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1、国 电 南 自DRL600/WFBL-1系列微机型电力系统故障录波装置技术说明书国电南京自动化股份有限公司南京南自新电自动化系统有限公司安 全 声 明为保证安全、正确、高效地使用装置，请务必阅读以下重要信息：(1) 装置的安装调试应由专业人员进行；(2) 装置上电使用前请仔细阅读说明书，应遵照国家和电力行业相关规程，并参照说明书对装置进行操作、调整和测试，如有随机材料，相关部分以资料为准；(3) 装置上电前，应明确连线与正确示图相一致；(4) 装置应该可靠接地；(5) 装置施加的额定操作电压应该与铭牌上标记的一致；(6) 严禁无防护措施触摸电子器件，严禁带电插拔模件；(7) 接触装置端子，要防
2、止电触击；(8) 如要拆装装置，必须保证断开所有地外部端子连接，或者切除所有输入激励量，否则，触及装置内部的带电部分，将可能造成人身伤害；(9) 对装置进行测试时，应使用可靠的测试仪；(10) 请勿随意修改各配置文件，为了保证录波软件的正确性和完整性，在MMI模块内均备份了该工程的数据配置文件和安装程序，配置文件如有修改，请立刻更新，便于在发生问题时能够及时恢复；(11) 由于本装置的MMI模块是windows2000平台，为了保证装置能够安全的运行，请勿在MMI模块内安装其它任何应用软件；(12) 详细的使用维护说明请参见“使用说明书”。15目 次1.主要技术指标11.1额定参数：11.2功
3、率消耗11.3过载能力11.4录波通道容量11.5模拟量线性工作范围11.6采样频率21.7开关量分辨率21.8谐波分析率21.9测距精度21.10录波启动方式21.11录波记录31.12录波存储及输出方式41.13GPS对时52.原理说明62.1硬件结构及功能62.2模拟量启动原理92.3组网结构级数据远传123.产品组成133.1录波装置133.2组屏（柜）134.产品维护144.1常见故障的处理144.2录波处理145.订货须知15主要技术指标1. 主要技术指标1.1 额定参数：工作直流电源：DC220V/110V20； 纹波系数不大于5辅助交流电源：AC220V20；频率50Hz0.5
4、Hz交流电压回路: Un 63.5V/110V；交流电流回路: In 5A/1A；额定频率：50Hz；转子直流电压：0V3000V/0V6000V；转子直流电流：0100mV（由分流器提供）、05V/420mA（由变送器提供）；开关量输入为无源空接点输入。1.2 功率消耗交流电压回路不大于1VA/相（额定电压下）；交流电流回路不大于0.5VA/相（额定电流下）；直流电源回路不大于80W；辅助交流回路不大于500W。1.3 过载能力交流电流回路2倍额定电流，连续工作10倍额定电流，允许工作10s40倍额定电流，允许工作1s交流电压回路2倍额定电压，连续工作直流电源回路80120额定电压，连续工作
5、1.4 录波通道容量模拟量输入通道24/48/72/96路，开关量输入通道48/96/144/192路；1.5 模拟量线性工作范围电压回路：0.1V150V电流回路：0.1A100A1.6 采样频率同步采样频率：AB阶段不低于2400Hz；1.7 开关量分辨率开关量分辨率：1ms；1.8 谐波分析率谐波分析率：19次；1.9 测距精度直接接地短路误差小于5；1.10 录波启动方式录波启动方式包括模拟量启动、开关量启动和手动启动三种基本形式。l 手动启动：人工启动故障录波装置，可就地或远方启动。l 开关量启动：开关量可任意设定为变位启动、开启动、闭启动或不启动。l 模拟量启动：除高频信号外，任一
6、路模拟量均可作为启动量，主要概括如下：a、 电压各相、零序电压、直流电压突变量启动b、 电压各相、正序、负序和零序电压、直流电压越限启动c、 主变中性点零序电流越限启动d、 电流各相、零序电流、直流电流突变量启动e、 电流各相、负序和零序电流、直流电流越限启动f、 10%电流变差启动g、 频率越限、频率变化率启动h、 过激磁启动（针对变压器）i、 负序功率增量方向（针对变压器）1.11 录波记录t系统大扰动开始时刻DBACA时段：系统大扰动开始前的状态数据，输出原始波形（采样率大于4800Hz），记录时间0.12S到0.5S可调，调节步长0.02秒。默认（4800Hz/0.12S）。B时段：系
