+ 5V/+15V/-15V/+24V 應(yīng)發(fā)光。5.6 運(yùn)行監(jiān)視面板綠色 LED指示燈應(yīng)發(fā)光。6裝置模擬試驗(yàn)6.1. 模擬試驗(yàn)是指將裝置通入模擬量或開(kāi)關(guān)量，進(jìn)行啟動(dòng)裝置錄波的試 驗(yàn)。6.2. 每一個(gè)模擬量和開(kāi)關(guān)量都應(yīng)該啟動(dòng)相對(duì)應(yīng)的錄波量。交流電壓、電流試驗(yàn)接線的相對(duì)極性關(guān)系應(yīng)與實(shí)際運(yùn)行接線中的電壓、電流互感器接到屏 上的相對(duì)相位關(guān)系（折算到一次側(cè)的相位關(guān)系）完全一致。63 采用模擬三相短路、兩相短路及單相接地短

9、路的方法做整屏的動(dòng)作試 驗(yàn)，以檢驗(yàn)裝置啟動(dòng)錄波的可靠性，紀(jì)錄的電壓、電流量的變化規(guī)律，幅 度值的大小，開(kāi)關(guān)量變位的狀態(tài)，故障相別以及測(cè)距結(jié)果，試驗(yàn)時(shí)的電壓、 電流由屏端子加入，開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)變化也在屏端子上模擬。（作此項(xiàng)試驗(yàn) 時(shí)，相應(yīng)線路必須輸入“線路參數(shù)”。64 試驗(yàn)要求：故障相的殘壓及故障相電流的有效值，錄波打印結(jié)果應(yīng)與測(cè)量表刻度一致， 誤差應(yīng)小于5%。測(cè)距結(jié)果與計(jì)算值比較。7裝置技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計(jì)原理與維護(hù)7.1技術(shù)指標(biāo)7.1.1 輸入信號(hào)裝置可接入3280路模擬量、64160路開(kāi)關(guān)量，模擬量以16路為一組和開(kāi) 關(guān)量以32路為一組可以隨意配置，沒(méi)有比例限制；交流額定電壓（PT二次側(cè)電壓側(cè)）：5

10、7.7V，50Hz;交流額定電流（CT二次側(cè)電流）：1A或5A，50Hz;模擬量線性工作范圍：交流電壓回路：0.05V180V（相電壓回路），0.05V300V（開(kāi)口三角電壓回路）；交流電流回路：0.011 n36ln（In電流額定值）；直流電壓回路：0.05V600V ;耐壓可根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)。直流電流回路：0.01mA20mA過(guò)載能力：交流電壓回路：3倍額定電壓，連續(xù)工作；交流電流回路：2倍額定電流，連續(xù)工作；20倍額定電流工作 10s，40倍額定電流工作1s。7.1.2 采樣指標(biāo)采樣速率110 kHz可調(diào)；最大諧波分辨率 99次；開(kāi)關(guān)事件分辨率 0.1ms ；0.3 %；25 C時(shí)，額定

11、值下的電流、電壓波形采樣精度優(yōu)于土25 C時(shí)，額定值下的各路電壓、電流之間的有效值測(cè)量相對(duì)誤差小于土0.5 %;有功功率、無(wú)功功率、視在功率測(cè)量誤差不超過(guò)土0.5%;裝置的各路交流電壓、交流電流相互之間的相位測(cè)量誤差w1°溫度從-20 C至60T的變化引起的誤差不超過(guò)滿刻度的土1.0%;采用自適應(yīng)技術(shù)調(diào)整零漂。7.1.3 信號(hào)處理32位高速浮點(diǎn)DSP+32位嵌入式CPU高精度A/D7.1.4 時(shí)鐘及同步精度具有三種對(duì)時(shí)方式：硬件脈沖對(duì)時(shí)，軟件串口對(duì)時(shí)，IRIG-B碼對(duì)時(shí)；同步時(shí)鐘精度w 10 s ; IRIG-B及脈沖方式w -1 s；裝置自身時(shí)鐘精度 24h誤差w± 1s

