1、第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院1/452021/6/161變電站綜合自動化變電站綜合自動化原理與系統原理與系統主講：主講：黃黃 勇勇 教材：變電站綜合自動化原理與系統 張惠剛 編著 中國電力出版社第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院2/452021/6/162第第5章章 變電站微機故障錄波變電站微機故障錄波 引子引子微機故障錄波原理微機故障錄波原理微機故障錄波實例微機故障錄波實例 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院3/452021/6/163引子引子1:電力系統運行過程中遇到的一

2、些問題：電力系統運行過程中遇到的一些問題： 作為線路的運行部門作為線路的運行部門最不愿聽到或最頭疼的莫過于最不愿聽到或最頭疼的莫過于接到調度部門接到調度部門“某線路跳閘某線路跳閘”的通知，的通知，但輸電線路固但輸電線路固有的有的“點多、面廣、線路長和運行條件惡劣點多、面廣、線路長和運行條件惡劣”的特點，的特點，決定了線路運行部門時常要接到這樣的電話。決定了線路運行部門時常要接到這樣的電話。如何組織事故巡視？如何組織事故巡視？如何盡快找到故障點？如何盡快找到故障點？第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院4/452021/6/164電力系統運行過程中遇到的一些問題

3、：電力系統運行過程中遇到的一些問題：引子引子2:作為繼保部門來說，所關心的是：作為繼保部門來說，所關心的是：如何在事故發生后，如何在事故發生后，查找事故的起因；查找事故的起因；事故發展過程中各微機保護設備的動作行為正確與否；事故發展過程中各微機保護設備的動作行為正確與否；保護定值整定是否恰當；保護定值整定是否恰當；事故對相關電氣設備的沖擊；事故對相關電氣設備的沖擊；區域性事故對全網和全系統的影響如何；區域性事故對全網和全系統的影響如何；如何根據事故發生情況來調整系統的運行方式等等。如何根據事故發生情況來調整系統的運行方式等等。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息

4、學院5/452021/6/165 準確的數據是故障定點的保障：準確的數據是故障定點的保障： 解決之道解決之道1 為了提高故障的準確定位，在為了提高故障的準確定位，在110kV及以上變電站大部及以上變電站大部分都裝有電力系統故障動態記錄裝置，即故障錄波器。分都裝有電力系統故障動態記錄裝置，即故障錄波器。故故障錄波器的整定值要求其測距誤差不大于障錄波器的整定值要求其測距誤差不大于5%（或（或2km）且）且無判相錯誤無判相錯誤，并能準確記錄故障前后的電壓、電流量，這，并能準確記錄故障前后的電壓、電流量，這給故障巡視提供了詳實的第一手資料。給故障巡視提供了詳實的第一手資料。而裝置提供資料的準確與否決定

5、于以下而裝置提供資料的準確與否決定于以下4個方面：個方面： 裝置的接線是否正確；裝置的接線是否正確； 裝置的定值整定是否準確，這決定于線路參數的測量、裝置的定值整定是否準確，這決定于線路參數的測量、定值的計算和定值的整定；定值的計算和定值的整定； 線路進行改造后是否再次進行了核相，線路參數測量，線路進行改造后是否再次進行了核相，線路參數測量，計算定值并進行整定。計算定值并進行整定。 線路跳閘后是否進行事故分析，并對裝置的定值進行線路跳閘后是否進行事故分析，并對裝置的定值進行校核和調整，這一點是今后裝置能否準確定位的關鍵。校核和調整，這一點是今后裝置能否準確定位的關鍵。第 5 章 變電站微機故障

6、錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院6/452021/6/166 細致的分析是故障定點的關鍵：細致的分析是故障定點的關鍵： 解決之道解決之道2線路發生故障后，盡管到達故障點的時間越短，故障檢線路發生故障后，盡管到達故障點的時間越短，故障檢出的成功率越高。出的成功率越高。但是，接到調度命令后決不能盲目地立即但是，接到調度命令后決不能盲目地立即巡線，而應一邊及時召集必要的事故巡視人員做巡線的有關巡線，而應一邊及時召集必要的事故巡視人員做巡線的有關準備，一邊利用較短的時間，收集索要事故數據并進行全面準備，一邊利用較短的時間，收集索要事故數據并進行全面細致的故障分析。細致的故障分析。首先應在

7、線路臺賬上對故障進行定位。首先應在線路臺賬上對故障進行定位。向調度索要有關向調度索要有關線路跳閘時的故障錄波器或微機保護的故障測距、相位、有線路跳閘時的故障錄波器或微機保護的故障測距、相位、有關電壓、電流量及保護動作情況。根據故障測距數據，在線關電壓、電流量及保護動作情況。根據故障測距數據，在線路臺賬上對故障進行定點，按照裝置測距誤差路臺賬上對故障進行定點，按照裝置測距誤差5%10%的比的比例（一般按例（一般按10%掌握）在臺賬上確定故障區間，還應結合以掌握）在臺賬上確定故障區間，還應結合以往線路跳閘的經驗數據進行部分修正。往線路跳閘的經驗數據進行部分修正。其次應對可能的故障進行定性。其次應對

8、可能的故障進行定性。這一點很重要也很難，這一點很重要也很難，需要靈活運用事故數據分析、豐富的事故查找經驗，掌握準需要靈活運用事故數據分析、豐富的事故查找經驗，掌握準確的現場情況，并應經集體商定。根據保護及自動裝置的動確的現場情況，并應經集體商定。根據保護及自動裝置的動作情況及反映的故障前后的電壓、電流量的數值進行簡單定作情況及反映的故障前后的電壓、電流量的數值進行簡單定性，才可以對區域外故障或本線路故障進行區分。性，才可以對區域外故障或本線路故障進行區分。 電力線路發生短路是出現最電力線路發生短路是出現最多的一種故障形式。多的一種故障形式。中性點直接中性點直接接地的電網中，以單相接地短路接地的