7、统大扰动后初期的状态数据，输出原始记录波形（采样率大于4800Hz），记录时间0.1S到0.3S可调调节步长0.02秒。默认（4800Hz/0.2S）。C时段：系统大扰动的中期状态数据，输出低采样率的原始波形（采样率600Hz），记录时间3S。D时段：系统动态过程数据，每0.1S输出一个工频有效值，记录时间20S。如果D时段20S记录结束后启动量依然没有复归，新开文件按照D时段记录10min，如果10min记录满启动量依然没有复归，追加10min，最多追加20min文件结束。l 记录方式1. 启动条件符合任一模拟量启动或开关量启动条件，按ABCD时段顺序执行。2. 新启动新启动是指：A突变量启
8、动；B断路器跳合闸信号启动。a. 在已经启动记录的B阶段过程中，如遇新启动，则继续延长B阶段（B1），从新启动点按BCD执行（B1C1D1）；新启动D1BAC1B1b. 在已经启动记录的C阶段过程中，如遇新启动，则按ABCD执行（A1B1C1D1）；已经记录的C阶段数据和A1阶段数据重复的用A1阶段数据替换，已经记录的C阶段数据时间小于A1阶段的全部用A1阶段数据替换，A1阶段记录时间自动减少。新启动（CA1）D1BAB1CC1A1新启动（CA1）D1BAB1C1A1c. 在已经启动记录的D阶段过程中，如遇新启动，则结束本文件，新开录波文件按ABCD执行（A1B1C1D1）。新启动DBACD1
9、B1C1A1文件1文件2l 连续记录如果启动量一直不复归同时又不满足新启动条件，则后续录波每个文件按照DDD连续记录，每个D阶段10min。l 自动终止条件1. 同时满足C阶段结束、所有启动量复归2. 同时满足第一个D阶段记录满20S，所有启动量复归3. 同时满足第二个文件及后续文件D阶段每记录满10min，所有启动量全部复归l 单个文件限制1. 容量限制：10M，针对B阶段较多；2. 录波阶段限制：20个录波阶段切换。当单个文件限制满足时录波仍在进行，则重新开新文件按记录方式录波。1.12 录波存储及输出方式l 自动存于录波CPU模块的硬盘中，可存储不少于350个波形文件，循环覆盖；l 自动
10、镜像储存于MMI模块的硬盘中，存储波形文件的数量受硬盘大小限制；l 监控管理模块为数据远方传输开辟独立的存储空间，并共享在FTP服务器上，远方的技术管理部门可通过FTP像在本地一样，方便、快捷、可靠的查看和传输文件；l USB移动存储介质； l 以太网通讯输出；l MODEM通讯输出；l 打印输出。1.13 GPS对时PPM、PPS串口通讯、IRIG-B。原理说明2. 原理说明2.1 硬件结构及功能DRL600/WFBL-1系列微机型电力系统故障录波装置采用多CPU并行处理的分布式主从结构，可分为模拟量采集模块、开关量隔离模块、录波主机模块和MMI模块4部分。模拟量变换模块开关量隔离模块采集板
11、辅助信号板CPU板DSP存储器CPUMMI板存储器CPU电源1电源2以太网以太网2以太网1DRL600的硬件系统结构图模拟量采集模块由小CT、PT、直流采集模块、16位A/D及FPGA组成，将强电信号转换成弱电信号，然后进行模数转换，最终将数字数据传送给DSP。开关量隔离模块由阻容元件及光电隔离器组成，完成开关量信号的隔离变换。录波CPU模块为DSPCPU主从结构，独立工作电源。其采用高性能的32位嵌入式微处理器系统，两级Watchdog电路，完善的软、硬件自检功能；数据计算采用高速DSP。多DSP与CPU之间采用FPGA以及工业级总线交换录波数据，极大程度地解决了大容量数据流交换的“瓶颈”。
12、录波CPU模块自带大容量存储器，直接独立的进行录波记录与存储，录波完全不倚赖MMI模块及网络，极大的提高了录波的可靠性。录波CPU模块还设置了百兆光纤以太网接口，支持IEC61850协议，可方便实现数字化变电站的建设。MMI模块也采用32位嵌入式微处理器系统，独立工作电源，配有800600分辨率的大屏幕真彩液晶显示器，并具有Windows的图形化界面。MMI模块通过以太网总线与录波CPU模块交换数据，完成监控、通讯、管理、波形分析及录波记录的镜像备份双存储。录波CPU模块和MMI模块既紧密相关相互联系，又在软、硬件上相互独立运行，互不依赖互不干扰；既独立可靠迅速的进行了录波记录与多存储，又做到
