HKDFR-B 電力故障記錄裝置產(chǎn)品概述
HKDFR-B 電力故障記錄裝置(簡(jiǎn)稱 HKDFR-B 錄波器),是武漢華電科儀電氣有限公司在原錄波器系列產(chǎn)品基礎(chǔ)上研發(fā)成功的新型 IEC 61850 兼容嵌入式錄波器。該產(chǎn)品按照 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)錄波器建模,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)錄波器的傳統(tǒng)功能。HKDFR-B 錄波器通過 IEC
61850-8-1 所要求的 MMS 通訊方式與變電站內(nèi)錄波管理機(jī)及遠(yuǎn)方調(diào)度通訊。
HKDFR-B 錄波器采用國(guó)際上技術(shù)先進(jìn)的嵌入式硬件結(jié)構(gòu),使用 32 位浮點(diǎn) DSP 進(jìn)行采樣, 嵌入式計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,具有分析能力強(qiáng)和運(yùn)行速度快等特點(diǎn);低功耗新型芯片,硬件 冗余設(shè)計(jì)等技術(shù)方案,使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。
HKDFR-B 錄波器是集故障(暫態(tài))錄波和實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、波形分析和測(cè)距為一體的新型 裝置。HKDFR-B 系列錄波器已在國(guó)內(nèi)多個(gè)電力部門使用,客戶反饋良好。
HKDFR-B 電力故障記錄裝置,適用于 110KV 及以上變電站和發(fā)電廠等電力單位,用于 輸電線路的故障錄波及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障分析。同時(shí)可進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)和電氣量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 和分析;當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或運(yùn)行參數(shù)超過設(shè)定值時(shí),自動(dòng)起動(dòng)錄波器進(jìn)行故障錄波,供 日后進(jìn)行故障分析及故障點(diǎn)測(cè)距。它是電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)測(cè)、故障分析及測(cè)距的可靠 工具,是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的有力措施。
如配置了連續(xù)記錄單元,裝置可連續(xù)不中斷記錄采集數(shù)據(jù)。至少保存最近 7 天的數(shù)據(jù)。
l 服務(wù)器端按照 IEC61850-7-x 建模,客戶端對(duì)與客戶請(qǐng)求有關(guān)的模型進(jìn)行映射。嚴(yán) 格按照 IEC61850-6 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置,具有可以獨(dú)立使用的配置工具。
l 支持新一代變電站通訊標(biāo)準(zhǔn) IEC 61850,通訊協(xié)議符合 IEC 61850-8,映射為 MMS
服務(wù);同時(shí)支持電力行業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn) DL/T667-1999 (IEC60870-5-103)。
2) 高可靠性工業(yè)級(jí)全嵌入式結(jié)構(gòu):裝置采用了嵌入式硬件平臺(tái)和嵌入式軟件平臺(tái),從 根本上保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
