故障录波器范文1
【关键词】带电安装 故障录波 电力设备 嵌入式系统
近年来，随着浙江经济的飞速发展，工业用电、城镇居民及商业用电量不断上升。用户对电力的需求已不仅仅满足于有电用，而且要求用高质量的电，享受更好的服务。然而，目前大部分配电网络没有配置故障录波记录装置，往往故障时不能快速查找故障原因，而引发上一级保护动作，扩大了故障范围，因此如何不停电加装便携故障录波，通过故障录波的波形和数据，正确分析事故原因，帮助寻找故障点，正确评价继保和自动装置的动作情况，及时发现设备缺陷，了解系统运行情况，对提高电力系统安全运行水平有重要意义[1]。
1 装置系统结构
便携式故障录波器带电安装装置系统由独立电源、传感器插件、开关量、GPS对时、ADSP插件和CPU插件组成。其系统结构如图1-a、原理如图1-b所示。
图1 装置系统结构与原理图
独立电源为各个插件提供额定电源电压；传感器插件实现对高电压和大电流的隔离，将电压和电流变换为录波器内部可以接收的信号，实现带电采集回路电流信号；开关量接收电力系统输入的开关量信号，对开关量信号进行输入输出隔离，形成安全开关信号；GPS对时采用硬件脉冲和IGIR-B码对时方式实现录波器与GPS时钟同步；ADSP插件接收模拟电压信号和模拟电流信号，接收开关量提供的安全开关信号，接收对时信号，完成信号采集，启动判据，GPS对时等；CPU插件接收ADSP插件发送的录波数据，运行嵌入式实时操作系统VxWorks[2]，完成录波数据的存储、通信、分析等。
2 装置功能介绍
便携式故障录波器带电安装装置包括独立电源、传感器插件、开关量、GPS对时、ADSP插件和CPU插件；
（1）独立电源，用于给各个插件提供额定电源电压，使得每个插件正常工作。
（2）传感器插件，用于将高电压或大电流与录波器设备隔离，避免录波器故障影响到一次设备，将电压或电流信号变换为录波器内部AD变换可以接收的5V信号，带电采集回路电流信号。
（3）开关量，用于接收电力系统输入的开关量信号，对开关量信号进行输入输出隔离，形成安全开关信号传输给ADSP插件。
（4）GPS对时，用于接收电力系统输入的GPS对时信号，采用硬件脉冲和IRIG-B两种对时方式实现与GPS始终同步，并向ADSP插件（5）提供对时信息。
（5）ADSP插件，用于接收传感器插件发送的模拟电压信号和模拟电流信号，接收电力系统输入的开关量提供的安全开关信号，并接收电力系统输入的GPS对时提供的对时信号，完成数据采集，启动判据，GPS对时，向CPU插件传输录波数据，并接收CPU插件提供的定值信息。信号采集原理如图2所示。
（6）CPU插件，用于接收ADSP插件发送的录波数据，运行嵌入式实时操作系统VxWorks，完成录波数据的存储、通信、分析，向ADSP插件发送定值信息。
3 装置技术特点
信号采集与启动计算采用单DSP构架，由1片DSP实现32路模拟量，32路开关量的接入；同时采用新型电路结构和75000门大规模可编程逻辑器件，集成度高，抗干扰能力强，系统运行稳定。
（1）32位高速浮点数字信号处理器（DSP），16位A/D，采样速率10kHz可调，谐波分辨率≤99次，开关事件分辨率0.1ms。装置设计的信号采集速率不低于10000次/秒，每通道采用独立ADC，由FPGA控制各通道的转换，将转换结果保存到FPGA内部RAM中，在转换完成后启动高速DMA数据传送。
（2）采用高性能实时嵌入式操作系统VxWorks，系统稳定、可靠，实时性好。
（3）录波数据二存储：录波数据分别存储在32位CPU和管理机上，大大地提高了数据的安全性。
（4）数据记录采用A-B-C段方式，A、B、C段全部采用采样值记录，摒弃了传统的D、E低采样率和有效值记录段，从而全部数据可以进行相量图分析和阻抗分析，大大地提高了数据的可用性。
（5）支持长时间连续纪录，装置能以1KHz的采样值连续记录，记录数据以7天为周期刷新，数据保持时间只受通道数和存储器容量限制，摒弃了传统的一周波一个点的有效值慢扫描记录。
（6）不定长动态录波和故障测距，金属性短路的测距精度优于2%。启动判据种类齐全，在各种短路、接地故障和其它异常工况下灵敏启动录波。
（7）强大的计算和分析能力（电压、电流的幅值、峰值、有效值、频率计算，有功、无功功率计算，功角、相角测量，相量、序量和谐波分析）。
（8）公式编辑器可生成各种电量及其导出量的波形图，并可动态观察其随时间变化的轨迹，真实地再现故障全过程。
（9）支持多种对时方式，包括接点脉冲对时、IRIG-B码对时、网络对时等，并支持对时方式组合及双向对时。可以完全脱离管理机独立工作。
（10）录波数据格式自动转换，可转出COMTRADE 1999版或COMTRADE 1991版。先进的抗干扰设计：采用8层PCB、SMD装配和软件容错技术，抗干扰能力达到GB/T14598规定的严酷等级为Ⅳ级标准。
4 结语
便携式故障录波带电安装装置适用于目前配网线路上的各类户外线路，在有效的检测配电网的实时情况及变化同时，不会对配电网的售电质量产生影响。另外可以利用便携式故障录波带电安装装置在不停电安装的同时，在故障发生时及时接入相应的故障线路，以便更快的处理。便携故障录波器带电安装的接入方式和配网故障分析与测距是关键和技术难点，针对这些难点提供更可靠的解决方案，使其更方便、快捷、安全的解决配网问题。
参考文献：
故障录波器范文2
一、引言
