变电站综合自动化第6章

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1、第6章 变电站综合自动化系统的 其它自动装置,了解变电站综合自动化中VQC的基本概念 熟悉变电站综合自动化系统中VQC的工作原理 了解故障录波装置在电力系统中的作用 了解故障录波装置的硬件和软件构成 学习故障录波装置的界面操作,要求, 知识点 变电站综合自动化中VQC的基本概念 变电站综合自动化系统中VQC的工作原理 故障录波装置在电力系统中的作用 故障录波装置的硬件结构和软件组成 故障录波装置的界面操作 重点和难点 重点：变电站综合自动化系统中VQC的工作原理 故障录波装置的硬件结构和软件组成 难点：变电站综合自动化系统中VQC的工作原理 故障录波的波形分析,6.1故障录波装置,继电保护和安

2、全自动装置技术规程规定，为了分析电力系统故障及继电保护和安全自动装置在事故过程中的动作情况，迅速判断线路故障的位置，在主要发电厂、220KV及以上变电所和110KV重要变电所，应装设故障录波装置或其他故障记录装置。故障录波装置是一种常年投入运行，监视电力系统运行状态的自动记录装置。,6.1.1故障录波装置的作用,故障录波装置的作用有： （1）为正确分析故障原因、研究防范对策提供原始资料 （2）帮助寻找故障点。 （3）帮助正确评价继电保护、自动装置、高压断路器的工作情况，及时发现这些设备的缺陷，以便消除事故隐患。 （4）便于了解系统运行情况，及时处理事故。 （5）实测系统参数，分析研究振荡规律。

3、,6.1.2数字式故障录波装置,一、数字式故障录波装置的构成及功能 数字式故障录波装置由硬件和软件两部分构成。 1、硬件介绍 故障录波装置系统如图所示。,故障录波装置系统图,2.软件系统功能说明 前台工控机当系统发生故障或出现异常工作状况时，将记录故障前后一段时间的各采样量数据。其软件的主要部分是启动判据，启动判据用于64路模拟量和128路开关量在线监测过程中对实时数据进行分析计算，以判定系统是否存在各种短路故障、接地故障或异常工作状况，起动判据有： a、电气量越限启动，比如电流、电压等，包括过限启动、低限启动、突变量启动和振荡启动。 b、非电气量越限启动，比如温度等，可以经传感器变为直流信号

4、。 c、开关量启动，用于监测开关跳、合闸及保护装置的动作状态。 d、手动启动，用于检查装置运行状况，或监视系统正常运行时的各路电气量和非电气量。,主程序流程框图,前后台机通讯部分的任务是实现后台工控机对前台工控机的在线管理、维护，各采样量的实时监视、统计及故障数据文件的传送。 a、前台机采样的实时数据定时发送至后台机，以供后台机实时数据管理、画面监视，同时形成运行数据历史数据库。 b、将故障数据文件传至后台机保存以供后台机进行波形分析、打印及远传。 c、后台机在线查看及修改前台机各启动判据的整定值，以及停止前台机软件的运行。 d、后台机在线查看及删除前台机硬盘上保存的过时故障数据文件，实现对前

5、台机硬盘维护。 e、根据GPS校时系统，实现前、后台机时间校准。 f、后台机向前台机发送手动录波命令，以检查装置的工作状态或监测系统正常运行状况。,后台工控机用于对前台工控机的在线管理及维护，并对故障录波文件进行分析、打印及数据远传至调度，一般采 用Windows操作系统作为开发平台，提供良好的人机交互界面。后台分析软件的主要功能有： a、波形分析。可以查看数据文件，完成数据文件到波形的转换、波形打印，对波形的分析（谐波分析、序分量分析、有功分析、无功分析、有效值分析等），根据需要对显示波形进行调整等。 b、实时监控。对电力系统各采样电气量和非电气量的运行状况进行监视，随时了解系统的运行情况。