13、了监控、通讯、管理及波形分析，还完成了录波记录的备份存储。因此DRL600微机型电力系统故障录波及测距装置不再需要另配后台机，从而从根本上避免了因后台机或网络不稳定而使整个录波器无法正常工作。2.1.1 模拟量采集模块模拟量采集模块由FPGA、高精度16为A/D、高精度录波专用CT、PT及直流采集模块组成。完成了模拟量的隔离、采集、模数变换。2.1.2 开关量隔离模块开关量隔离模块采用了高精度宽温军用级阻容元件及光电隔离器，稳定可靠，可直接采集110/220V开关量信号。2.1.3 录波CPU模块录波CPU模块以高性能的32位嵌入式微处理器系统及工业级总线为核心，包括DSP部分和CPU部分。A
14、. DSP部分DSP部分由高性能的DSP芯片及FPGA构成，完成付氏变换及相关量的计算，同时判断是否启动录波，并把采集的时实数据发送给主CPU，同时也接收主CPU的命令。为了更好的与数字化变电站接口，DSP部分还设有百兆光纤以太网接口，由DSP及FPGA完成控制，接收光CT、光PT的数字通信。B. CPU部分CPU部分以高性能的32位嵌入式微处理器系统为核心，采用ALLINONE设计，将几乎全部的PC计算机的标准设备集成于一块模板上。正常运行情况下，将DSP传送的采样数据存于指定的RAM区中，循环刷新，同时穿插进行硬件自检等工作，并向MMI模块传送实时稳态数据。一旦启动条件满足，则按故障记录时
15、段的要求，进行数据记录，同时启动相关信号继电器及装置面板信号灯。录波数据文件就地存放于CPU部分自带的大容量存储器，并自动上传至MMI模块进行备份存储，MMI模块将录波数据文件分两个区域进行镜像双存储。软件上采用了VxWorks嵌入式操作系统，实时性好、效率高、性能强、系统资源占用小，解决了高速记录与缓存有限之间的矛盾，做到了真正的高速实时录波2.1.4 辅助信号板该板将装置运行、录波、自检等状态量输出，包括录波动作信号接点输出，各种运行状态的灯光信号输出。灯光信号输出直接显示于面板，直观、明了地显示运行工况：a、 运行b、 数据c、 正在录波d、 录波信号正常运行时，运行灯闪烁；内部数据交换
16、时，数据灯闪烁；启动录波时，点亮录波信号灯和正在录波灯；录波过程结束，正在录波灯自动熄灭，录波信号灯直到人工按复归按钮熄灭；2.1.5 MMI模块MMI模块采用嵌入式32为处理器，配有800600分辨率的大屏幕真彩液晶显示器，并具有Windows的图形化界面。监控管理模块通过Ethernet内部总线与录波主机模块交换数据，完成监控、通讯、管理、波形分析、稳态录波及录波记录的镜像备份双存储。A. 稳态录波功能MMI模块将录波CPU模块传送过来的实时稳态数据写入数据库，将最新数据保留4天，对过期数据进行删除。MMI模块还对用户提供数据库的按时段查找，并将提出的数据自动转换为COMTRADE格式文件
17、，供用户使用。B. 故障录波数据波形的分析、管理该功能用来查看故障数据文件，将二进制数据转化为可视化波形曲线，计算派生数据，以实现对故障波形分析。 标明录波启动时间：故障发生时刻。 标注故障性质：模拟量启动方式或某开关量启动。 图形编辑与分析：a、电压、电流的幅值、峰值、有效值分析；b、电压、电流波形的滚动、放大、缩小、比较； 输出打印录波分析报告：包括录波文件路径名、启动时间、启动方式、模拟量波形、开关量动作情况等； 录波文件管理：存取、拷贝、删除、排序等； 序电压/电流的分析、显示； 谐波分析； 有功功率、无功功率、阻抗分析： 有效值计算与分析 故障测距C. 实时监视功能 实时数据监视：系
18、统正常工作时，实时监测每个通道的幅值、相位并形成实时向量监测图，并可对每个设备的有功、无功、正序、负序和频率进行实时监测。 密码管理：系统设置了授权密码管理，密码设置可创建、修改和删除。 修改定值：各项启动的投退及定值整定，开关量启动投退及启动方式整定。 修改时钟：在没有GPS对时情况下，可修改装置自身的时钟，使录波主机模块与监控管理模块人工对时。 手动录波：用于检查维护装置整体的运作状态。 通信远传：录波文件集中通过监控管理模块远传。2.2 模拟量启动原理2.2.1 过流启动启动原理：启动反应工频电流过量。启动动作判据：I式中 I -相电流（A、B、C），零序电流，负序电流-启动动作阈值2.