12、;7.1.5 錄波數(shù)據(jù)記錄方式采用A-B-C段記錄方式，各時(shí)段記錄時(shí)間可調(diào)，采樣頻率可設(shè)，且全部為瞬時(shí)采樣值，最低采樣率為1000Hz。7.1.6 錄波管理機(jī)錄波管理機(jī)采用高性能低功耗的嵌入式一體化工控機(jī)，硬盤120G,內(nèi)存256M,采用工業(yè)級(jí)12.1 TFT液晶顯示器。7.1.7 錄波單元錄波單元最大可接入 80路模擬量和160路開(kāi)關(guān)量，DSP配有512M固態(tài)盤,嵌入式32位CPU配備80G硬盤作為存儲(chǔ)介質(zhì)。7.1.8 同步三存儲(chǔ)故障數(shù)據(jù)分別由錄波單元中DSP上的固態(tài)盤、嵌入式 32位CPU的硬盤、錄波管理機(jī)上的硬盤三個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)同時(shí)存儲(chǔ)，確保錄波數(shù)據(jù)的安全性。7.1.9 啟動(dòng)精度1相電壓突變

13、量啟動(dòng)整定范圍0.03 0.2U n整定精度不大于 5 %2零序電壓突變量啟動(dòng)整定范圍0.03 0.2 Un整定精度不大于 5 %3正序電壓越限啟動(dòng)整定范圍1.05 1.3 Un整定精度不大于 2%4負(fù)序電壓越限啟動(dòng)整定范圍0.02 0.2U n整定精度不大于 2 %5零序電壓越限啟動(dòng)整定范圍0.02 0.2U n整定精度不大于 2 %6頻率越限啟動(dòng)整定范圍50.2 52 Hz整定精度不大于 0.001 Hz7頻率變化率啟動(dòng)整定范圍0.01 1Hz/s整定精度不大于 0.005 Hz/s81.5s內(nèi)電流變差10%啟動(dòng)整定范圍0.05 0.3 In整定精度不大于 3 %11相電流突變量啟動(dòng)整定范

14、圍0.02 0.3 In整定精度不大于 5%12相電流越限啟動(dòng)整定范圍0.5 1.3 In整定精度不大于 2 %13零序電流突變量啟動(dòng)整定范圍0.02 0.3 In整定精度不大于 5 %14零序電流越限啟動(dòng)整定范圍0.05 0.3 In整定精度不大于 2 %15負(fù)序電流越限啟動(dòng)整定范圍0.05 0.3 In整定精度不大于 2 %7.1.10 參數(shù)整定方式在線修改：錄波器在線運(yùn)行時(shí)，可直接修改運(yùn)行定值及參數(shù)；遠(yuǎn)傳修改：上級(jí)管理部門可通過(guò)遠(yuǎn)傳修改；7.1.11 抗電磁干擾能力能承受GB/T14598.9規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為山 級(jí)的輻射電磁場(chǎng)干擾；能承受GB/T14598.10規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為W級(jí)的快速

15、瞬變干擾；能承受GB/T14598.13規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為 山 級(jí)的脈沖群干擾；能承受GB/T14598.14規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為W級(jí)的靜電放電干擾。7.1.12 通訊支持標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP協(xié)議和IEC870-5-103 規(guī)約。通訊方式：通過(guò)以太網(wǎng)，與故障信息管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；通過(guò)以太網(wǎng)或RS-232接口、調(diào)制解調(diào)器、電話交換網(wǎng)與多級(jí)調(diào)度聯(lián)網(wǎng)；通訊速率：電話拔號(hào)時(shí)線路通訊速率最高可達(dá)56k bps，實(shí)際通訊速率與通訊線路質(zhì)量和 Modem有關(guān)；以太網(wǎng)通訊速率為 10/100M。7.1.13 供電電源交流電源額定電壓：?jiǎn)蜗?20V,允許偏差-20%+15%頻率50Hz,允許偏差 3Hz；直流電源額定電壓：

16、220V、110V,允許偏差-20%+15%紋波系數(shù)：W 5%7.2設(shè)計(jì)原理7.2.1 總體結(jié)構(gòu)ZH-3嵌入式電力故障錄波分析裝置主要由錄波單元和錄波管理機(jī)組成。錄波單元由一塊高性能 32位浮點(diǎn)DSP板和一塊32位嵌入式CPU板構(gòu)成，32位嵌入式CPU上運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks,錄波單元與錄波管理機(jī)之間由以太網(wǎng)聯(lián)接。DSP板上有512M標(biāo)配的Flash，DSP板完成數(shù)據(jù)采集、啟動(dòng)判別、錄波數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，它將故障?shù)據(jù)存儲(chǔ)在Flash中，F(xiàn)lash為錄波數(shù)據(jù)的第一級(jí)存儲(chǔ)，同時(shí)通過(guò)高速以太網(wǎng)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式將故障數(shù)據(jù)傳 送到嵌入式32位CPU板。嵌入式 CPU板上有標(biāo)配的 256M內(nèi)存和8