6、 c、报表管理。包括报表生成、预览、打印等，可以定制各类报表。 d、事件追忆。用于追忆查询每次故障发生的相关信息，可列出每次故障发生时间、种类、故障设备名称、故障文件名称等信息，并支持打印功能。,e、画面编辑。提供一个组件窗口，列出在绘制实时监视图时可能用到的各种工具组件，可以利用这些工具组件自己绘制电气图、接线图等并保存，以备实时监视时调用。 f、密码管理。在后台机分析软件系统中，有几项栏目与装置的安全运行有关，因此设置了严格的密码管理系统来防止无关人员非法操作该装置，密码管理系统是对系统中用到的所有密码进行统一的管理，包括各项密码的设置、修改和删除。 g、通道信息。数字通道信息显示各个开关

7、量所占用的通道号、投停等信息，模拟通道信息显示各个模拟电气量所占用的通道号、模拟量信息，以供查询。 h、系统关闭。在系统关闭之前，应向前台机发送停止运行命令，在前台机停止运行后，后台机可退出运行。 i、后台机数据远传。上级调度需要故障录波文件时，可通过调制解调器经电话或网口将指定文件传送至上级调度端。,6.1.3故障录波装置软件工作原理,前置机CPU插件软件可分为三个组成部分：主程序，采样中断服务程序，故障录波程序。 主程序原理。前置机CPU插件主程序流程框图如图6-2所示。 上电复位后开始初始化，随后对CPU插件进行自检，例如RAM,ROM,EPROM,EEPROM以及CPU本身的自检。接下

8、来是同步采样信号检测，即检测同步采样脉冲是否正常。如CPU插件进行自检和同步采样信号检测未通过则告警并打印报告。,中断开放主要是指采样中断的开放，即允许采样中断。采样中断开放后，将定时从主程序转入采样中断服务程序，完成采样任务后再回到主程序。 系统自检后，就可以进入录波自启动的判断。在主程序中安排的自启动判据是反映系统故障的电压U0,U1,U2各序分量是否超定值。如系统自检无故障，程序就一直循环自检，直到系统自检出故障才进入告警程序或超定值后进入故障录波程序。,6.1.4 数字式故障录波装置举例,一、 变电站录波装置的配置 110kV变电站（同样适用于66kV变电站）。110kV变电站一般要求

9、不高，仅配置一台录波器，用户可选用WGL9001系列录波装置，并选配嵌入式管理单元(EMU)作为就地数据的长期备份，实现站内录波装置的管理，故障数据的分析和打印。嵌入式管理单元(EMU)通过以太网口或MODEM与上级调度联网。 330 kV以上变电站。330kV以上变电站录波装置通常安装在各保护小室内，每个保护小室配置有多台录波器。在实际使用中，可将小室内的录波器通过电以太网联网，然后转换为光以太网后连至控制室录波中心站内，由录波中心站对全站录波进行统一管理。录波中心站同时负责与保护信息系统、远方调度的接口。,二、 WGL9000数字式电力故障录波装置技术特性 完全嵌入式硬件平台，100Mbp

10、s嵌入式全协议以太网； 背插式一体化结构，模块化设计，抗扰度达到电磁兼容(EMC)IV标准；高性能、高可靠、免风扇、低功耗； 可采集50Hz工频信号、100Hz400Hz中频信号及各种直流信号，且模拟量与开关量输入可根据要求灵活配置；16位A/D，1kHz10kHz采样率，故障前和故障后的记录时间及采样率可灵活设置；,支持IRIG-B等多种对时接口,基于GPS时钟，完全由硬件实现同步采样和同步传输； 支持并行的双重化冗余录波，以保证录波的可靠性； 可同时支持三种录波方式：即有启动元件的暂态录波、符合DL/T873要求的稳态录波和无启动元件基于采样值的长录波。其中，无启动元件基于采样值的长录波采

11、用上电即开始录波的方式，在采样率为1kHz时，可循环保存15天的波形记录，尤其适用于弱扰动慢过程故障等启动定值不易整定的应用场合；,三、 WGL9000数字式电力故障录波装置的工作原理 WGL9000数字式电力故障录波装置由信号变换器、录波主机、端子、屏柜组装而成。,(一) WGL9000数字式电力故障录波装置功能配置 WGL9000包括三种录波方式： 基于启动元件的暂态录波，符合DL/T553-94 220500KV电力系统故障动态记录技术准则； （慢扫描）稳态录波，符合DL/T873-2004 微机型发电机变压器组动态记录装置技术条件； 无启动元件，基于采样值的长录波，符合Q/GDWY00