9、電網中，以單相接地短路的故障最多，約占全部短路故障的故障最多，約占全部短路故障的的90%左右，其次是兩相接地故左右，其次是兩相接地故障。障。兩相接地短路故障的特點是：兩相接地短路故障的特點是：出現較大的零序接地電流，故障出現較大的零序接地電流，故障相的電壓降低較多，故障相的電相的電壓降低較多，故障相的電流增大較多。流增大較多。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院7/452021/6/167 詳盡、真實、統一時標的數據是事故后分析的關鍵詳盡、真實、統一時標的數據是事故后分析的關鍵 解決之道解決之道3在電力系統發生事故后，為了對系統的暫態過程進行分在電力系統發生

10、事故后，為了對系統的暫態過程進行分析，判別事故發生的原因，進行事故重現等處理，詳盡、真析，判別事故發生的原因，進行事故重現等處理，詳盡、真實的數據是基礎。實的數據是基礎。由于事故分析時，可能考慮到高次諧波的由于事故分析時，可能考慮到高次諧波的影響或需要利用故障時某些特殊的高次諧波量進行事故分析，影響或需要利用故障時某些特殊的高次諧波量進行事故分析，根據來奎斯特采樣定理的定義，這種數據的采樣頻率必須是根據來奎斯特采樣定理的定義，這種數據的采樣頻率必須是大于所考慮的最高有效次諧波頻率的兩倍，如果考慮計算精大于所考慮的最高有效次諧波頻率的兩倍，如果考慮計算精度，頻率應當更高。因此有效的數據應當是滿足

11、一定采樣頻度，頻率應當更高。因此有效的數據應當是滿足一定采樣頻率的真實采樣點數據，而不是有效值的采樣點。率的真實采樣點數據，而不是有效值的采樣點。 同時，由于系統中存在多個微機自動裝置，裝置在事故同時，由于系統中存在多個微機自動裝置，裝置在事故時的動作次序是判別自動裝置動作正確性的關鍵。時的動作次序是判別自動裝置動作正確性的關鍵。要進行動要進行動作次序的判別，對自動裝置出口狀態的判別、出口時間的記作次序的判別，對自動裝置出口狀態的判別、出口時間的記錄又必須足夠詳細。錄又必須足夠詳細。因此，當電力系統發生事故時必須有一套能夠真實記錄因此，當電力系統發生事故時必須有一套能夠真實記錄故障發生前后系統

12、各種模擬、開關狀態量的裝置。故障發生前后系統各種模擬、開關狀態量的裝置。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院8/452021/6/1685.1 微機故障錄波原理微機故障錄波原理 一、故障錄波器的概念：一、故障錄波器的概念： 二、故障錄波器的作用：二、故障錄波器的作用： 故障錄波器是電力系統發生故障及振蕩時能自動記錄的故障錄波器是電力系統發生故障及振蕩時能自動記錄的一種裝置，它可以記錄因一種裝置，它可以記錄因短路故障、系統振蕩、頻率崩潰、短路故障、系統振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰電壓崩潰等大擾動引起的系統電流、電壓及其導出量，如有等大擾動引起的系統電流、電壓及其導

13、出量，如有功、無功以及系統頻率的全過程變化現象。主要用于檢測繼功、無功以及系統頻率的全過程變化現象。主要用于檢測繼電保護與安全自動裝置的動作行為，了解系統暫態過程中系電保護與安全自動裝置的動作行為，了解系統暫態過程中系統中各電參量的變化規律，校核電力系統計算程序及模型參統中各電參量的變化規律，校核電力系統計算程序及模型參數的正確性。數的正確性。 電力系統故障錄波分析產品素有電力系統故障錄波分析產品素有“電力黑匣子電力黑匣子”之稱，之稱，是電力系統進行故障分析的基本工具，對于正確評判繼電保是電力系統進行故障分析的基本工具，對于正確評判繼電保護及安全自動裝置動作行為、確定故障原因、及早排除故障、護

14、及安全自動裝置動作行為、確定故障原因、及早排除故障、恢復正常運行起到了關鍵的作用，因此對保證電力行業的安恢復正常運行起到了關鍵的作用，因此對保證電力行業的安全可靠運行具有十分重要的意義。全可靠運行具有十分重要的意義。故障錄波裝置已成為分析故障錄波裝置已成為分析系統故障的重要依據。系統故障的重要依據。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院9/452021/6/169電力故障錄波器的基本作用（表述電力故障錄波器的基本作用（表述2）v 正確分析事故原因并研究對策，同時可正確清楚的了解系正確分析事故原因并研究對策，同時可正確清楚的了解系統的情況，及時處理事故；統的情

15、況，及時處理事故；v 根據所錄取的波形圖，可以正確評價繼電保護和自動裝置根據所錄取的波形圖，可以正確評價繼電保護和自動裝置工作的正確性，特別是對轉換性故障更是如此；工作的正確性，特別是對轉換性故障更是如此；v 根據錄波圖中示出的零序電流值，可以較正確的給出故障根據錄波圖中示出的零序電流值，可以較正確的給出故障地點范圍，便于尋找故障點；地點范圍，便于尋找故障點；v 分析研究振蕩規律；分析研究振蕩規律；v 分析錄波圖可以發現繼電保護和自動裝置缺陷；分析錄波圖可以發現繼電保護和自動裝置缺陷；v 借助錄波器，可實測系統參數以及監視系統的運行狀態。借助錄波器，可實測系統參數以及監視系統的運行狀態。第 5