17、0G硬盤， 它作為錄波數(shù)據(jù)的第二級(jí)存儲(chǔ)。嵌入式CPU板上運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks，它完成錄波數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、通信、分析、打印和定值設(shè)置等功能。圖、ZH-3嵌入式電力故障錄波分析裝置組屏示意圖 錄波單元無(wú)需錄波管理機(jī)的支持即可以作為一個(gè)獨(dú)立的錄波裝置使用，它 提供以下接口輸出：一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 RS232串行口一個(gè)RS232/422/485可選串行口一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的打印并行口三個(gè)獨(dú)立的以太網(wǎng)口錄波單元與錄波管理機(jī)配合使用，可以使錄波數(shù)據(jù)具備第三級(jí)存儲(chǔ)，錄波 管理機(jī)使用高性能低功耗的P-III工控機(jī)，采用12.1 TFT液晶顯示器，內(nèi)存256M，硬盤80G，運(yùn)行 Windows2000/XP 操作系統(tǒng)

18、，使用 SQL Server2000數(shù)據(jù)庫(kù)。錄波單元與錄波管理機(jī)之間通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)相連， 以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)充的網(wǎng)口可以供本地監(jiān)控接入，或提供給故障信息子站接 入。錄波單元提供的另外兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)口可以提供給多級(jí)調(diào)度使用，也可以 用來(lái)接入故障信息子站。在組屏?xí)r，錄波單元與錄波管理機(jī)可以一一對(duì)應(yīng)，也可以用一臺(tái)錄波管理 機(jī)接入多個(gè)錄波單元實(shí)現(xiàn)集散式結(jié)構(gòu)。由于錄波單元與錄波管理機(jī)都提供 的是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口，用戶也可以根據(jù)自己的需要選擇接入方式。如圖所示為ZH-3嵌入式電力故障錄波分析裝置的組屏圖，屏柜內(nèi)裝 有一個(gè)5U 19 錄波單元主機(jī)箱、一個(gè) 6U 19 管理機(jī)機(jī)箱、一個(gè) 4U 19 傳感器機(jī)箱、一臺(tái)

19、以太網(wǎng)交換機(jī)、一臺(tái) 80列打印機(jī)。錄波單元主機(jī)箱內(nèi)含 高性能32位高速浮點(diǎn) DSP + 32位嵌入式CPU組成的錄波單元。管理機(jī)機(jī) 箱內(nèi)含一臺(tái)高性能工控機(jī)和12.1 TFT液晶顯示器，錄波單元主機(jī)箱機(jī)箱為封閉式背插結(jié)構(gòu)，操作方便并提高了抗電磁干擾能力。傳感器機(jī)箱由PT、CT和直流電壓/電流隔離變送器板組成。裝置的所有組成部分安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)，機(jī)柜為全圭寸閉結(jié)構(gòu)，在機(jī)柜前面設(shè)有密圭寸玻璃門。裝置的進(jìn)出 線由柜底進(jìn)出，柜內(nèi)兩側(cè)端子排接模擬量、開(kāi)關(guān)量、告警信號(hào)、對(duì)時(shí)信號(hào) 及電源輸入等，詳見(jiàn)屏后端子排圖。7.2.2 裝置硬件原理7.2.2.1 錄波單元錄波單元由一片 32bit高速浮點(diǎn)數(shù)字處理器(

20、DSP)和一片32位嵌入式CPU 組成，一片DSP實(shí)現(xiàn)多達(dá)80路模擬量和160路開(kāi)關(guān)量的接入，完成信號(hào)的 采集、啟動(dòng)計(jì)算、啟動(dòng)判斷及數(shù)據(jù)傳輸。DSP從 FPGA賣取采樣數(shù)據(jù)和時(shí)標(biāo)，保存于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器 SDRAM中，并將數(shù)據(jù)打包后傳輸給CPU錄波單元中高速32bit浮點(diǎn)CPU運(yùn)行高可靠性的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks，實(shí)現(xiàn)故障錄波的管理和控制以及對(duì)外通訊等功能，其結(jié)構(gòu)框圖如下:80路模擬量160路開(kāi)關(guān)量COM1COM2PRNLAN1LAN2LAN3RS485/422RS232打印口 以太網(wǎng)1以太網(wǎng)2 以太網(wǎng)3圖7.2.2.1 、錄波單元結(jié)構(gòu)框圖722.2 數(shù)字信號(hào)處理器DSP采用高性能浮點(diǎn) 32bi