发电机变压器组是电力系统的重要设备，其可靠安全运行关系到整个电力系统的安全运行。近年来，随着电力工业的发展，人们越来越重视对发电机变压器等重要电力设备的正常监测和故障分析，而且随着电子技术的发展，人们也越来越多地利用现代电子和计算机技术对发电机变压器组进行监测和故障后的分析处理工作。在这种情况下，微机型发电机变压器组故障录波监测装置便应运而生了。微机型发电机变压器组故障录波监测装置应能做为继电保护及安全自动装置动作行为的分析工具，为发电机组和电网故障的分析提供依据，并记录与监测发电机组的运行状态。
电力故障录波装置发展到今天，在硬件上正朝着通道路数更多、采样速度更快、采样点数更多、精度更高、存储容量更大的方向发展；在分析软件上则朝着界面更友好、操作更方便、功能更强大、通用性更好、组网远传更灵活的方向发展。一个好的分析软件，应该成为运行人员正常监测和故障分析的有力工具。
由于功能上的重大差异，新型发电机变压器组录波监测装置无法照搬原来的线路故障录波装置的分析软件，需要进行重新设计和开发。作者根据多年从事录波器后台分析软件开发的经验，并依据国家标准和现场运行的需要，设计并开发实现了一套发变组故障录波监测装置后台分析软件，成功地应用于生产和运行中。
二、设计原则
微机型发电机变压器组故障录波监测装置后台分析处理软件的设计原则是：
（一）符合国家标准中对本文由收集整理分析处理软件的要求[1][2]。WwW.133229.COm
（二）界面友好、直观、操作方便。
（三）除国标中规定的功能外，适当补充其他功能，以满足用户越来越高的要求，形成一套独具特色、功能强大的分析处理软件。
（四）适应各种通讯方式，实现灵活的组网远传方式。
（五）提供国际标准格式（ansi/ieee c37）的转入转出功能。
（六）充分利用现代先进的软件编程技术和开发环境，力求软件的高质量、高可靠性、可重用性和可移植性。
三、功能设计
功能是分析处理软件的灵魂，是分析处理故障的保证。为了满足现场运行人员正常监测及事故后分析处理故障的实际需要，分析处理软件应具有强大的功能。
（一）实时监测功能
实时监测功能是在正常运行情况下，实时监视各个电气量波形及各种数值的变化情况，主要有：
1、模拟量实时监测
（1）实时显示发电机功角、系统频率。
（2）实时显示各个通道模拟量的波形。
（3）各通道有效值显示。
（4）有功功率、无功功率显示。
（5）序分量显示。
（6）各次谐波量显示。
2、开关量实时监测：实时显示各开关量通道波形及开关量状态。
3、差动电流实时显示：显示差动量通道的实时波形、数值，计算后的差动电流波形、数值。
4、主电气接线图实时监测
5、主电气接线图修改工具
（二）故障分析功能
故障分析功能提供对故障发生后形成的录波数据的分析处理功能，可以重现故障发生过程中各电气量的变化过程和各开关量的动作情况，是分析处理软件的核心部分，主要包括：
1、模拟量波形显示与分析
重现故障过程中，各通道模拟量波形及数值的变化过程。数值分析主要包括：瞬时值、有效值、谐波、功率因数、相位、序分量等。
2、开关量波形显示与分析
重现故障过程中，各继电保护、自动装置、断路器等开关量的动作过程。
3、有功、无功功率波形显示与分析
重现故障过程中，有功功率和无功功率波形和数值的变化过程。
4、频率、功角波形显示与分析
重现故障过程中，系统频率和发电机功角波形及数值的变化过程。
5、差动电流波形显示与分析
重现故障过程中，各差动量的波形、差动电流的波形及它们的数值的变化过程。
6、故障结果分析
自动分析本次故障的内容，包括：故障发生时间、启动量分析、开关量动作情况及过程分析、故障前后各通道有效值列表等。如果接有输电线路，还应进行如下分析：故障线路、故障相别、跳闸相别、保护动作时间、断路器跳闸时间、断路器重合时间、再次故障相别、再次
跳闸相别、保护再次动作时间、再次跳闸时间、故障测距等。
7、机端阻抗计算分析
计算任意位置的机端阻抗，并以向量图的形式显示分析。
8、相量分析
计算任意位置处所选通道的相量，以不同颜色显示在相量图上。
9、p-δ曲线分析
显示整个故障过程中，发电机输出功率与发电机功角随时间的变化曲线，有全部显示和过程显示两种方式。
（三）开机试验功能
开机试验是发电机的一项重要试验。由于录波装置能够记录发电机的各种电气参数，所以利用录波装置来记录开机试验过程是十分方便的。用录波器记录的实验数据可以帮助试验人员分析检查发电机目前的状态，试验结果可以与以前的结果对照比较，以便及时发现发电机可能存在的问题。开机试验的内容主要包括：
1、励磁机空载特性试验
记录该试验过程中，励磁机转子电流和励磁机输出电压之间关系曲线。
2、发电机空载特性试验
记录该试验过程中，发电机转子电流与发电机输出电压之间关系曲线。
3、发电机短路特性试验
记录该试验过程中，发电机转子电流与发电机输出电流之间关系曲线。
4、发电机灭磁试验
记录该试验过程中，灭磁前后发电机机端电压、发电机转子电压及发电机转子电流随时间变化曲线，并自动计算灭磁时间常数。
5、同期试验
记录该试验过程中，发电机与系统之间在同期前后两组电压的波形、幅值差和相位差的变化过程，以检测同期装置的性能。
（四）通道整定功能
通道整定是保证录波器测量精度的重要措施，通道整定包括通道变比校正和通道间相位差校正两种。整定的方法是在各通道上加同相位的电压电流信号（直流通道加直流信号），按一定的间隔改变电压电流的值，采用最小二乘法计算通道变比和相位误差。