16、 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院10/452021/6/1610電力系統對故障錄波器的應用和要求電力系統對故障錄波器的應用和要求 電力系統的動態過程是瞬息萬變和無序的，隨著環保的約電力系統的動態過程是瞬息萬變和無序的，隨著環保的約束，坑口電廠大容量機組的長距離送電將顯著影響電網的穩定束，坑口電廠大容量機組的長距離送電將顯著影響電網的穩定性；性；而跨區聯網使電網的動態行為更加復雜，局部故障可能波而跨區聯網使電網的動態行為更加復雜，局部故障可能波及大范圍停電；及大范圍停電；缺電局面和近期開展的電力市場，使設備的運行接近熱容缺電局面和近期開展的電力市場，使設備的運行

17、接近熱容量；量；系統的擴容等因素增加了運行條件的不可預知性。系統的擴容等因素增加了運行條件的不可預知性。隨著大機組、超高壓電網的發展，電力行業對安全可靠運隨著大機組、超高壓電網的發展，電力行業對安全可靠運行越來越重視，我國電力部門技術規范規定：行越來越重視，我國電力部門技術規范規定：110KV及以上電及以上電壓等級變電站，壓等級變電站，125MW及以上發電廠必須安裝故障錄波分析及以上發電廠必須安裝故障錄波分析裝置。裝置。電力部門已將繼電保護正確動作率與故障錄波完好率并列電力部門已將繼電保護正確動作率與故障錄波完好率并列統計統計。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信

18、息學院11/452021/6/1611電力系統對故障錄波器的應用和要求（續）電力系統對故障錄波器的應用和要求（續） 電力部頒布的有關故障錄波器的技術準則和檢測標準：電力部頒布的有關故障錄波器的技術準則和檢測標準： 1995年電力部頒布了年電力部頒布了DL/T5531994220500kV電力電力系統故障動態記錄技術準則系統故障動態記錄技術準則 1999年頒布了年頒布了DL/T6631999220500KV電力系統故電力系統故障動態記錄裝置檢驗測試要求障動態記錄裝置檢驗測試要求 2004年頒布了年頒布了DL/T-873-2004微機發電機變壓器組動微機發電機變壓器組動態記錄裝置技術條件態記錄裝置

19、技術條件這些標準明確規定了電力系統故障動態記錄裝置應達到的這些標準明確規定了電力系統故障動態記錄裝置應達到的記錄要求，這對國內生產的故障錄波裝置提出了越來越高的記錄要求，這對國內生產的故障錄波裝置提出了越來越高的要求。要求。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院12/452021/6/1612電力故障錄波器的發展電力故障錄波器的發展國內對故障錄波器的研制和開發已經有多年的歷史，其中有：國內對故障錄波器的研制和開發已經有多年的歷史，其中有：機電式錄波器機電式錄波器光電式錄波器光電式錄波器采用固態數據存儲器的錄波器采用固態數據存儲器的錄波器90年代，我國繼電保護進

20、入了微機時代，此時產生了第一年代，我國繼電保護進入了微機時代，此時產生了第一代微機故障錄波器代微機故障錄波器WGL-11（華北電力學院），此后不久又產（華北電力學院），此后不久又產生了生了WGL-12，并催生了第一個電力錄波裝置的技術規范：，并催生了第一個電力錄波裝置的技術規范：DL/T5531994220500kV電力系統故障動態記錄技術準電力系統故障動態記錄技術準則則。此后隨著計算機技術、電子技術、通訊技術的發展，國產此后隨著計算機技術、電子技術、通訊技術的發展，國產錄波器又經歷了錄波器又經歷了23代的發展，目前更趨向于采用代的發展，目前更趨向于采用嵌入式技術、嵌入式技術、網絡化技術、分布

21、式構架網絡化技術、分布式構架的錄波器設計制作技術。的錄波器設計制作技術。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院13/452021/6/1613微機故障錄波器的基本特點：微機故障錄波器的基本特點： v 應當具有強大的數據采集功能；應當具有強大的數據采集功能；v 可以采用分時多任務系統的實時信號處理技術；可以采用分時多任務系統的實時信號處理技術；v 可以具有計算機組網技術和管理機系統；可以具有計算機組網技術和管理機系統；v 應當具有實時監視功能；應當具有實時監視功能；v 現場維護、調試方便；現場維護、調試方便；v 裝置整體應具有很高的靈敏度和可靠性；裝置整體應具有

22、很高的靈敏度和可靠性；v 處理機軟件功能強大、齊全，能將故障錄波、故障處理機軟件功能強大、齊全，能將故障錄波、故障分析、打印報告及遠傳合為一體。分析、打印報告及遠傳合為一體。v 錄波數據具有統一、標準的輸出格式，可以接入系錄波數據具有統一、標準的輸出格式，可以接入系統中其它分析系統，如綜自、監控、故障信息聯網統中其它分析系統，如綜自、監控、故障信息聯網系統等。系統等。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院14/452021/6/1614TA和和TV二次信號二次信號通道通道1通道通道2電流、電壓變換器電流、電壓變換器低通濾波器低通濾波器采樣保持采樣保持電流、電壓