21、ts數(shù)字信號(hào)處理器，為增強(qiáng)型HARVAR結(jié)構(gòu)，指令周期僅為10ns,其內(nèi)部具有2個(gè)并行運(yùn)算單元，1個(gè)協(xié)處理器。裝置采 用一片DSP完成80路模擬量和160路開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集和處理，摒棄了多DSP的結(jié)構(gòu)，避免了多DSP系統(tǒng)的DSP之間的同步控制要求，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。7.2.2.3 錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原理錄波數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)是系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一，本系統(tǒng)中采用獨(dú)創(chuàng)的錄波數(shù)據(jù)同步三存儲(chǔ)技術(shù)。第一級(jí)是將錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DSP板載的大容量 FLASH存儲(chǔ)器內(nèi)；第二級(jí)是將錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 32位嵌入式CPU板上配置的大容量 CF卡（選配）或微硬盤內(nèi)；第三級(jí)存儲(chǔ)是將錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在管理機(jī)配置的大容量硬盤內(nèi)，錄波三存儲(chǔ)數(shù)據(jù)流

22、圖如下：圖7.223、同步三存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)流722.4 信號(hào)采集原理裝置設(shè)計(jì)的信號(hào)采集速率不低于 10000次/秒，每通道采用獨(dú)立 ADC由 FPGA空制控制各通道的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換結(jié)果保存到FPGA內(nèi)部RAM中，在轉(zhuǎn)換完成后啟動(dòng)高速 DMA數(shù)據(jù)傳送。圖、信號(hào)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.2.3 裝置軟件原理ZH-3嵌入式電力故障錄波分析裝置的軟件系統(tǒng)包括三個(gè)完全獨(dú)立的子系 統(tǒng)，即錄波單元中的DSP軟件系統(tǒng)、嵌入式軟件系統(tǒng)和錄波管理機(jī)軟件系統(tǒng)。7.2.3.1 DSP 程序設(shè)計(jì)DSP軟件主要分為 3個(gè)部分：（1）初始化流程； 主程序流程；（3）中斷服 務(wù)程序流程。初始化流程：進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，并進(jìn)行上電后的首次自診斷

23、。系統(tǒng)RAM自診斷讀 取系統(tǒng)時(shí)間，預(yù)設(shè)置時(shí)間計(jì)數(shù)器初值主程序流程：進(jìn)行與據(jù)和故障錄波數(shù)據(jù)。CPU的通訊建立，接收 CPU的命令，傳送實(shí)時(shí)波形數(shù)中斷服務(wù)程序流程中斷服務(wù)過(guò)程主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測(cè)采集和實(shí)時(shí)故障判據(jù)算法、GPS寸時(shí)控制、錄波控制。733.2 VxWorks 程序設(shè)計(jì)32位CPU運(yùn)行在嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)VxWorks下，它由錄波中斷控制任務(wù)、錄波數(shù)據(jù)記錄、運(yùn)行日志記錄、格式轉(zhuǎn)換服務(wù)、通信服務(wù)、用戶 安全保密管理、存儲(chǔ)器管理、調(diào)試信息服務(wù)、定值管理、配線管理等多個(gè)并行子任務(wù)和模塊組成。軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖7.3.3.2 所示：圖733.2錄波單元軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖VxWorks操作系統(tǒng)是美國(guó)

24、WindRiver公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系 統(tǒng)（RTOS，是嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。它以其良好的持續(xù)發(fā)展 能力、高性能的內(nèi)核、良好的可靠性、卓越的實(shí)時(shí)性、以及友好的用戶開(kāi) 發(fā)環(huán)境，在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，被廣泛地應(yīng)用在通信、 軍事、航空、航天等高精尖技術(shù)及實(shí)時(shí)性要求高的領(lǐng)域中，如衛(wèi)星通訊、 軍事演習(xí)、彈道制導(dǎo)、飛機(jī)導(dǎo)航等。在美國(guó)的F 16、FA-18戰(zhàn)斗機(jī)、B-2隱形轟炸機(jī)和愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈上，甚至火星表面登陸的火星探測(cè)器上也使用到 了 VxWorks。7.3.3.3 管理機(jī)程序設(shè)計(jì)錄波管理機(jī)子系統(tǒng)運(yùn)行在Win dows 2000 Server 操作系統(tǒng)下，使用MS S