（五）参数设置功能
分析软件应具有灵活方便的参数设置功能，包括：
1、系统设置：名称、标识、abcd段的段长设置等。
2、模拟量设置：通道名称、通道类型、通道变比参数、启动定值、启动屏蔽等设置。
3、开关量设置：通道名称、启动屏蔽。
4、线路属性设置：线路名称、长度、阻抗参数等。
5、序分量设置：正序、负序、零序限值及屏蔽。
6、差动设置：差动量选择。
7、远传及gps串口设置。
（六）管理及组网远传功能
分析软件除具有分析功能外，还应具有一定的管理功能，这主要包括对故障文件的分类管理、删除过时文件、故障档案管理等。另外，还应提供多种故障查询方法以方便操作人员的故障检索，如按故障档案查询、按日期查询和按断路器动作查询等。
对后台软件而言，组网远传功能就是能够适应各种通讯方式，提供统一的接口，保证组网远传功能的实现。
四、开发与实现
（一）运行环境
运行环境应本着选择可靠性高、易于操作、统一的基于图形的用户界面、支持多线程多任务的操作系统为原则，所以选择windows 98、windows nt或windows 2000作为分析软件的运行平台。
（二）开发工具
选择visual c++ 作为分析软件的开发工具。visual c++是microsoft公司推出的针对windows操作系统的编程语言，现在已经发展到6.0版本。作为开发windows应用程序的工具，它具有明显的特点：1、开发出的windows应用程序具有统一的用户操作界面。2、与操作系统紧密配合，不存在兼容性的问题，与硬件无关。对于同一类型硬件，不论型号、厂家，只要windows操作系统支持，开发出的windows应用程序就一定能够支持。3、功能强大，实用面广。4、操作简单，效率高。5、代码可靠性高，便于维护。基于visual c++的上述特点以及其对面向对象的支持和提供的mfc基本类库的支持，选择visual c++作为开发工具，无疑会大大减轻开发工作量，进而开发出功能强大、结构合理、容易扩充的分析软件来。
（三）软件实现
针对不同的功能模块，按面向对象的方法进行分类设计，充
分利用windows操作系统支持多线程多任务的特点，利用不同的窗口线程或工作线程来描述不同的模块。
以故障分析功能模块为例说明软件实现的方法，如图1所示为故障分析模块按面向对象和自顶而下方法设计的类的层次图。其中，类cfaultanalysisthread定义了一个单独的窗口线程，专门分析处理故障；类cfaultanalysisframe为cfaultanalysisthread的主框架窗口，负责主要的管理任务；类cfaultanalysisview为cfaultanalysisframe下唯一的视窗口，负责波形显示、数值分析结果显示等任务，其下按显示内容分为四个子窗口：类cchildwndt负责显示故障时间标尺，类cchildwndm负责显示通道名称，类cchildwndg负责显示各种波形，类cchildwndv则负责显示各种数值量。
在软件开发中，正是由于采用了面向对象和自顶而下分层设计的思想和方法，使得软件结构更加合理，功能扩充更加容易。
故障录波器范文3
中图分类号:TN911-34文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)22-0203-05
Dynamic Issue System of Power Failure Wave-recorded Data Based on Web
WANG Tong-hui, ZHOU Yu, DU Si-dan
(Department of Electronic Science and Engineering, Nanjing University, Nanjing 210093, China)
Abstract: Failure analysis is an important part in power system, but most of the existing wave-recording analysis softwares are implemented with C/S architecture, whose system compatibility is poor and is inconvenient for users to upgrade the software or server maintenance. With the network development, the power system management tends to networking. As a result, an on-line system for retrieval and analysis of wave-recorded data was developed based on B/S architecture and Java applet. The fast retrieval of recorded wave data, dynamic display of waveform and analysis of relevant signal are achieved with it, which provides users with a fault query and management platform that is stable and intuitive.Keywords: B/S architecture; IEC61850; GOOSE; Java applet