23、變換器電流、電壓變換器低通濾波器低通濾波器采樣保持采樣保持多多路路轉轉換換開開關關A/D微微機機CPU總總線線高頻保護高頻保護通道通道1通道通道2高頻變換器高頻變換器采樣保持采樣保持高頻變換器高頻變換器采樣保持采樣保持多多路路轉轉換換開開關關A/D微微機機CPU開關量輸入開關量輸入光電耦合器光電耦合器接口接口圖圖51 微機交流數據采樣系統框圖微機交流數據采樣系統框圖第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院15/452021/6/1615某種微機故障錄波器的組成及原理：某種微機故障錄波器的組成及原理： 微機型故障錄波器主要包括了前置機和主機（后臺機）兩大微機型故障

24、錄波器主要包括了前置機和主機（后臺機）兩大部分。部分。一臺微機故障錄波器可由一臺主機和多臺互為獨立的前置一臺微機故障錄波器可由一臺主機和多臺互為獨立的前置機組成分布式結構。機組成分布式結構。這種結構具有兩大優點：一是避免局部故障這種結構具有兩大優點：一是避免局部故障而引起整套裝置退出工作，便于維護和管理；二是對任一臺前置而引起整套裝置退出工作，便于維護和管理；二是對任一臺前置機進行校驗和維修，不會影響整套裝置的運行。機進行校驗和維修，不會影響整套裝置的運行。1、前置機、前置機主要由中央處理器和一些外圍電路組成，前置機的主要主要由中央處理器和一些外圍電路組成，前置機的主要功能是交流數據采集。其中

25、交流數據采集功能模塊主要包括：功能是交流數據采集。其中交流數據采集功能模塊主要包括：變換器：一般分為模擬變換器和光電隔離變換器兩大類型。變換器：一般分為模擬變換器和光電隔離變換器兩大類型。變換器的作用主要有：變換器的作用主要有：電氣隔離、幅度變換。電氣隔離、幅度變換。低通濾波器：低通濾波器：低通濾波器的作用主要有：低通濾波器的作用主要有： 一是濾除輸入信號中的干擾信號，起抗干擾作用；一是濾除輸入信號中的干擾信號，起抗干擾作用； 二是濾除高次諧波信號，降低輸入信號的截止頻率，使二是濾除高次諧波信號，降低輸入信號的截止頻率，使輸出信號滿足采樣定理的要求，從而使數據采集的離散信輸出信號滿足采樣定理的

26、要求，從而使數據采集的離散信號能如實反應輸入信號中有用頻率信號的變化情況。號能如實反應輸入信號中有用頻率信號的變化情況。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院16/452021/6/1616采樣保持器；采樣保持器；多路轉換開關；多路轉換開關；A/D轉換器；轉換器；開關量信號的數據采集；開關量信號的數據采集；中央處理器（中央處理器（CPU）。）。2、主機：、主機：主要由工控機、半導體固化盤和接口系統三大部分主要由工控機、半導體固化盤和接口系統三大部分組成。其中接口系統主要功能有：與前置機通訊和信號的組成。其中接口系統主要功能有：與前置機通訊和信號的輸出。輸出。第

27、 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院17/452021/6/1617微機故障錄波器的啟動方式：微機故障錄波器的啟動方式：內部自起動判據及推薦值：內部自起動判據及推薦值： 各相和零序電壓突變量：各相和零序電壓突變量：U 5%UN；U02%UN。電壓越限：電壓越限：110%UNU190%UN；U23%UN；U02%UN。主變壓器中性點電流：主變壓器中性點電流：3I010%IN。頻率越限與變化率：頻率越限與變化率：50.5Hzf49.5Hz；df/dt0.1Hz/s。線路同一相電流變化：線路同一相電流變化：0.5s內最大值與最小值之差內最大值與最小值之差10%。22

28、0kV及以上斷路器的保護跳閘信號起動。及以上斷路器的保護跳閘信號起動。空觸點輸入。空觸點輸入。變電所和上級調度來的起動命令。變電所和上級調度來的起動命令。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院18/452021/6/1618微機故障錄波器的數據記錄方式：微機故障錄波器的數據記錄方式：第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院19/452021/6/1619微機故障錄波器的數據記錄方式：微機故障錄波器的數據記錄方式：模擬量采樣方式按圖所示時段順序要求執行。模擬量采樣方式按圖所示時段順序要求執行。A時段：時段：系統大擾動開始前的狀態

29、數據，輸出原始記錄波形及有效值，系統大擾動開始前的狀態數據，輸出原始記錄波形及有效值，記錄時間記錄時間0.04s。B時段：時段：系統大擾動后初期的狀態數據，可直接輸出原始記錄波形，系統大擾動后初期的狀態數據，可直接輸出原始記錄波形，可觀察到可觀察到5次諧波，同時也可輸出每一周波的工頻有效值及直流分次諧波，同時也可輸出每一周波的工頻有效值及直流分量值，記錄時間量值，記錄時間 0.1s。 C時段：時段：系統大擾動后的中期狀態數據，輸出連續的工頻有效值，記系統大擾動后的中期狀態數據，輸出連續的工頻有效值，記錄時間錄時間1.0s。 D時段：時段：系統動態過程數據，每系統動態過程數據，每0.1s輸出一個

30、工頻有效值，記錄時間輸出一個工頻有效值，記錄時間20s。 E時段：時段：系統長過程的動態數據，每系統長過程的動態數據，每1s輸出一個工頻有效值，記錄時輸出一個工頻有效值，記錄時間間10min。輸出數據的時間標簽，對短路故障等突變事件，以系統大擾動開始時輸出數據的時間標簽，對短路故障等突變事件，以系統大擾動開始時刻，例如短路開始時刻，為該次事件的時間零坐標，誤差不大于刻，例如短路開始時刻，為該次事件的時間零坐標，誤差不大于1ms；事件的標準時間由調度中心給定。；事件的標準時間由調度中心給定。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院20/452021/6/1620