25、QLServer 2000數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)，它由主控界面、定值設(shè)置、配線編輯、波形 分析顯示、波形打印、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、發(fā)電機(jī)特性試驗(yàn)、調(diào)試信息瀏覽、實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)、以太網(wǎng)通信代理等模塊組成。錄波管理機(jī)提供對(duì)錄波單元的操作、 維護(hù)、管理界面等功能，各個(gè)模塊互相配合，組成一個(gè)統(tǒng)一工作的整體。錄波管理機(jī)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖7.3.3.3 所示：Windows 2000 Server、MS SQL Server 2000圖733.3錄波管理機(jī)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7.4功能設(shè)計(jì)ZH-3嵌入式電力錄波分析裝置主要功能有：暫態(tài)錄波功能、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能、 波形分析功能、保護(hù)動(dòng)作特性分析功能、連續(xù)穩(wěn)態(tài)記錄功能、通信功能、 實(shí)驗(yàn)功

26、能等。7.4.1 暫態(tài)錄波功能當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)錄波，記錄系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)前后各輸入量（電流、電壓、直流量、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等）的變化過(guò)程，記錄系統(tǒng)發(fā)生大擾動(dòng)的時(shí)刻：年、 月、日、時(shí)、分、秒、毫秒。7.4.1.1 錄波數(shù)據(jù)采樣及記錄方式數(shù)據(jù)記錄采用 A-B-C段方式，A、B、C段全部采用采樣值記錄，摒棄了傳統(tǒng) 的D、E低采樣率和有效值記錄段，大大地提高了數(shù)據(jù)的可分析性；模擬量 采樣及記錄方式如下圖所示：40ms 1000ms 可調(diào)，400ms10s可調(diào)，采樣最大可設(shè)600s，如故障A時(shí)段：系統(tǒng)大擾動(dòng)開(kāi)始前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間為 采樣頻率 10kHz、5kHz、2kHz、1kHz 可設(shè)。E時(shí)段：系統(tǒng)

27、大擾動(dòng)后初期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間 頻率同A段。C時(shí)段：系統(tǒng)大擾動(dòng)后中期的狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄時(shí)間 不消失，則可一直持續(xù)錄波。采樣頻率1kHz。t=00.000系統(tǒng)大擾動(dòng)開(kāi)始時(shí)刻圖741.1模擬量數(shù)據(jù)記錄時(shí)段順序741.2 不定長(zhǎng)錄波的實(shí)現(xiàn)(1) 非振蕩故障啟動(dòng)：第一次啟動(dòng)；有且僅有一次故障，按 A- B- C順序錄波；S點(diǎn)重新開(kāi)除A、B段外，如果正在錄波又出現(xiàn)一次啟動(dòng)，則錄波立即回到 始A B C順序錄波。(2) 自動(dòng)終止記錄條件同時(shí)符合如下條件時(shí)，則自動(dòng)停止記錄： 記錄時(shí)間3s ;所有啟動(dòng)量全部復(fù)歸。啟動(dòng)量及定值除高頻信號(hào)外，所有信號(hào)均可作為起動(dòng)量并可起動(dòng)錄波：相電壓和零序電壓突變量起動(dòng)；正序電壓

28、過(guò)/欠限、負(fù)序和零序電壓越限起動(dòng)；頻率越限起動(dòng)；主變中性點(diǎn)電流越限起動(dòng)；電流變差起動(dòng)；相電流突變量起動(dòng)；相電流、負(fù)序電流、零序電流越限起動(dòng)；開(kāi)關(guān)量變位起動(dòng)；長(zhǎng)期低電壓、低頻率起動(dòng)；手動(dòng)、遠(yuǎn)方起動(dòng)。7.4.2.1 啟動(dòng)定值定值整定及推薦值如下：交流電壓名稱單位整定范圍出廠推薦值備注相電壓突變量啟動(dòng)V(3% 20%)U n8%U n相電壓?jiǎn)J越限啟動(dòng)V(105% 130%)U n115%U n相電壓低越限啟動(dòng)V80%U95%U n90%U n零序電壓突變量啟動(dòng)V(3% 20%)3U0n8%(3U0 n)開(kāi)口三角電壓零序電壓?jiǎn)J越限啟動(dòng)V(1% 20%)3U0n10%3U0n開(kāi)口三角電壓電壓正序高越限啟