0 引 言
故障录波器是常年运行、监视电力系统运行状况的一种自动记录装置。它的主要功能包括:检测继电器及安全自动装置的动作行为、分析系统动态过程中各电参量的变化规律以及校验电力系统计算程序与模型参数的正确性。对于电力系统的故障和误操作,录波装置可记录其波形曲线,通过分析波形可以确定故障原因与故障距离,制定解决方案,从而发现系统缺陷、减少以至避免再发生类似事故,保证电力系统安全运行。
对于录波产生的大量数据,需要友好快捷的分析软件[1-2]。现有的录波分析软件多为独立的客户端(C/S架构),有诸多缺点[3],例如:不能与浏览器结合,系统兼容性有限,软件升级与服务器端的变动会被用户实时感知,给用户带来更多操作。随着网络的发展,电力系统的管理趋向网络化,基于B/S架构使用浏览器即可通过Web服务器与服务器端数据库进行数据交互,将日常数据维护和用户数据分析分别进行,方便直观。此外,对于大量的波形数据,还需要解决数据传输、波形分析与显示的速度等问题。
在此述的录波系统与国家电力南京自动化股份有限公司合作研发,设备间采用高速网络通信,实现持续高效数据记录、数据库信息共享、Web信息查询。提供完善的故障判别、事件识别记录、故障分析及故障测距功能,并采用数据冗余技术提高数据存储可靠性。
1 系统设计
系统包括4部分:数据采集、协议转换器、服务器端、Web。在此主要针对服务器与用户端的系统软件设计进行详细讨论。系统总体框架如图1所示。
图1 系统总体框架
1.1 数据采集部分
数据采集装置包括6块采集板,每块板分别有16个模拟量通道(4个群组)、32个开关量。故障录波器接收采集到的数据,数据报文分为3种:常规存储卡数据、基于IEC61850-9-1标准[4]的采样值、基于IEC61850-8-1 标准的面向通用对象的变电站事件(GOOSE)。
1.2 协议转换器部分
协议转换器是运行于系统前端的硬件组成部分,采用PowerPC硬件平台和VxWorks嵌入式系统,主要用于接收3种数据报文,根据同步采样合并策略实现数据重组并上传至服务器。同时负责监视录波故障及硬件日常工作状态。
1.3 服务器端
服务器端是整个系统的关键部分,运行于系统上层,基于Core 2双核E4300 1.8 GHz硬件平台,采用Linux图形系统。服务器端接收协议转换器的数据并进行故障判别;分析协议转换器发来的各类型数据和事件以及本地产生的信息和事件,提取有效数据;将有用信息存入数据库;为用户提供可视化Web以及系统参数文件的配置功能。数据库的建立如图2所示,其中故障信息包括:通道名;启动时间;启动所属;启动类型。测距报告包括:故障类型;故障距离;故障电压测量值;故障电流测量值;断路器动作时间;闸重合时间;断路器动作类型;再次故障类型,即故障发生后再次出现的新故障的类型;再次故障电压测量值;再次故障电流测量值;多组(5组以上)模拟量启动类型和通道号。多组(5组以上)开入量变化状态和时间。
图2 数据库建立流程
数据库存储信息包括:数据、事件。数据文件分为暂态数据和稳态数据;事件包括故障信息、故障测距报告、系统参数配置等。通过数据库完成上层Web与下层协议转换器之间的信息交换。
1.4 Web部分
Web为用户提供快捷直观的常态、实时录波文件检索与分析,显示暂态录波故障报告和系统运行状态,并提供系统校时、录波文件下载等辅助功能。基本框图如图3所示。
图3 Web软件框架
本部分涉及大量数据交换:服务器端接收用户提供的系统设置信息保存至数据库,接收用户查询信息;客户端接收查询数据库得到的波形数据进行信号分析,接收故障信息、系统状态信息显示。
本部分具有很好的扩展性,可以根据用户需要添加更多的功能。
2 关键技术
服务器端接收大量协议转换器上传的数据报文,需经过分析准确提取数据报文中有效信息,以满足上层需要。Web部分面向用户,需要保证良好的用户体验,主要包括:提高客户端和服务器端的数据传输速度与准确性、完善波形显示效果。
为了保证多用户查询时能够实时显示查询结果,采用流式Socket[5]多线程[6]通信进行数据传输,通过多线程保证波形数据传输和显示的速度,解决波形动态显示画面闪动的问题,提高显示质量。
Web采用Java Applet[7],优点包括:当用户访问网页时,Applet被下载到用户计算机上执行,因此执行速度不受网络带宽或者modem存取速度的限制;Applet被设计成在“沙箱”[8]中运行,只能读取源主机上的数据,不能读写本地主机,从而不会对用户系统造成任何损害,具有很高的安全性。
2.1 数据提取
服务器端接收的经协议转换器重组的数据报文有:存储卡实时向量数据报文、GOOSE和IEC61850合并后的协议报文。分析上述报文形成稳态录波数据文件、暂态数据文件。
稳态录波数据记录采样率1 kHz,考虑到日常稳态录波数据量庞大,综合Web端查询便利程度,采用以子站为单位将所有通道有效数据保存至一个文件,存储时间间隔10 min。