31、交流電流量交流電流量微機故障錄波器記錄量的有效范圍及分辨率微機故障錄波器記錄量的有效范圍及分辨率 ：以額定電流有效值以額定電流有效值IN=5A或或1A為標準，要求線性測量范圍為為標準，要求線性測量范圍為工頻有效值工頻有效值(0.120) IN，考慮直流分量。，考慮直流分量。交流電壓量交流電壓量以額定相電壓有效值為標準，要求線性測量范圍為工頻有效以額定相電壓有效值為標準，要求線性測量范圍為工頻有效值值(0.012.0) UN。對。對220kV變電所，取自兩母線電壓互感器。變電所，取自兩母線電壓互感器。 對對500kV變電所，取自線路和一臺母線電壓互感器。變電所，取自線路和一臺母線電壓互感器。 開

32、關量開關量分辨率不劣于分辨率不劣于1.0ms。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院21/452021/6/1621故障錄波器的通信網絡：故障錄波器的通信網絡：串口、串口、MODEM、網絡、微波、網絡、微波、載波、光纖等。載波、光纖等。錄波器聯網結構圖錄波器聯網結構圖第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院22/452021/6/1622概述：概述： YS-88A型微機故障錄波測距裝置是南京銀山電子有限公型微機故障錄波測距裝置是南京銀山電子有限公司研制的產品，目前在國內變電站中應用較為廣泛。司研制的產品，目前在國內變電站中應用

33、較為廣泛。 裝置采用以裝置采用以DSP數據采集單元為前置機，工控機為后臺機數據采集單元為前置機，工控機為后臺機的模塊化結構，后臺機與各前置機相對獨立，每個模擬量前置的模塊化結構，后臺機與各前置機相對獨立，每個模擬量前置機可管理機可管理12路模擬量，每個開關量前置機可管理路模擬量，每個開關量前置機可管理64路開關量，路開關量，前置機的數量可根據用戶的不同要求而配置，最多可配置前置機的數量可根據用戶的不同要求而配置，最多可配置8個個模擬量前置機和模擬量前置機和2個開關量前置機。個開關量前置機。 該裝置采用了高速數字信號處理器該裝置采用了高速數字信號處理器DSP，A/D采樣精度可采樣精度可達達14位

34、，最高采樣頻率為位，最高采樣頻率為10000點點/秒；秒； 裝置采用分時多任務系統的實時信號處理技術，使用一塊裝置采用分時多任務系統的實時信號處理技術，使用一塊工控主機板同時完成了數據記錄存儲，錄波分析，測距，通訊，工控主機板同時完成了數據記錄存儲，錄波分析，測距，通訊，巡檢，顯示等功能；巡檢，顯示等功能； 具有計算機通信組網技術和管理系統；具有計算機通信組網技術和管理系統； 具備全面的啟動判據，記錄電氣量齊全，可以兼有實時監具備全面的啟動判據，記錄電氣量齊全，可以兼有實時監測功能；測功能； 使用使用WATCH-DOG技術和巡檢功能，使得錄波器工作穩技術和巡檢功能，使得錄波器工作穩定可靠。定可

35、靠。5.2 故障錄波器實例YS-88A 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院23/452021/6/16235.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A裝置整體裝置整體外觀圖外觀圖外形尺寸：外形尺寸：800(mm)600(mm)2260(mm) 或或800(mm)600(mm)2360(mm) 或或800(mm)550(mm)2260(mm) 或或800(mm)550(mm)2360(mm) 或或按用戶要求定制。按用戶要求定制。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院24/452021/6/1624YS-88A硬件原理框

36、圖：硬件原理框圖：5.2 故障錄波器實例YS-88A 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院25/452021/6/1625YS-88A硬件說明之主機箱：硬件說明之主機箱：包括工控主機板、模擬量采集卡、包括工控主機板、模擬量采集卡、數字量采集卡、數字量采集卡、IO接口卡接口卡(PCI接口接口)等組成多等組成多CPU采集系統，各采集系統，各功能卡具備性能如下：功能卡具備性能如下： IO接口卡：接口卡：負責總線適配負責總線適配(PCI總線總線)、PC機與前置機之間數據機與前置機之間數據傳輸、按鍵控制、面板指示燈控制以及送出故障自控信號傳輸、按鍵控制、面板指示燈控制

37、以及送出故障自控信號和和WATCHDOG功能。功能。 模擬量采集卡：模擬量采集卡：采用雙采用雙DSP芯片設計，其中一片負責模擬量數芯片設計，其中一片負責模擬量數據采集，另一片負責分析判斷，據采集，另一片負責分析判斷，DSP與與PC機之間采用雙口機之間采用雙口RAM方式進行通信，運行程序分為固化加載程序和實際運方式進行通信，運行程序分為固化加載程序和實際運行程序。可進行運行程序的在線更改。行程序。可進行運行程序的在線更改。 數字量采集卡：數字量采集卡：采用采用DSP芯片設計，可采集芯片設計，可采集128路開關量信息，路開關量信息，采用固化程序和運行程序相結合的運行模式，固化程序負采用固化程序和運

38、行程序相結合的運行模式，固化程序負責上載運行程序和自檢，運行程序負責采集并判斷是否要責上載運行程序和自檢，運行程序負責采集并判斷是否要啟動錄波，同樣啟動錄波，同樣DSP和和PC機之間采用雙口機之間采用雙口RAM通信方式，通信方式，可進行運行程序的更改。可進行運行程序的更改。 5.2 故障錄波器實例YS-88A 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院26/452021/6/16265.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A硬件說明之主機箱硬件說明之主機箱（續）：（續）：模擬量前置機（模擬量采集卡）模擬量前置機（模擬量采集卡）是一個獨立的數據采集單元，是一個