l 設(shè)計(jì)時(shí)把裝置各功能模塊統(tǒng)一考慮,使不同的功能模塊安裝在同一個(gè)機(jī)箱內(nèi),降低了裝置功耗,同時(shí)提高了抗干擾能力。
l 基于嵌入式理念設(shè)計(jì)開發(fā)實(shí)時(shí)軟件,并采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) LINUX,確保裝置軟 件的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。
l 數(shù)據(jù)處理及后臺(tái)操作均在嵌入式高性能主板上完成,CPU 1.6G, 雙核,無風(fēng)扇結(jié) 構(gòu)。
l 圖形化界面設(shè)計(jì),運(yùn)行于 LINUX 操作系統(tǒng)平臺(tái),具有強(qiáng)大的在線幫助系統(tǒng)便于 用戶操作;
l 具有編輯、漫游功能,提供波形的顯示、迭加、組合、比較、剪輯、添加標(biāo)注等 分析工具,可選擇性打印和打印預(yù)覽。
l 具有諧波分析、序量分析、矢量分析、頻率分析,功率分析,過激磁分析,差流 分析,阻抗圖分析并顯示阻抗變化軌跡等功能。
l 支持故障數(shù)據(jù)自動(dòng)分析和手動(dòng)高級(jí)分析,生成 XML 格式的故障報(bào)告,故障分析 輸出結(jié)果詳細(xì)清楚;
l 具有繼電保護(hù)特性分析和開關(guān)變位時(shí)序分析功能。
l 可靈活選擇特定通道的波形復(fù)制于文本文檔中,支持將錄波文件中模擬量數(shù)據(jù)直 接導(dǎo)出至表格文檔中。
l 具有錄波文件編輯功能,能按照定制的通道(如某一間隔的所有模擬量和開關(guān)量) 將錄波文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合生成新的錄波文件。
l 可對(duì)當(dāng)前已記錄的數(shù)據(jù)配置參數(shù)進(jìn)行顯示、修改、還原、導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。有效 避免了當(dāng)定值參數(shù)配置錯(cuò)誤后所記錄的數(shù)據(jù)無法正確分析問題。
l 支持電力行業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn) DL/T667-1999 (IEC60870-5-103)和新一代變電站通訊 標(biāo)準(zhǔn) IEC61850 等。支持支持各種聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳方式,可適應(yīng)于撥號(hào)方式、專 線方式、TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)連接方式等。
l 記錄單元采用嵌入式操作系統(tǒng) LINUX,配置 3 個(gè)獨(dú)立網(wǎng)卡,設(shè)備內(nèi)部通訊與對(duì) 外組網(wǎng)完全物理隔離,可以有效的防止病毒感染。
5) GPS 高精度對(duì)時(shí):可以支持分脈沖,IRIG-B 對(duì)時(shí)方式,誤差不大于±1ms,同時(shí)也支 持 NTP 網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)方式。
6) 獨(dú)特的數(shù)據(jù)記錄格式:對(duì)于系統(tǒng)大擾動(dòng)后的中期狀態(tài)數(shù)據(jù)(C 段)和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程數(shù) 據(jù)(D 段),傳統(tǒng)的記錄方式只記錄有效值。本裝置模擬量通道采用基波相量值(實(shí) 部+虛部)的方式記錄,這種記錄格式帶來了豐富的動(dòng)態(tài)分析功能,如:可以輸出有 效值、相位、有功功率、無功功率和差流等信息;也可以進(jìn)行相量分析、序量分析、阻抗分析和頻率分析等。