暂态录波数据采用变速记录:最高采样速率(AB段,采样率10 kHz,A段为故障前100 ms数据)和长录波记录速率(C段,采样率1 kHz)。判断故障起始位置,将故障信息生成Comtrade[9]文件保存,并记录故障时刻过限启动时间、启动所属通道或设备、启动类型、通道名等事件标识保存至数据库。
2.2 数据传输
即Web客户端与服务器端数据交互。采用Java的Socket类和ServerSocket类来实现流式Socket通信。由于服务器端在同一时刻可能出现的并发通信,采用Linux提供的多线程通讯[6]。
客户端与服务器端流程如图4所示。
图4 客户端与服务器端流程
考虑到同时传送多个通道数据的情况,即并行传送多通道数据,综合网络速度、CPU处理速度以及用户视觉效果,将服务器端查询到的各通道数据分割成长度为N的小块交叉传输,实际应用中传输长度N定为1 000。客户端接收相关波形数据流,用于下一步的信号分析与波形动态显示。
2.3 动态显示
动态显示的内容包括波形和数据2部分。实现的功能包括:主界面绘制,比较java提供的3种主要构建窗口程序库AWT,Swing和SWT,采用Swing;网络数据交换,即客户端Socket通信,接收数据流;数据分析,包括将接收波形数据流转换成坐标点以及波形信号分析[10];动态显示,显示包括波形和信号分析结果。
为了保证波形显示速度,程序设计时需要注意:数据接收与数据解析同步进行;波形坐标点计算与信号分析显示同步进行。
对于动态刷新的波形与信号分析结果,为了保证良好的用户体验,即人机交互操作时画面不出现明显闪烁,需要注意:根据实时显示波形数据量调整滚动条长度;拖动滚动条时需要实时刷新当前波形显示区域;刷新标尺位置时需保证不影响其他波形正常显示;拖动标尺实时更新标尺所在位置采样点信号分析结果;根据当前接收到的采样值大小动态调整已显示波形的幅值至最佳状态。
综上所述,软件共包括3个线程,分别用于波形和信号分析显示、接收数据流、调整波形显示幅值。结合Applet生命周期得出如图5所示流程图。
图5 动态显示流程
2.4 信号分析
波形信号分析分为2部分:通道数据分析,包括有效值、相位、谐波等一般信息;线路数据分析,主要是┤相信号相量、功率分析。
对于包含k次谐波的周期性离散信号(电压或电流),对其均匀采样,设每周期采样点数为N,则第iУ悴裳值为:
f(i)=∑Nk=1Aisin(ik2πN)
有效值离散计算公式为:
F=1N∑Ni=1f(i)2
通过傅里叶变换对信号进行谐波分析:
实部:
FRn=2N∑Nk=0f(k)cosnk2πN
虚部:
FIn=2N∑Nk=0f(k)sinnk2πN
n次谐波有效值:
Fn=FRn×FRn+FIn×FIn2
采用序算法计算信号有功功率和无功功率:
Ua=UaR+jUaI,Ub=UbR+jUbI,Uc=UcR+jUcI
正序:
U1=Ua+Ub×λ-120°i+Uc×λ120°i
负序:
U2=Ua+Ub×λ120°i+Uc×λ-120°i
零序:
U0=Ua+Ub+Uc
视在频率[9]:
S=P+jQ=UaIa*+UbIb*+UcIc*
Ia*,Ib*,Ic*是Ia,Ib,IcУ墓查睢
有功功率:P=Re(S)
无功功率: Q=lm(S)
3 系统
Web端提供6项功能,包括手动录波、常态长录波波形显示与分析、暂态故障信息查询与波形文件下载、实时录波波形显示与分析、系统运行状态显示、系统校时。
3.1 手动录波
发送录波开始命令,通知系统开始录波,服务器端启动录波并记录波形。
3.2 常态波形检索与分析
提供按通道选择、按线路选择两种波形检索方式,如图6所示。
检索后显示波形与数据分析结果,如图7所示。
可以看出图中标尺处波形发生突变。此时进入暂态波形检索页面查询故障情况。
3.3 暂态波形检索与分析
提供时间区间、故障情况、启动故障情况、跳闸情况4种暂态数据查询方式,查询后以列表方式显示基本故障报告,如图8所示。如需要进一步分析故障数据,则可下载对应Comtrade文件调用其他分析软件进行分析。
图6 常态波形检索
图7 常态波形与分析结果显示
图8 暂态波形与分析结果显示
检索图8标尺对应时间的暂态Comtrade文件(由于本文撰写时故障分析尚未完成,故这里故障分析为空,只提供故障文件下载)并下载,调用第三方分析软件做详细分析。
3.4 实时波形检索与分析
实时波形检索与常态波形检索类似,动态显示当前时刻波形,如图9所示。考虑到数据量、网络带宽、用户体验等方面因素,波形刷新时间间隔为2 s。
图9 实时波形显示
点击暂停键,分析当前数据。如图10所示。提供双游标,便捷分析绝对时间与相对时间。
如数据检索采用按线路选择方式,显示当前线路┤相相量与功率信息,如图11所示。
图10 实时波形与分析结果显示
图11 实时波形线路相量信息
3.5 系统运行状态
显示当前系统硬件运行工况,如图12所示,分析系统硬件网口状态以及数据通信情况。
图12 系统运行状态显示
3.6 Web校时
4 结 语
本系统严格遵循DL/T663-1999《220~500 kV电力系统故障动态记录技术准则》,满足继电保护等电力自动化装置要求,排除硬件差异。根据接入量的不同,实现不同速率录波,系统具有稳定性较强,能够满足现行变电站、电厂等安全可靠运行的要求。采用B/S架构,录波分析系统不再依赖系统平台,具有很高的可移植性。Web部分提供直观丰富的功能,满足用户分析需求,具有很高的工程应用价值。