39、獨立的數據采集單元，主要包括主要包括DSP、數據存貯器、隔離放大器、數據存貯器、隔離放大器、A/D轉換器轉換器,多多路轉換開關。它主要負責將輸入的電流、電壓、高頻等電路轉換開關。它主要負責將輸入的電流、電壓、高頻等電量經過整理變換成數字信號并存入數據存貯器。量經過整理變換成數字信號并存入數據存貯器。 開關量前置機（數字量采集卡）開關量前置機（數字量采集卡）將開關接點信號經過光耦隔將開關接點信號經過光耦隔離變換成數字信號，存入數據存貯器，然后再傳給后臺機離變換成數字信號，存入數據存貯器，然后再傳給后臺機 。 后臺機后臺機是整個錄波器的核心，它負責錄波器的人機對話、數據是整個錄波器的核心，它負責錄

40、波器的人機對話、數據的處理和存貯、和各前置機交換數據、與上級部門通信等的處理和存貯、和各前置機交換數據、與上級部門通信等, 后臺機是后臺機是32位工控機位工控機 。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院27/452021/6/16275.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A硬件說明之有源變送器箱硬件說明之有源變送器箱 ：有源箱開關量插板：有源箱開關量插板：完成開關量的隔離轉換，開關量輸完成開關量的隔離轉換，開關量輸入為空接點信號，經兩級光電隔離后送至數字采集卡。入為空接點信號，經兩級光電隔離后送至數字采集卡。 有源箱高頻量插板：有源箱高頻量插板：完成

41、直流量的隔離轉換，該板采用完成直流量的隔離轉換，該板采用美國三端隔離放大器，對高頻收發信機錄波口直流量美國三端隔離放大器，對高頻收發信機錄波口直流量輸出信號進行變換送至模擬量采集單元進行采集。輸出信號進行變換送至模擬量采集單元進行采集。 有源箱告警插板：有源箱告警插板：對對IO卡送來的告警信號、電源掉電信卡送來的告警信號、電源掉電信號進行處理，將其隔離轉換成空接點信號送至光字牌。號進行處理，將其隔離轉換成空接點信號送至光字牌。 YS-88A硬件說明之無源變送器箱硬件說明之無源變送器箱 ： 裝配有電流變送器和電壓變送器，電流變送器將裝配有電流變送器和電壓變送器，電流變送器將0-200A電流電流變

42、送為變送為10V電壓量信號送至模擬量采集卡采集。電壓變送器將電壓量信號送至模擬量采集卡采集。電壓變送器將0-200V電壓變送為電壓變送為10V電壓量信號送至模擬量采集卡采集。每個電壓量信號送至模擬量采集卡采集。每個無源變送器箱處理無源變送器箱處理12路模擬量。路模擬量。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院28/452021/6/16285.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A硬件說明之通訊箱硬件說明之通訊箱 ：網絡通訊撥號服務器網絡通訊撥號服務器TX01(當采用網絡通訊方式時配備當采用網絡通訊方式時配備) ：內裝調制解調器、路由器、集線器、光纖轉換

43、器，用以實內裝調制解調器、路由器、集線器、光纖轉換器，用以實現光纖以太網通訊方式，同時也具備電話撥號通訊的功能。現光纖以太網通訊方式，同時也具備電話撥號通訊的功能。 網絡通訊撥號單元網絡通訊撥號單元TX02 ：內裝調制解調器。內裝調制解調器。網絡通訊單元網絡通訊單元TX03 ：內裝光纖轉換器，用以實現和內裝光纖轉換器，用以實現和TX01的的連接。連接。YS-88A硬件說明之其它硬件說明之其它 ： 包括鍵盤、鼠標、打印機、交直流轉換單元和包括鍵盤、鼠標、打印機、交直流轉換單元和GPS等。等。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院29/452021/6/1629

44、5.2 故障錄波器實例YS-88A 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院30/452021/6/16305.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A站端軟件說明之參數設置站端軟件說明之參數設置（一）（一） ：設置錄波器運行參設置錄波器運行參數。包括：系統設置、硬件設置、采樣設置、模擬量設置、開關量設數。包括：系統設置、硬件設置、采樣設置、模擬量設置、開關量設置、啟動開關、啟動設置、測距參數、監測設置和保存參數。具體設置、啟動開關、啟動設置、測距參數、監測設置和保存參數。具體設置如下：置如下： 系統配置系統配置 ：點擊主界面點擊主界面按鈕，確認權限后方可進

45、入參按鈕，確認權限后方可進入參數設置界面。用戶可以設置如下內容：地區名稱、變電站名稱、數設置界面。用戶可以設置如下內容：地區名稱、變電站名稱、裝置名稱；串口設置：串口設備、串口速率、串口地址；裝置名稱；串口設置：串口設備、串口速率、串口地址；GPS：GPS型號、通信速率、通信端口、校時開關；風扇啟動溫度、型號、通信速率、通信端口、校時開關；風扇啟動溫度、風扇關閉溫度；本機口令、主站風扇關閉溫度；本機口令、主站IP地址地址 。 硬件設置硬件設置 ：前置機類型的設置，應與設備的硬件類型相對應。每前置機類型的設置，應與設備的硬件類型相對應。每塊模擬量前置機可采樣塊模擬量前置機可采樣12個通道，共分為