7) 故障前記錄時(shí)間長(zhǎng):傳統(tǒng)故障錄波方式故障前記錄 0.1s,本裝置故障前增加一個(gè) A2 段,以基波相量值(實(shí)部+虛部)的方式長(zhǎng)時(shí)間記錄故障前各電氣量的狀態(tài),最大可 設(shè)為 10 秒,可幫助分析緩慢變化的發(fā)展性故障。
8) 多種錄波方式自由組合: 可以實(shí)現(xiàn)暫態(tài)錄波、,穩(wěn)態(tài)錄波(連續(xù)錄波錄波)方式的自由組合。
l 暫態(tài)錄波:標(biāo)準(zhǔn)配置 64 路模擬量,128 路開關(guān)量(最大配置 96 路模擬量,192 路開關(guān)量)最大 10KHz 采樣率。
l 穩(wěn)態(tài)錄波:標(biāo)準(zhǔn)配置 64 路模擬量,128 路開關(guān)量(最大配置 96 路模擬量,192 路開關(guān)量),最大 2KHz 采樣率。
l 暫態(tài)錄波單元和穩(wěn)態(tài)錄波單元采用獨(dú)立硬件系統(tǒng),兩個(gè)單元可分別單獨(dú)運(yùn)行或同 時(shí)運(yùn)行,一個(gè)錄波單元的器件損壞不影響另一個(gè)錄波單元的正常運(yùn)行。
l 當(dāng)系統(tǒng)擾動(dòng)時(shí),連續(xù)記錄單元自動(dòng)產(chǎn)生標(biāo)記事件,用戶可根據(jù)事件標(biāo)示查找需要 的錄波文件。
l 穩(wěn)態(tài)錄波記錄的通道可定制,采樣率不低于 2kHz,至少保存 7 天的數(shù)據(jù)量。
2.1 機(jī)械及環(huán)境參數(shù)
1 外形尺寸及柜體顏色
表 2-1 外形尺寸及柜體顏色列表
外形尺寸 (高×寬×深) |
2260mm×800mm×600mm(標(biāo)準(zhǔn)) |
可按用戶要求適當(dāng)改變尺寸 |
|
柜體結(jié)構(gòu) |
前、后開門結(jié)構(gòu) |
前開門旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu) |
|
柜體顏色 |
按用戶要求制作 |
2 環(huán)境條件
表 2-2 環(huán)境條件參數(shù)列表
海拔高度 |
≤ 4000m |
保存溫度 |
-25℃ ~70℃ |
工作溫度 |
-10℃ ~55℃ |
相對(duì)濕度 |
5% ~ 95%;當(dāng)相對(duì)濕度>90%時(shí),環(huán)境溫度不低于 25℃ |
大氣壓力 |
80 kPa ~ 110kPa |
2.2 額定電氣量
2.2.1 工作電源
表 2-3 工作電源參數(shù)列表
額定直流電源 |
DC110V 或 220V,允許波動(dòng)范圍:-20%~+10%,紋波系數(shù)≤5% |
額定交流電源 |
AC220V,允許波動(dòng)范圍:-15%~+10% |
額定頻率 |
50Hz,允許波動(dòng)范圍:±0.5Hz |
表 2-4 輸入回路參數(shù)列表
額定頻率 |
50Hz |
|
交流額定電壓(PT 二次側(cè)電壓值) |
57.74V,50Hz |
|
交流額定電流(CT 二次側(cè)電流值) |
1A 或 5A,50Hz |
|
開關(guān)量回路 |
常開或常閉空接點(diǎn) |
|
模擬量線性工作范圍 |
交流電壓回路 (采用小 PT) |
0-120V(相電壓回路) |
0-180V(開口三角電壓回路) |
||
交流電流回路 |
0-40In(In 為電流額定值) |
|
高頻回路 |
0-30V(峰值) |
|
直流回路 |
0-600V/4-20mA |
2.2.3 輸入回路功耗
表 2-5 功耗參數(shù)列表
交流電流回路功率消耗 |
1A 時(shí)功耗<0.5VA/相 |
5A 時(shí)功耗<1VA/相 |
|
交流電壓回路功率消耗 |
每相電壓<0.5VA |
直流功耗 |
≤50W(工作時(shí)); ≤80W(動(dòng)作時(shí)); |
2.2.4 輸入回路過載能力
表 2-6 過載能力參數(shù)列表
交流電壓回路 |