本系统在功能上依然存在改进之处:当大量用户查询服务器端数据库时,查询数据有可能产生交叉,如果用户对得到的原始数据分别进行处理,得到需要的波形坐标数据,那么从整体上看,连接到服务器端的用户计算机做了大量重复数据分析。因此可做如下改进:将一段时间内所有向服务器端提出连接请求的客户端看成整体,根据不同的计算能力进行数据计算,按照用户需求分配计算结果,避免重复计算。
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故障录波器范文4
关键词：继电保护 故障信息管理系统 应用规范 标准化
中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0119-01
目前由于国内外不同厂家对装置信息、时间同步实现方式、和数据输出格式的不同，造成了在电网故障中，各种装置反映的信息体现了“孤立事件”的特点[1]。使得调度人员，甚至于继电保护专业人员都不能及时判断复杂故障的真正原因。故障信息只能分散、局部地描述电网故障状况。这表明目前各种保护和故障录波器等设备对于故障信息处理的规范性远不能满足现代电网故障分析、信息处理有效性和及时性的要求，从而说明了继电保护及故障信息管理系统规范化建设的必要性和紧迫性。
1 信息的分类
继电保护及故障信息管理系统信息主要来自于继电保护装置和故障录波器[2]。目前，继电保护装置和故障录波器信息分为以下四类：保护定值信息、开关量信息、模拟量信息、保护动作信息。
2 信息通信规范
由于继电保护微机化普及在先，故障信息管理系统应用在后，所以存在如何与已投入运行的继电保护和故障录波器规约规范的问题[3]。
3 信息建模规范
目前，当电网发生故障时，尤其是复杂故障时，保护和故障录波器所上送的信息量十分庞大，必须对这海量信息进行分优先级上送，避免出现信道阻塞[4]。由于保护和故障录波器生产厂家繁杂，对电网的要求理解参差不齐，所上送的装置信息不严谨，不规范，有些信息甚至继电保护专业人员都看不懂。
对所有保护动作和故障录波器开关量信息进行详细研究和分析后，针对调度运行人员对故障信息的要求，分别制定继电保护及故障信息管理系统220kV线路和变压器动作信息规范样表，110kV及以下等级参照执行。220kV线路动作信息规范样表见表1（以保护装置采用RCS和CSC系列保护为例）。动作信息优先级划分如下：
第一级：主要是断路器、继电保护和自动装置的出口动作信息和保护退出（闭锁）信息。
第二级：主要是保护启动、断路器操作或者其他与保护动作相关联的信息。
第三级：主要是保护和故障录波器的告警信息。
对所有保护动作和故障录波器模拟量信息进行详细研究和分析后，针对调度运行人员对故障信息的要求，分别制定继电保护及故障信息管理系统220kV线路和变压器模拟量信息规范样表，110kV及以下等级参照执行。模拟量信息优先级划分如下：
第一级：重要的反应电网系统运行的电压、电流。
第二级：监测电网和设备的其他状态量。
4 信息规范
信息规范有如下几点：
继电保护及故障信息管理系统信息应体现层次性，继电保护及故障信息管理系统信息处理应体现智能性。系统应具有专家系统模块，在电网故障时，系统对收集到的保护动作信息、开关变位信息、录波文件等信息，自动进行整理和关联，形成故障报告，同时对包括保护和开关的动作是否正确等进行评价。
继电保护及故障信息管理系统信息处理应体现差异性：系统要同时考虑调度人员、继电保护人员、保护管理人员的需求。
参考文献
[1] 林钢松，杨先贵，杨勇.湖北电网继电保护运行管理系统[J].电网技术，1997，21（8）：49-51.
[2] 李智星，涂光瑜，陆俭.网络化继电保护管理系统.电力自动化设备，2003，23（12）：43-46.
故障录波器范文5
继电保护在电力系统发生故障时，能够快速切除故障设备，以保障系统的正常运行。传统的故障分析法一般是通过查看保护装置的动作和录波的打印报告，分析故障录波器的录播来发现故障，程序非常繁琐，无法追踪到装置内部工作情况和潜在问题。
一、智能变电站故障可视化概述
智能变电站向全面支撑调控一体化转变，其中在此基础上的智能告警和故障信息分析决策功能是其高级应用的最重要技术之一。主要表现为：挖掘事故中事件顺序记录、信号、保护装置以及故障录波等数据，对这些数据进行综合分析，以直观的可视化界面综合展示分析结果。
数据11是继电保护装置中间节点以及动态逻辑，其中监控主机、调度中心和动态记录装置为数据接收方。数据12是用于分析展示的故障录波信息，其中调度中心和综合应用服务器是数据接收方。工作原理为：通过保护故障记录信息流对继电保护故障进行可视化分析，综合分析应用服务器采集装置中间节点数据，再结合保护装置逻辑图、内部监控点数据，可视化展示分析结果。
二、G语言
G语言是由国家电力调度控制中心提出的电力系统图形描述规范，是基于公共信息模型中图形交换发展的新型电力系统图形描述语言，是可扩展标记语言标准基础上的纯文本语言，将基本绘图以外的常用电网图形符号定义成土元模板，生成简化图形的解析过程。
另外，G语言定义了连接线和端子，以及图形颜色和消隐，起到了描述图元连接关系的作用，具有对普通动态二维图形描述的功能。Key id在G语言的每一个图元中都定义了，用于解决图形和数据关联的问题。G语言将电力设备和电网信息通过图形的方式表达出来，并作为高效存取以及交换电力图形、数据的支持，具有较强的通用性。