46、個通道，共分為3組，分別為組，分別為1-4通道、通道、5-8通道和通道和9-12通道。每組可設置如下類型：空通道。每組可設置如下類型：空,開關開關,交流電流交流電流,交流電壓交流電壓,高頻高頻,直流電流直流電流,直流電壓，溫度。直流電壓，溫度。如果要將此前置機如果要將此前置機設為開關量，則需將此前置機的三組配置全部設為開關量，否設為開關量，則需將此前置機的三組配置全部設為開關量，否則將出錯。則將出錯。軟件系統框圖軟件系統框圖第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院31/452021/6/16315.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A站端軟件說明之參數設

47、置站端軟件說明之參數設置（二）：（二）： 采樣設置采樣設置 ：采樣速率的設置用來設置整個機器的采樣速率，采樣速率的設置用來設置整個機器的采樣速率，每塊前置機采樣插件都將采用此設置。每塊前置機采樣插件都將采用此設置。 系統最高采樣速率系統最高采樣速率為為10000點秒。點秒。 AB段采樣率：段采樣率：高速采樣速率，指故障前和故障后兩高速采樣速率，指故障前和故障后兩個高速采樣階段的速率，有幾種速率可選：個高速采樣階段的速率，有幾種速率可選：10000，5000，2500，2000，1000，500（缺省為（缺省為10000）。）。 C段采樣率：段采樣率：低速采樣速率，指故障后較為穩定的那低速采樣速

48、率，指故障后較為穩定的那一段時間的采樣速率，有幾種速率可選：一段時間的采樣速率，有幾種速率可選：10000，5000，2500，2000，1000，500（缺省為（缺省為1000）。）。注意：注意：AB段采段采樣率必須高于樣率必須高于C段采樣率。段采樣率。 D段采樣率：段采樣率：壓縮采樣速率，指系統進入長過程錄波壓縮采樣速率，指系統進入長過程錄波時的采樣速率，如（振蕩，低頻，低壓）。時的采樣速率，如（振蕩，低頻，低壓）。 有幾種速率可有幾種速率可供選擇：供選擇：50，40，25，20，10，5（缺省為（缺省為10）；如需記）；如需記錄長過程功率變化或頻率變化波形，速率不應低于錄長過程功率變化或

49、頻率變化波形，速率不應低于20點點/秒。秒。第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院32/452021/6/16325.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A站端軟件說明之參數設置站端軟件說明之參數設置（二）：（二）： 采樣設置采樣設置 ：采樣速率的設置用來設置整個機器的采樣速率，采樣速率的設置用來設置整個機器的采樣速率，每塊前置機采樣插件都將采用此設置。每塊前置機采樣插件都將采用此設置。 系統最高采樣速率系統最高采樣速率為為10000點秒。點秒。 A段時間長：段時間長：故障前的采樣時間故障前的采樣時間,此段時間設置最小值此段時間設置最小值為為40ms，最

50、大值為，最大值為100ms。 B段時間長：段時間長：故障后的采樣時間故障后的采樣時間,此段時間設置一般為此段時間設置一般為2000ms，用戶可根據具體情況整定。，用戶可根據具體情況整定。 C段時間長：段時間長：C段采樣時間的長度應大于重合閘時間，段采樣時間的長度應大于重合閘時間，一般不低于一般不低于2s。 D段時間長：段時間長：應大于最短振蕩周期，一般不低于應大于最短振蕩周期，一般不低于3s。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院33/452021/6/16335.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A站端軟件說明之參數設置站端軟件說明之參數設置（三）

51、：（三）： 模擬量設置模擬量設置 ：在模擬量設置框中將所有配置的模擬量按序號在模擬量設置框中將所有配置的模擬量按序號排列，用戶可以自行設定：線路名稱、啟動開關、上限定排列，用戶可以自行設定：線路名稱、啟動開關、上限定值、下限定值、突變定值、修正開關、零漂值、幅值修正、值、下限定值、突變定值、修正開關、零漂值、幅值修正、3次諧波啟動定值。其中修正開關、零漂值、幅值修正在次諧波啟動定值。其中修正開關、零漂值、幅值修正在出廠時已通過加量自動修正，勿需改動。出廠時已通過加量自動修正，勿需改動。開關量設置開關量設置 ：可以設定啟動、開關名稱和對應線路。可以設定啟動、開關名稱和對應線路。 啟動設置啟動設置

52、 ：啟動設置框內將所有組群按編號順序排列，用戶啟動設置框內將所有組群按編號順序排列，用戶可設定如下內容：組群線路名稱、序分量啟動、正序上限、可設定如下內容：組群線路名稱、序分量啟動、正序上限、正序下限、負序上限、頻率啟動開關、正序下限、負序上限、頻率啟動開關、PT變比、頻率偏移、變比、頻率偏移、頻率突變、工作頻率、緩變啟動開關、緩變定值。頻率突變、工作頻率、緩變啟動開關、緩變定值。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院34/452021/6/1634YS-88A站端軟件說明之參數設置站端軟件說明之參數設置（四）：（四）： 測距參數設置測距參數設置 ：該項用于

53、設定供故障分析測距用的線路參數，該項用于設定供故障分析測距用的線路參數，需要設定的參數如下：需要設定的參數如下： CT額定：額定： 1A 或或 5A CT變比：變比：例如例如1200/5 則為則為240 線路長：線路長： 線路長度，線路長度，5位有效數字，單位為公里位有效數字，單位為公里 對應一母、對應二母、對應高頻對應一母、對應二母、對應高頻1、對應高頻、對應高頻2（組群號）（組群號） 線路正序阻抗：線路正序阻抗：（每公里）線路（每公里）線路 線路零序阻抗：線路零序阻抗：（每公里）線路（每公里）線路 本端正序阻抗：本端正序阻抗：本側系統本側系統 本端零序阻抗：本端零序阻抗：本側系統本側系統