2 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 10 秒 |
|
40 倍額定電流,工作 1 秒 |
2.3 主要技術(shù)指標(biāo)
2.3.1 采樣指標(biāo)
表 2-7 采樣指標(biāo)參數(shù)列表
采樣頻率 |
最大 10kHz |
諧波分辨率 |
最大 99 次,諧波誤差<5% |
采樣精度 |
25℃時(shí),額定值下,電流誤差<0.2% |
25℃時(shí),額定值下,電壓誤差<0.1% |
|
開關(guān)事件分辨率 |
0.1ms |
A/D 分辨率 |
16 位 |
2.3.2 啟動(dòng)性能指標(biāo)
表 2-8 啟動(dòng)性能指標(biāo)表
定值條目 |
整定值 |
動(dòng)作值誤差 |
相電壓突變量 |
5%UN |
不大于整定值的 20% |
零序電壓突變量 |
2%UN |
不大于整定值的 20% |
正序電壓越上限 |
110%UN |
不大于整定值的 5% |
正序電壓越下限 |
90%UN |
不大于整定值的 5% |
負(fù)序電壓越限 |
3%UN |
不大于整定值的 5% |
零序電壓越限 |
2%UN |
不大于整定值的 5% |
主變壓器中性點(diǎn)電流越限 |
10%IN |
不大于整定值的 5% |
頻率越上限 |
50.5Hz |
不大于整定值的 0.01Hz |
頻率越下限 |
49.5Hz |
不大于整定值的 0.01Hz |
頻率變化率 |
0.1s 內(nèi)的 df/dt 大于 0.1Hz/s |
0 |
1.5s 內(nèi)電流變差 10%起動(dòng) |
0.4IN |
不大于整定值的 30% |
相電流突變量 |
10% IN |
不大于整定值的 20% |
相電流越限 |
110% IN |
不大于整定值的 5% |
負(fù)序電流越限 |
10% IN |
不大于整定值的 5% |
定值條目 |
整定值 |
動(dòng)作值誤差 |
零序電流越限 |
10% IN |
不大于整定值的 10% |
開關(guān)量變位 |
閉合(斷開)時(shí)間不超過 2ms |
0 |
100%定子繞組單相接地 起動(dòng) |
三次諧波電壓比 1 |
不大于 5% |
基波零序電壓比 10%UN 1 |
||
不完全縱差越限起動(dòng) |
不大于 5% |
|
完全縱差越限起動(dòng) |
1 |
不大于 5% |
橫差越限起動(dòng) |
1 |
不大于 5% |
過激磁起動(dòng) |
1.1 |
不大于 5% |
逆功率啟動(dòng) |
3 |
不大于 10% |
2.3.3 同步性指標(biāo)
各模擬量通道相互之間的相位測(cè)量誤差不大于 2°。
1) 校時(shí)方式:IRIG-B 碼方式、分脈沖,NTP 網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)。
2) 裝置自身時(shí)鐘精度:24h 誤差≤±1s。
3) 具有與 GPS 時(shí)鐘信號(hào)同步功能,同步誤差不大于±1ms。
抗電磁干擾能力滿足 DL/T 663-1999 規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),如下表所示:
表 2-9 抗電磁干擾能力
試驗(yàn)項(xiàng)目 |
本裝置試驗(yàn)等級(jí) |
輻射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn) |
Ⅲ級(jí) |
快速瞬變干擾試驗(yàn) |
Ⅳ級(jí) |
脈沖群干擾試驗(yàn) |
Ⅲ級(jí) |
靜電放電試驗(yàn) |
Ⅳ級(jí) |
浪涌抗擾度 |
Ⅲ級(jí) |
射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度檢測(cè) |
Ⅲ級(jí) |
電磁發(fā)射 |
承受 GB/T 14598.16 規(guī)定 |
工頻抗擾度 |
A 級(jí) |
2.3.6 絕緣性能