29、動(dòng)V(105% 130%)U n115%U n電壓正序低越限啟動(dòng)V80%Ur95%U n0.90%U n電壓負(fù)序越限啟動(dòng)V(3% 20%)U n8%U n自產(chǎn)零序電壓越限啟動(dòng)V3 (1%20%)Un3 10%U n自產(chǎn)3U0自產(chǎn)零序電壓突變啟動(dòng)V3 (3%20%)Un3 8%(3U0n)自產(chǎn)3U0交流電流相電流突變量啟動(dòng)A2%In30%In8%In相電流咼越限啟動(dòng)A(50% 130%)In110%In相電流1.5秒內(nèi)電流變差啟動(dòng)A5%100%20 %零序電流突變啟動(dòng)A2%In30%In8%In零序電流咼越限啟動(dòng)A2%In30%In10%I n零序電流1.5秒內(nèi)電流變差啟動(dòng)%5%100%20 %

30、電流負(fù)序越限啟動(dòng)A2%In30%In10%I n自產(chǎn)零序電流越限啟動(dòng)A3 (2%In 30%)In3 10%I n自產(chǎn)3I0自產(chǎn)零序電流突變啟動(dòng)A3 (2%In 30%)In3 8%In自產(chǎn)3I0直流通道直流突變量啟動(dòng)V(5% 40%)Z n20%Ud n直流咼越限啟動(dòng)V(105% 140%)Zn120%Ud n直流低越限啟動(dòng)V（70%95%）Zn80%Ud n頻率啟動(dòng)定值電壓頻率突變量啟動(dòng)0.1Hz0.01Hz 50Hz0.1Hz電壓頻率咼越限啟動(dòng)50.5Hz5Hz 150Hz50.5Hz電壓頻率低越限啟動(dòng)49.5Hz5Hz 150Hz49.5Hz開(kāi)關(guān)量開(kāi)關(guān)量判啟動(dòng)743系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)743.

31、1 波形實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接入裝置的交流電壓、電流，直流電壓、電流波形及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)， 及交流電壓、電流基波有效值及相角，并可在一、二次值間相互切換。743.2 相量圖實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)從所有交流模擬量通道中任意選取18個(gè)交流量顯示其相量圖，固定以第一個(gè)相量相位為基準(zhǔn)（相位為0 ），其它相量以它為參考，按相對(duì)于基準(zhǔn)相量的相位進(jìn)行繪制，并顯示相量的有效值和相角。一丄功鳧圖7.4.3.2 相量圖監(jiān)測(cè)切換到固建比例複式減老彎諧減"相星樣應(yīng)量哉功宰Z1綾電機(jī)機(jī)諦電壓血二S.OlhVZiJ.現(xiàn)11叫孑 A1瑟理機(jī)機(jī)諦電壓Jb = e.O0（kV24O.3-1娥電機(jī)機(jī)端電壓氐=E.OEkFWlEyfh29-1

32、#：電機(jī)機(jī)端電硫口 = O.O3kAZ；.5Ln 3UT磁;電機(jī)機(jī)端電硫毗=Q,00kA241. 43'" 3LT機(jī)電機(jī)機(jī)踹電說(shuō)氐=3O,0EkAl_12L27B7.4.3.3 序量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可任選三相電壓或三相電流，實(shí)時(shí)顯示正序、負(fù)序、零序有效值和相角743.4 功率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)選擇三相電壓、三相電流，實(shí)時(shí)顯示單相或三相無(wú)功功率、有功功率、視在功率值，當(dāng)電流為多分支時(shí)，可顯示多個(gè)分支功率和。744 波形分析功能7.441相量分析用CAAP2000分析軟件打開(kāi)錄波數(shù)據(jù)文件，可從所有交流模以通道中任意選 取18個(gè)交流量進(jìn)行相量顯示；支持兩種顯示模式，一種是“旋轉(zhuǎn)相量模 式”，即按每個(gè)