三、保护逻辑图的描述方法
1、 保护逻辑图基本图元
基本图形元素：A.状态量输入：key id取中间节点文件状态通道号，有一个输出端子，输出端子的key id 取通道号值。B.状态量输出：key id 取状态信号通道号，有一个输入端子，其key id 取对应通道号值。C.“与/或”门：其中key id是自定义，储存判断结果，包含输出、输入端子，8进1出为支持最大。
各个基本图元的属性都含位置坐标，图元实例化用于描述元件在图形中的位置，连接线存在多个拐点，为表达其位置关系含有对各位指属性。
2、保护逻辑图的逻辑关系
保护逻辑图绘图操作是使用预定义的基本图形元素、基本绘图元素，其中各图元素的连接关系由连接线决定，并将其联系关系储存在图元实例。基本图形元素key id用作中间节点文件数据传递、结果判断。各基本图形元素以及连接线内部存在保护逻辑图的逻辑关系。
3、 中间节点文件
中间节点文件分为中间文件和描述文件，其文件后缀分别为：.mid/.d e s.中间文件存储模拟量、相对时标、开关量通道值。描述文件用于描述中间文件数据存储格式，一部分用作对中间文件的说明，包括模拟量名称、序号、模拟量量纲、
数字量名称和类型、;另一部分用于存储保护逻辑图。描述部分d e s标记，则G标记图形部分。
四、故障可视化分析
1、生成故障信息
继电保护装置启动后会产生故障录波文件、动作情况简报文件、故障信息文件、中间节点文件。其中，当装置启动故障录波文件和中间节点文件会同时产生两段时间一致的记录。故障录波文件仅包含本次启动的概要信息，用于初步故障分析，而中间节点文件包含了故障录波文件信息之外，还包含了保护装置内部逻辑的动作详细数据，主要用于对故障详细的分析。
2、事故可视化分析
故障录波分析工具是保护逻辑可视化分析的载体，其结合了中间节点文件、故障简报、故障录波文件，并以时间作为线索进行综合分析，将故障过程中各个保护功能原件的逻辑，按照时间先后顺序清晰化的再现。
保护逻辑图在进行可视化分析过程中，图形绘制将各节点动作情况在基本图元定义为高亮显示。其中，每个图元包含1个用于表示图元状态的state;图元内部对象包含用于表示图形元素、所有被定义元素的s t a。图形根据不同值显示不同风格就是st a的功劳。连接线根据key id 3的值进行条件绘制，st a为0，绘制黑色线;为1，绘制红色线。这样可使显示更加简介直观。
3、 互操作方式分析
G语言作为电力系统标准的图形描述语言，被保护逻辑图用作自描述，以及G图形处理工具被综合应用服务器用作解析，实现不同厂家之间的互操作。由于各厂家在实际运用中采用不同操作习惯，所以互操作方式一般分为两种情况：
(1)采用G语言方式的厂家，不需要做其他工作，直接配合，并可以保证故障分析风格显示一致;
(2)当厂家采用其他方式，那么即安装调试可视化故障分析插件便可。此外，不管该工程有多少型号装置都只需要一个插件足够，无需多个插件。可视化分析app使用条件：附加参数调用，文件名file为全路径，.cf g为后缀，波形通过“.ex e file”调用。
五、实际应用分析
保护逻辑图G语言生产模块的开发，是根据继电保护逻辑图的自描述方案，并由可视化逻辑设计软件集成。在对程序便宜进行保护时，可视化回放G语言保护逻辑图文件是根据程序设置自动生成，并且保护程序代码包含了此文件，为保护程序以及可视化保护逻辑图的一致作重要保障。中间节点文件在保护装置启动时录播自动产生，并存于.d e s文件当中。
其配套解决模式是在G语言继电保护逻辑图自描述方案基础之上开发的，并集成与波形分析工具，波形分析工具同时也会增加保护逻辑图故障可视化回放功能，并在录波文件启动时自动打开中间节点文件，同步回放和分析可视化保护逻辑图以及故障波形。
整个过程简述：保护装置启动会自动生成故障简报文件、故障录波文件、中间节点文件以及扰动通知，然后故障信息文件通过故障录波器从文件服务调取和上传。由此可见，故障录波器、调度端口、综合应用服务器都是具有故障可视化分析功能的。
六、结语
综上所述，本文提出的继电保护装置故障可视化分析方案，保护逻辑图采用了电力系统图形标准描述规范，也就是G语言进行自描述，通用G语言解析工具被后台服务器用作解析保护逻辑图和可视化回放分析。该方案不仅解决了设备间的互操作问题，还解决了保护程序和逻辑图不符合的问题，通用性和操作性都很强。
故障录波器范文6
[关键词]继电保护；变电站；自动化系统；功能分析
[中图分类号]F407.61
[文献标识码]A
[文章编号]1672-5158（2013）05-0367-02
随着科学技术以及电网建设日渐成熟，我国电网继电保护综合自动化系统得到了良好的发展，不仅在变电站客户机信息搜集、保护、网络信息传输得到了广泛的应用，同时在EMS系统数据共享、稳定计算分析以及故障处理中都得到了良好的应用。由于系统继电保护、方式、调度、通信、运动以及变电站综合自动化相关技术，需要大量专业人员配合，在目前的发展状况来讲，难以实现继电保护自相适应。为了从根本上保障电力系统稳定安全运行，在增强继电保护正确运作效率的同时，不断满足电力系统运行要求；在实际工作中，必须遵循图纸、规程相关要求，在正确分析电路硬件构成的同时，实现软件逻辑功能；根据保护规律、原理，逐步积累工作经验，找出实际存在问题，有针对性的进行解决。
一、继电保护系统构成以及测距原理
（一）继电保护系统构成