1) 絕緣電阻:裝置所有電路與外殼之間的絕緣電阻在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下,不小于 100MΩ。
2) 介質(zhì)強(qiáng)度:裝置所有電路與外殼之間的介質(zhì)強(qiáng)度能耐受交流 50Hz、電壓 2kV(額定 電壓小于 60V 電路為 500V)和歷時(shí) 1min 試驗(yàn),而無絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。
錄波器基本配置 32 路模擬量和 64 路開關(guān)量?筛鶕(jù)用戶需要擴(kuò)展到最大配置 96 路模擬 量、192 路開關(guān)量。高頻/直流根據(jù)可根據(jù)用戶實(shí)際需要配置。
3、 定值整定推薦值
啟動(dòng)定值為二次值,線路參數(shù)為一次值。線路參數(shù)要輸入每公里分布的參數(shù)值,如每公 里單位阻抗值(Ω/km),如是線路全長(zhǎng)的阻抗值要除以線路長(zhǎng)度。
3.1.1 通道信息(定值參數(shù)整定)
通道類型 |
起動(dòng)項(xiàng) |
典型值 |
建議投入原 則 |
說明 |
交流電壓 |
突變 |
2.88V |
應(yīng)投入 |
無 |
交流電壓 |
上限 |
63.47V |
應(yīng)投入 |
無 |
交流電壓 |
下限 |
51.93V |
應(yīng)投入 |
無 |
交流電壓 |
2 次諧波 |
5.77V |
可投入 |
對(duì)電壓的諧波監(jiān)測(cè) 有要求時(shí),可投入 |
交流電壓 |
3 次諧波 |
5.77V |
可投入 |
對(duì)電壓的諧波監(jiān)測(cè) 有要求時(shí),可投入 |
交流電壓 |
5 次諧波 |
5.77V |
可投入 |
對(duì)電壓的諧波監(jiān)測(cè) 有要求時(shí),可投入 |
交流電壓 |
7 次諧波 |
5.77V |
可投入 |
對(duì)電壓的諧波監(jiān)測(cè) 有要求時(shí),可投入 |
交流電流 |
突變 |
0.10A(IN 為 1A) 0.50A(IN 為 5A) |
應(yīng)投入 |
無 |
交流電流 |
上限 |
1.10A(IN 為 1A) 5.50A(IN 為 5A) |
應(yīng)投入 |
無 |
交流電流 |
2 次諧波 |
0.10A(IN 為 1A) 0.50A(IN 為 5A) |
可投入 |
對(duì)電流的諧波監(jiān)測(cè) 有要求時(shí),可投入 |
交流電流 |
3 次諧波 |
0.10A(IN 為 1A) |
可投入 |
對(duì)電流的諧波監(jiān)測(cè) |
|
|
0.50A(IN 為 5A) |
|
有要求時(shí),可投入 |
交流電流 |
5 次諧波 |
0.10A(IN 為 1A) 0.50A(IN 為 5A) |
可投入 |
對(duì)電流的諧波監(jiān)測(cè) 有要求時(shí),可投入 |
交流電流 |
7 次諧波 |
0.10A(IN 為 1A) 0.50A(IN 為 5A) |
可投入 |
對(duì)電流的諧波監(jiān)測(cè) 有要求時(shí),可投入 |
直流電壓 |
突變 |
0.10UDC |
可投入 |
無 |
直流電壓 |
上限 |
1.10UDC |
可投入 |
無 |
直流電壓 |
下限 |
0.90UDC |
可投入 |
無 |
直流電流 |
突變 |
0.10IDC |
可投入 |
無 |
直流電流 |
上限 |
1.10IDC |
可投入 |
無 |
交流通道二次額定電壓 UN 為 57.7V,UDC 為直流額定電壓,IDC 為直流額定電流。
3.1.2 開關(guān)量通道定值參數(shù)整定
起動(dòng)量 |
建議投入 原則 |
說明 |
開關(guān)量啟動(dòng) |
應(yīng)投入 |
無
|
通道類型 |
起動(dòng)項(xiàng) |
典型值 |
建議投入原 則 |
說明 |
電壓組 |
正序上限 |
63.47V |
應(yīng)投入 |
ABC 或 ABCN 接線 方式有效 |
電壓組 |
正序下限 |
51.93V |