33、相量的實(shí)際相位進(jìn)行繪制，所有交流量在相量圖中都是旋 轉(zhuǎn)相量。另一種為“參考相量模式”，固定以第一個(gè)相量的相位為基準(zhǔn)(相 位為0 )，其它相量以它為參考，按相對(duì)于基準(zhǔn)相量的相位進(jìn)行繪制。被 選擇相量的排列順序可以調(diào)整，通過(guò)調(diào)整選擇量的順序，來(lái)設(shè)定在“參考 相量模式“下的基準(zhǔn)相量。7.4.4.2 序量分析用CAAP分析軟件打開(kāi)錄波數(shù)據(jù)文件，任意選取三相電壓或三相電流，裝置能顯示其正序、負(fù)序、零序的相量圖。7.4.4.3 諧波分析具有兩種諧波分析方式，一種是顯示諧波表格，即計(jì)算并顯示各種次諧波 的含量值及該諧波含量相對(duì)于基波的百分比；另一種是諧波曲線方式，顯 示各次諧波含量隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線。A、

34、B段采樣率如設(shè)為 10kHz，諧波分析的最高次數(shù)可為 99次。7.4.4.4 阻抗分析支持三種阻抗分析模式，可以在阻抗平面上顯示A相、B相或C相的阻抗軌跡，可以設(shè)置阻抗邊界。(1) Uy/(Iy ©。)：適用于輸電線路的接地阻抗分析，需用到線路的正序和零序序參數(shù)，可選擇顯示的相，式中：丫 A，B,C。 Uy/2 :選擇三相電壓和三相電流，可以分析機(jī)端測(cè)量阻抗，或變壓器各側(cè)測(cè)量阻抗。(3) U /I :選擇三相中 AB BC CA中的兩相作兩相電壓差、兩相電流差 進(jìn)行阻抗計(jì)算?？煞治鲚旊娋€路的相間測(cè)量阻抗，也可分析發(fā)電機(jī)機(jī)端、 變壓器各側(cè)的相間測(cè)量阻抗，式中：AB, BC,CA。(4)

35、 阻抗分析邊界設(shè)置：阻抗分析邊界可選擇成直線也可選擇圓特性。選擇直線特性時(shí)，用戶設(shè)定a，b之值，直線方程為：y ax b ；選擇圓特性時(shí),2 2 2用戶設(shè)定a，b，值，圓的方程為：(X a) (y b) 。時(shí)"誦?.血a-4.0OJ01I-機(jī)喘電流r扒瑞專i£rb l.=3 瑞申;L=, (5119 MM J3J.7 3CT.fi3PM Z1LDJ 3MT2聞吊葉刃h：C- M 聞 右-EDDi記 兩 毘右北標(biāo)時(shí)間蓋：7fl.n ni豈前釆畀點(diǎn);玄-；,t-l.蘇-；5科7 1蛙4S 中 濟(jì)工匕 rr- n. noo2Ak Fr-貳圖電I囲熄示所有貓3£1FMI

36、g| filslju懸毎:円迢退匕dCAAP200D 左光蓉】0時(shí)5吩刑曬M6D0W 石光棘旳班呀咖0応蹴COM砂左右光麗闔差“飯林少立腳暫一二 互f 1劇通出匸也班;i FH 二頁(yè)！應(yīng) I歸S3(匕：空君/)芒査巨I工真(!)廿皆也 酋世)譽(yù)肋H)圖744.5 非周期分析7.445非周期分析故障后電流可以表達(dá)為i(t)Io山代皿ImSin( t )，式中I。為恒定直流分量起始值，Id0為非周期分量起始值，Td為非周期分量衰減時(shí)間常數(shù)。裝置采用兩周波數(shù)據(jù)窗的最小二乘擬合算法，計(jì)算并顯示所選擇通道的1 0 , 1 d0 , Td 值。7.4.4.6直流量數(shù)字濾波 選擇一個(gè)直流通道，顯示數(shù)字低通濾波后的通道曲線波形。該分析功能主要是針對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流等直流接入量，經(jīng)過(guò)整 流后的勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流含有高次諧波量，不經(jīng)模擬低通濾波而直接接 到裝置進(jìn)行錄波，能夠真實(shí)地再現(xiàn)含有高次諧波的直流量原始波形。但有 時(shí)為了更好地觀察波形中的直流分量，又需要得到濾波后的直流電壓、電 流波形，因此裝置提供了數(shù)字低通濾波分析功能。裝置采用Hamming窗數(shù)字低通濾波算法，截止頻率及濾波器長(zhǎng)度