从电力系统电网角度来看，电网继电保护综合系统是信息获取的主要途径，电网参数结构通过调度中心获取；输送潮流以及设备运行状态，通过EMS获得，由于必须经过调度下令，在保护装置信息投递中由现场执行。因此，在实际调度系统管理中，投递信息可以根据继电保护系统特点，从变电站监控体系获得；通过微机保护装置特点，获得系统构成保护装置异常以及故障状况；通过了解故障录波器以及微机保护系统，获得电力系统网络故障信息。
（二）继电保护故障准确度以及测距
在变电站自动保护装置故障录波器、保护装置故障测距中，由于500kv电站行波测距装置主要采用xc-21输电线路装置，当继电保护装置出现电流暂态行波信号时，通过系统特点进行测量。在当代微电子技术研制中，继电保护系统装置采用A型、D型以及E型测距法进行测量。A型测距法，又称单端电气量法，主要测量发生在故障点以及母线反射的故障行波脉冲时间测距，具有无需两段通信联络、投资低等优点，由于系统母线受末端反射影响，在系统测距结果时，时常有结果不稳定的现象。D型测距又称两端电气量法，主要测量系统故障行波脉冲与两端母线的测距，具有测距结果可靠、原理简单等优点，但是在实际应用中，由于自身特点影响，必须在系统两侧进行通信联络。E型测距主要是记录系统故障重合闸的滋生的各种暂态行波测距。
1、单端电气量行波测距原理
在变电站自动化系统中，一旦监视线路发生故障，继电保护电流会直接在母线以及故障点之间进行来回反射。在高通模拟滤波中，根据行波波头脉冲，将母线测距装置直接接人电流互感器二次侧行波信号中；通过系统故障点反射的行波脉冲与母线初始行波脉冲时间差，进行测距以及暂态电流行波波形记录。
2、两端电气量行波测距原理
根据变电站自动化系统特点，在线路两端装置测距时，记录母线到下行波波头时间，得到系统故障距离。在两端测距法中，根据行波波头分量特点，不仅减少了投射行波和后续反射等程序，并且具有测距结果可靠、原理简单等特点。由于系统两端测距必须在GPS时钟同步以及两端装设测距装置中进行，通过交换记录通讯故障初始行相关信息，获得系统故障距离。在电流互感器行波信号暂态电流中，由于不需要耦合信号设备，一般使用独立于CPU的采集单元超高速数据，抵消CPU速度慢带来的影响，缓存记录暂态行波信号。在装置可存储4次故障波形以及10次测距故障结果时，根据变电站特点，确保装置记录数据完整性；当故障信息越多时，系统故障位置、故障性质、故障距离检测越准确；在系统数据库调度中，由于已经存储了所有的平行线路距离、参数设备以及互感情况信息，当EMS数据系统共享时，得到系统故障一次设备运行状态。继电保护故障发生后，通过线路两端故障录波器收集以及客户机保护，获得故障报告，上传服务器；调度端通过综合利用信息，在简单计算系统故障的同时，明确系统故障性质以及定位情况。
二、变电站自动化系统继电保护功能
（一）继电保护事故分析以及辅助决策
当变电站自动化系统出现事故时，由于通常会伴随保护误动作，传统事故主要由人进行分析，受水平、经验影响，经常出现偏差。在电网继电保护中，变电站通过综合搜集故障运行状态以及变电站保护情况，在综合线路两端保护的同时，对同一端保护信息进行模拟探究；通过“故录”取样以及保护依靠，进行数据计算，从而准确使用最佳的继电保护辅助决策。
（二）保护装置状态检修
在变电站自动化系统中，由于数据统计分析存在二次回路养护不佳、缺陷以及厂商制造不达标等现象，导致变电站继电保护出现不同程度的误动作现象。因此，在继电保护系统中，加强继电器变为倾斜、脱轴、烧伤、外壳、整定值位置、继电器圆盘转动、压板转换开关、信号以及气味检查，根据微机型保护装置存储故障报告以及自检特点，综合使用自动化系统，保障继电保护装置顺利检修。
变电站自动化开关跳闸后，首先应该明确动作情况，在恢复送电的同时，将掉牌信号进行保护，在计入保护动作以及值班记录的同时，对相关工作进行检修。当检修工作涉及变电站自动化系统保护装置时，通过和供电部门及时联系，切换变电站自动化系统保险卸装以及开关转换工作。
（三）变电站系统可靠性分析以及综合化展望
在变电站自动化装置可靠性分析中，通过继电保护系统保护装置、保护装置情况、服役周期以及异常率交换情况，实现变电站继电保护装置可靠性分析。当变电站自动化系统保护信号传输位置出现偏差时，由于暂时无法解决，不仅降低了保护系统依赖性，同时对系统可靠性也造成了很大影响。在远程定值调整中，为了系统运行效率，通过系统保护配合的方式，从根本上避免保护拒动造成事故扩展。
为了保障变电站自动化系统运行状态，在充分考虑继电保护整定计算的同时，根据传统继电保护系统实时动作、事先整定等特点，确保继电保护始终符合运行方式变化。为了保障事先整定定值始终符合运行方式变化，根据动作延时状况、零序电流保护特点、运行方式失去配合以及一次系统限制等具体情况，依靠变电系统自动化电网技术、设备力量，进行数据收集；在两端线路电流、电压审核中，保障系统在线监测。
结束语：
随着电力系统继电保护装置大力发展，变电站自动化系统继电保护水平不断增强，各种变电站智能设备开关量、模拟量、设备状态不断增加，在电力系统运行时，通过设备运行特点，获得一、二次设备相关信息。目前由于微机型二次设备主要利用功能设备的特点，在大量设备信息流失的同时，很多信息都不能得到充分利用；因此，在电力系统应用中，必须根据电网整体特性，在确保电网安全的同时，增强继电保护在变电站自动化系统的应用效益。