12、2-2005 WGL9000数字式电力故障录波装置。, 暂态录波 由数据接收和处理单元DPU1完成。装置上电初始化投入运行后，DPU1单元持续地对接入的模拟量和开关量进行监视。当具有符合用户设定的启动条件时，装置启动录波，并按用户设定的采样频率和时间记录包括故障或扰动前至少两个周波数据在内的整个过程，录波数据存储在数据接收和处理单元DPU 1的存储器中。DPU1单元具有足够的存储容量，能满足连续故障或复杂故障的录波要求。 启动元件 WGL9000录波器具有多种启动触发方式，用户可按组（对三相系统）或单独对每个通道选择或禁止各种类型的触发方式。 a) 手动启动：在录波管理单元，鼠标点击，通过命令

13、启动。 b) 开关量启动：开关量变位，启动录波。,c) 突变量启动。 在系统发生故障时，往往伴随着电压、电流的突然变化，当突变量超过用户设定的门限值时，启动录波。根据接入的模拟量类别，突变量启动包括： 相电压突变量 零序电压突变量 相电流突变量 零序电流突变量 直流量突变量 注：零序电压和零序电流通过模拟通道门限启动。,d) 模拟通道门限启动。 在系统发生故障时，往往伴随着电压的跌落、电流的增大，当电压/电流超出用户设定的模拟量门限值时，启动录波。根据接入的模拟量类别，模拟量门限启动元件可分为： 相电压越限、欠限 零序电压越限 相电流越限 零序电流越限 直流量越限、欠限 独立通道（如线路电压）

14、越限、欠限,e) 序分量启动。 当三相系统序分量超出用户设定的门限值时，启动录波。根据接入的模拟量类别，启动元件可分为： 正序电压越限、欠限 负序电压越限 负序电流越限,f) 频率门限启动。 当系统频率超出用户设定的门限值（上限或下限）时，启动录波。 g) 频率变化率启动。 在0.1s内的df/dt大于0.1Hz/s时，启动录波。 h) 振荡启动。 在1.5s内电流变差（最大值与最小值之差除以平均值）大于10时，启动录波。,i) 谐波启动。 当三次、五次谐波超过用户设定的门限值时，启动录波。 j) 过激磁启动。 当变压器过激磁倍数（n=B/BN=u*/f*）超过用户设定的门限值时，启动录波。

15、l) 差流启动。 差动保护为变压器主保护，为适应变压器录波的要求，装置根据变压器的接法、CT变比，自动进行相位校正和幅值校正，计算差流。当差电流超过用户设定的门限值时，启动录波。, 记录方式 符合DL/T 553-94220500kV电力系统故障动态记录技术准则，当具有符合用户设定的启动条件时，装置启动录波，记录方式如图6-9所示：,图 6-9 暂态数据记录时段(A,B,C,D段方式),【时段】：系统大扰动开始前的状态数据，记录时间0.040.1s（默认设定为0.06s），采样率110kHz，步长为1kHz； 【时段】：系统大扰动后初期的状态数据，记录时间0.23s（默认设定为0.2s），采样

16、 率同时段； 【时段】：系统大扰动后中期系统动态过程的状态数据，记录时间010s（默认设定为3s），每5ms输出一个工频有效值（每周波4点）； 【时段】：系统长过程动态数据，记录时间最长30分钟（默认设定为10分钟），每0.1s输出一个工频有效值。,第一次启动： 由S点启动开始按ABCD时段顺序记录。 重复启动： 在已经启动记录的过程中，如有模拟量突变或开关量变位： a.在B段则每次由T开始重新沿BCD时段顺序重复执行 b.在CD段则每次均应由S开始重新沿ABCD时段顺序重复执行。 自动终止条件： 同时符合如下条件时，则自动停止记录。 a.记录时间大于设定的时间。 b.所有的启动量全部复归。 系统振荡的记录： 如果系统振荡，则按C段连续记录直到振荡平息。, 稳态录波（慢扫描） 在没有符合用户设定的启动条件时，DPU1单元连续记录模拟量的向量值和频率，数据记录间隔为0.02s1s。稳态