19、2.2 过压启动启动原理：启动反应工频电压过量。启动动作判据：U式中 U -相电压（A、B、C），正序电压，负序电压，零序电压-启动动作阈值2.2.3 欠压启动启动原理：启动反应工频电压欠量。启动动作判据：U或|I|式中 U -相电压（A、B、C），零序电压 I -相电流（A、B、C），零序电流-启动动作阈值-启动动作阈值2.2.5 1.5秒内10%电流变差启动（振荡）启动原理：装置通过测定相电流Ia在1.5秒内的变化量。启动动作判据：式中 Imax -1.5秒内电流的最大值Imin -1.5秒内电流的最小值Iver -1.5秒内电流的平均值-启动动作阈值(推荐采用0.1)2.2.6 频率越限
20、启动启动原理：该启动主要用于频率异常，频率越限启动通过Ub进行计算。启动动作判据：过频：fh；低频：fhUb10V（门槛电压）式中 fh -系统频率、-启动动作阈值2.2.7 频率变化率启动df/dt0.1Hz/s2.2.8 过激磁启动启动原理：启动反应发电机或变压器过激磁启动动作判据：U/F式中 U -线电压标么值 F -频率标么值 -启动动作阈值2.2.9 负序功率增量方向启动负序增量方向启动主要反映发电机或变压器的不对称故障。启动原理：变压器发生内部不对称故障时，必有负序功率输出；当系统发生不对称故障或不对称负荷时，负序功率一定是由外部系统流入变压器。所以该启动采用故障分量负序电压 和故
21、障分量负序电流 构成的负序增量方向启动。 故障分量负序功率定义如下： 式中-负序电压故障分量-负序电流故障分量的共轭相量-负序方向继电器的灵敏角,这里取=动作判据为：U2I2即：同时满足 P2/3式中-启动动作P2阈值-启动动作U2阈值-启动动作I2阈值动作最大灵敏角为，动作区为。2.3 组网结构级数据远传DRL600/WFBL-1系列微机型电力系统故障录波系统的网络拓扑图如下：录波装置设有工业以太网接口，直接支持基于TCP/IP的联网。录波数据采用FTP服务器的型式远传至调度。子网2 子网1 监控系统电信公共网调度系统1#柜MODEMn#柜MODEMMODEM2#柜产品组成3. 产品组成3.
22、1 录波装置录波装置采用19英寸宽、12U高的背插式结构的一体化机箱，前面板采用整面板设计，如上图。面板美观大方，灯光信号指示一目了然。3.2 组屏（柜）DRL600微机型电力系统故障录波及测距装置一般以组屏（柜）成套形式供货，屏（柜）采用2260（2360）mm800mm600（800、550）mm标准外形尺寸。产品维护4. 产品维护4.1 常见故障的处理4.1.1 频繁启动频繁启动故障一般是定值设置不当造成的。可根据故障报告判断是由那一通道引起的，然后将定值适当调整，重新设置即可。4.1.2 不能录波该故障一般由两个原因造成：1 参数、定值设置不当。应重新校对参数，重新设置相应通道的各项定
23、值。2 通道电气连接不当在调整了定值后仍然不起动录波，可进行手动录波，然后进行波形分析。若相应通道无正常波形，则该通道不正常，原因可能是接线不好或接错线等原因。4.1.3 电源故障若整机掉电，应检查供电电源及各个空气开关是否完好。4.2 录波处理启动录波时，录波信息灯会被点亮，同时“录波启动”信号开出接点闭合，利用面板上的复归按钮将信号复归，并及时通知相关部门取走录波数据。注：详细的使用维护说明见“使用说明书”订货须知5. 订货须知为确保DRL600微机型电力系统故障录波及测距装置的工程设计和成功投运，敬请用户定货时提供以下资料及参数：1) 系统主接线图，保护配置图；2) 模拟量的类型或名称、额定值、数量；3) 开关量的接入形式、名称、数量；4) 直流电源、交流电源的额定参数；5) 屏（柜）体尺寸与颜色；6) 通讯方式及规约；7) 特殊功能要求和设备要求。中国南京 南自新电自动化系统有限公司 地址：南京市新模范马路38号 邮编：210003 电话：（025）83421394、834187003229、3230、3226 （025）83464008、83532066、83420680 传真：（025）83464008、83532067 网址：http:/www.sac- E-mail:nzxdsac-