54、這兩項無法提供時應輸入這兩項無法提供時應輸入0+j0 對端正序阻抗：對端正序阻抗：對側系統對側系統 對端零序阻抗：對端零序阻抗：對側系統對側系統 這兩項無法提供時應輸入這兩項無法提供時應輸入0+j999 注意：注意：所有阻抗均為一次值所有阻抗均為一次值 5.2 故障錄波器實例YS-88A 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院35/452021/6/16355.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A站端軟件說明之參數設置站端軟件說明之參數設置（五）：（五）： 諧波監測設置諧波監測設置 ：可以同時監測四條線路可以同時監測四條線路 ：可設定啟動開關狀：可設定

55、啟動開關狀態，可以更改所監測的線路。態，可以更改所監測的線路。 諧波記錄方式有兩種：諧波記錄方式有兩種：一種是越限記錄，如果某項變一種是越限記錄，如果某項變化超過定值，即把設定的監測線路的各次諧波都記錄到硬化超過定值，即把設定的監測線路的各次諧波都記錄到硬盤；另一種是定時記錄，按設定的時間間隔在硬盤上記錄盤；另一種是定時記錄，按設定的時間間隔在硬盤上記錄監測線路的諧波。此設置中的監測線路的諧波。此設置中的“諧波次數諧波次數”對應的對應的“諧波諧波值值”、“總諧波電壓畸變率總諧波電壓畸變率”、“總諧波電流總諧波電流”、“三相三相電壓不平衡度電壓不平衡度”、“負序電流負序電流”、“電壓波動電壓波動

56、”等幾項都等幾項都屬越限記錄的啟動定值。屬越限記錄的啟動定值。“定時記錄間隔（分鐘）定時記錄間隔（分鐘）”則為則為定時記錄定值。定時記錄定值。 例如：例如：各項設定有：序號各項設定有：序號1，啟動為，啟動為“Y”，監測線路，監測線路名為名為“XX線線”，諧波次數，諧波次數“2”對應的諧波值為對應的諧波值為“10”（%），定時記錄間隔為），定時記錄間隔為“10”（分鐘）。則當（分鐘）。則當XX線的線的2次諧波電壓超過次諧波電壓超過10%時將做一次記錄，記錄時將做一次記錄，記錄XX線的所線的所有諧波情況，另外每隔有諧波情況，另外每隔10分鐘也將做一次記錄。分鐘也將做一次記錄。 第 5 章 變電站微

57、機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院36/452021/6/16365.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A站端軟件說明之系統監測站端軟件說明之系統監測： 波形監測波形監測 ：單擊主界面的單擊主界面的按鈕，進入實時波形監按鈕，進入實時波形監測窗口，窗口一次顯示測窗口，窗口一次顯示12個通道的名稱和波形及有效值，個通道的名稱和波形及有效值，按按“上一插件上一插件”、“下一插件下一插件”查看其余通道，按查看其余通道，按“退出退出”返回主界面。返回主界面。 向量監測向量監測 ：單擊主界面的單擊主界面的按鈕進入實時向量監測按鈕進入實時向量監測窗口，選擇窗口左側的窗口，選擇窗口左

58、側的“交流電流交流電流”和和“對應電壓對應電壓”，它，它們下方可以顯示出有效值和相角，可以實時觀測電流和電們下方可以顯示出有效值和相角，可以實時觀測電流和電壓的向量圖，窗口中還顯示下列內容：有功功率、無功功壓的向量圖，窗口中還顯示下列內容：有功功率、無功功率、視在功率、頻率、正序電流、負序電流、正序電壓、率、視在功率、頻率、正序電流、負序電流、正序電壓、負序電壓。負序電壓。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院37/452021/6/16375.2 故障錄波器實例YS-88A YS-88A站端軟件說明之波形分析站端軟件說明之波形分析 ：在主界面中選中一次錄波

59、在主界面中選中一次錄波文件，單擊鼠標右鍵，在彈出菜單里選擇文件，單擊鼠標右鍵，在彈出菜單里選擇“波形分析波形分析”即進入波即進入波形選擇對話框。形選擇對話框。 波形分析圖中左側顯示各通道號、通道類型、通道名稱及鼠波形分析圖中左側顯示各通道號、通道類型、通道名稱及鼠標所在位置的瞬時值、有效值或相角，默認顯示有效值，可以通標所在位置的瞬時值、有效值或相角，默認顯示有效值，可以通過勾選菜單過勾選菜單“工具工具”-“數值顯示數值顯示”-“瞬時值瞬時值”、“有效值有效值”和和“相角相角”來改變。圖中右側以時間為橫軸顯示實際波形，中間可來改變。圖中右側以時間為橫軸顯示實際波形，中間可以移動的豎線為時標。圖

60、底部狀態欄中顯示當前顯示的量和時標以移動的豎線為時標。圖底部狀態欄中顯示當前顯示的量和時標所在點的時間，單位為毫秒。所在點的時間，單位為毫秒。波形分析還提供以下幾個功能：波形分析還提供以下幾個功能：波形幅值方向的放大和縮小；波形幅值方向的放大和縮小； 波形時間方向的拉伸和壓縮波形時間方向的拉伸和壓縮 ；0-30次諧波的顯示；次諧波的顯示； 波形的矢量分析波形的矢量分析 ；某條通道波形的隱藏或者移動；某條通道波形的隱藏或者移動； 波形的打印。波形的打印。 第 5 章 變電站微機故障錄波 四川大學電氣信息學院四川大學電氣信息學院38/452021/6/16385.2 故障錄波器實例YS-88A Y