應(yīng)投入 |
ABC 或 ABCN 接線 方式有效 |
電壓組 |
零序上限 |
5.77V |
應(yīng)投入 |
ABC 接線方式時(shí), 零序采用自產(chǎn)零序; ABCN 接線方式時(shí),零 序采用外接零序 |
電壓組 |
零序突變 |
5.77V |
應(yīng)投入 |
ABC 接線方式時(shí), 零序采用自產(chǎn)零序; ABCN 接線方式時(shí),零 序采用外接零序 |
電壓組 |
負(fù)序上限 |
5.77V |
應(yīng)投入 |
ABC 或 ABCN 接線 方式時(shí)有效 |
電流組 |
零序上限 |
0.10(IN 為 1A) 0.50(IN 為 5A) |
應(yīng)投入 |
ABC 接線方式時(shí), 零序采用自產(chǎn)零序; ABCN 接線方式時(shí),零 序采用外接零序 |
電流組 |
零序突變 |
0.10(IN 為 1A) 0.50(IN 為 5A) |
應(yīng)投入 |
ABC 接線方式時(shí), 零序采用自產(chǎn)零序; ABCN 接線方式時(shí),零 序采用外接零序 |
電流組 |
負(fù)序上限 |
0.10(IN 為 1A) 0.50(IN 為 5A) |
應(yīng)投入 |
ABC 或 ABCN 接線 方式時(shí)有效 |
電流組 |
振蕩 |
0.20 |
可投入 |
對(duì)于負(fù)荷變動(dòng)較劇 烈的地區(qū),可將定值相 應(yīng)的增大 |
電流組 |
橫差 |
/ |
可投入 |
僅用于平行雙回線 |
3.1.4 線路故障測(cè)距參數(shù)整定
線路參數(shù) |
示例 |
說明 |
零序電阻(Ω/km) |
0.17 |
無 |
零序電抗(Ω/km) |
0.92 |
若知零序電感值 L0 ,則零序電抗值為 2πfL0(f 為系統(tǒng)額定頻率) |
正序電阻(Ω/km) |
0.02 |
無 |
正序電抗(Ω/km) |
0.28 |
若知正序電感值 L1 ,則零序電抗值為 2πfL1(f 為系統(tǒng)額定頻率) |
零序電導(dǎo)(uS/km) |
0.00 |
忽略泄漏電流和電暈損耗時(shí),可認(rèn)為零序 電導(dǎo)接近 0 |
零序電納(uS/km) |
1.73 |
若知零序電容值 C0 ,則零序電納值為 1/(2πfC0)(f 為系統(tǒng)額定頻率) |
正序電導(dǎo)(uS/km) |
0.00 |
忽略泄漏電流和電暈損耗時(shí),可認(rèn)為正序 電導(dǎo)接近 0 |
正序電納(uS/km) |
4.15 |
若知正序電容值 C1 ,則正序電納值為 1/(2πfC1)(f 為系統(tǒng)額定頻率) |
互電阻(Ω/km) |
0.10 |
線路類型為雙回路時(shí)有效 |
互電抗(Ω/km) |
0.58 |
線路類型為雙回路時(shí)有效 |
以上線路參數(shù)采用一次值,參數(shù)為每公里分布的參數(shù)值。
3.1.5 變壓器定值參數(shù)整定
起動(dòng)項(xiàng) |
典型值 |
建議投入 原則 |
說明 |
過激磁 |
1.10 |
可投入 |
根據(jù)需要是否設(shè)置 |
差流 |
1.00(IN 為 1A) 5.00(IN 為 5A) |
可投入 |
根據(jù)需要是否設(shè)置,差流歸算 到高壓側(cè)電流二次值,高壓側(cè)為星 型聯(lián)結(jié)時(shí),采用高壓側(cè)從星型側(cè)向 三角形側(cè)補(bǔ)償方式。 |
3.1.6 頻率起動(dòng)參數(shù)整定
起動(dòng)項(xiàng) |
典型值 |
建議投入 原則 |
說明 |
頻率上限值 |
50.5 |
應(yīng)投入 |
頻率上限起動(dòng)只針對(duì)電壓組 |
頻率下限值 |
49.5 |
應(yīng)投入 |
頻率下限起動(dòng)只針對(duì)電壓組 |
頻率變化率 |
0.3 |
可投入 |
頻率變化率起動(dòng)只針對(duì)電壓組, 因數(shù)據(jù)窗較短,在電壓不穩(wěn)定時(shí),可 將整定值相應(yīng)地提高。 |