DRL600技术说明书V6.0.01

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国电南自
Q/GDNZ.JB.183-2010
标准备案号:1341-2010-K
DRL600
微机型电力系统故障录波及测距装置
技术说明书国电南京自动化股份有限公司
DRL600
微机型电力系统故障录波及测距装置
技术说明书
编写:
审核:
批准:
V 6.0.01
国电南京自动化股份有限公司
2011年10月
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”。

本说明书适用于DRL600/WFBL-1系列微机型电力系统故障录波装置V6.0.00版本。

产品说明书版本修改登记表
序号说明书版本号修改摘要产品版本号修改日期1 V6.0.00 按6.0软硬件重新编写V6.0.00 2007/09
2 V6.0.01按V6.0.00版技术说明书修改(包含国际
工程)
V6.0.002011/10
3
4
5
* 技术支持电话:(025)51183239
传真:(025)51183222
* 本说明书可能会被修改,请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符
* 由于产品的升级,可能会存在与本说明书不一致的情况,恕不另行通知
* 2011年10月第2版第1次印刷感谢您购买南京南自新电自动化系统有限公司的产品
目次
1.主要技术指标 (1)
1.1 额定参数: (1)
1.2 功率消耗 (1)
1.3 过载能力 (1)
1.4 录波通道容量 (1)
1.5 模拟量线性工作范围 (1)
1.6 采样频率 (2)
1.7 开关量分辨率 (2)
1.8 谐波分析率 (2)
1.9 测距精度 (2)
1.10 录波启动方式 (2)
1.11 录波记录 (3)
1.12 录波存储及输出方式 (5)
1.13 GPS对时 (5)
2.原理说明 (6)
2.1 硬件结构及功能 (6)
2.2 模拟量启动原理 (9)
2.3 组网结构级数据远传 (13)
3.产品组成 (14)
3.1 录波装置 (14)
3.2 组屏(柜) (14)
4.产品维护 (15)
4.1 常见故障的处理 (15)
4.2 录波处理 (15)
5.订货须知 (16)
1.主要技术指标
1.1额定参数:
工作直流电源:DC220V/110V±20%/DC120V±20%;
纹波系数不大于5%
辅助交流电源:AC220V±20%/AC120V±20%;
频率50Hz/60Hz±0.5Hz
交流电压回路: Un 57.74V/100V;69.3V/120V;63.5V/110V
交流电流回路: In 5A/1A;
额定频率:50Hz/60Hz;
转子直流电压:0V~3000V/0~5V/4~20mA;
转子直流电流:0~100mV(由分流器提供)、0~5V/4~20mA(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:1A额定电流不大于0.5VA/相(额定电流下);
5A额定电流不大于1 VA/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10s
40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80%-120%额定电压,连续工作
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:0.1V~150V
电流回路:0.1A~100A
1.6采样频率
同步采样频率:AB阶段不低于4800Hz;
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:99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。

●手动启动:
人工启动故障录波装置,可就地或远方启动。

●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。

●模拟量启动:
除高频信号外,任一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、发电机变压器组故障录波装置,选配)
i、负序功率增量方向(针对变压器、发电机变压器组故障录波装置,选配)
j、逆功率启动(针对发电机变压器组故障录波装置,选配)
k、三次谐波式100%定子接地启动(针对发电机变压器组故障录波装置,选配)
l、失磁启动(针对发电机变压器组故障录波装置,选配)
1.11 录波记录
A 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2400Hz ),记录时间6个
周波到25个周波可调,调节步长1个周波。

默认(2400Hz/6个周波)。

B 时段:系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2400Hz ),记录时间
个周波到15个周波,可调调节步长1个周波。

默认(2400Hz/10个周波)。

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15
个周波。

D 时段:系统动态过程数据,每5个周波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。

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A →B →C →D 时段顺序执行。

2. 新启动
新启动是指:A .突变量启动;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B →C →D 执行(B1→C1→D1);
b 、 在已经启动记录的C 阶段过程中,如遇新启动,则按A →B →C →D 执行(A1→B1
→C1→D1);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
新启动
D1
B
A
C1
B1
t
系统大扰动开始时刻
D
B
A
C
时间自动减少。

c 、 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
A →
B →
C →
D 执行(A1→B1→C1→D1)。

● 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D →D →D 连续记录,每个D 阶段10min 。

● 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 ● 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。

新启动
D
B
A
C
D1
B1
C1
A1
文件1
文件2
新启动(C ≤A1)
D1
B A B1
C1
A1 新启动(C >A1)
D1
B
A
B1
C
C1
A1
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
●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;
●自动镜像储存于MMI模块的硬盘中,存储波形文件的数量受硬盘大小限制;
●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服务器方便、快捷、可靠的查看和传输文件;
●支持USB移动存储;
●以太网通讯输出;
●MODEM通讯输出;
●打印输出。

1.13GPS对时
PPM、PPS+串口通讯、IRIG-B。

2. 原理说明
2.1 硬件结构及功能
DRL600微机型电力系统故障录波及测距装置采用多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、CPU 模块和MMI 模块4部分。

DRL600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DSP +CPU 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”。

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 模块同时可选配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800×600分辨率的大屏幕
模拟量 变换模块
开关量 隔离模块 采集板
辅助 信号板
录波CPU
DSP
存储器
CPU
MMI
存储器
CPU
电源1
电 源 2
以 太 网
以太网2
以太网1
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.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部分可选配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ALL-IN-ONE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;
2.1.5MMI模块
MMI模块采用嵌入式32为处理器,配有800×600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,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.在线监测管理功能
●实时数据监视:系统正常工作时,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>iε
式中
I -------------相电流(A、B、C),零序电流,负序电流
ε-------------启动动作阈值
i
2.2.2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>uε
式中
U -------------相电压(A 、B 、C ),正序电压,负序电压,零序电压
u ε-------------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 <u ε&U >U bs
式中 U -------------相电压(A 、B 、C ),正序电压
u ε-------------启动动作阈值
U bs -------------欠压启动闭锁电压阀值
2.2.4 突变量启动
启动原理:
启动反应工频电压、电流突变。

启动动作判据:
|ΔU|>u ε或|ΔI|>i ε
式中 U -------------相电压(A 、B 、C ),零序电压
I -------------相电流(A 、B 、C ),零序电流
u
ε-------------启动动作阈值
i ε-------------启动动作阈值
2.2.5 1.5秒内10%电流变差启动(系统振荡)
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 I max -------------1.5秒内电流的最大值
I min -------------1.5秒内电流的最小值 I ver -------------1.5秒内电流的平均值
ε
-------------启动动作阈值(推荐采用0.1)
ε
⨯>-2min
max VER
I I I
2.2.6 频率越限启动
启动原理:
该启动主要用于频率异常,频率越限启动通过U b 进行计算。

启动动作判据:
过频:f h >fh ε;低频:f h <fl ε
U b >10V (电压低于门槛电压闭锁频率越线启动) 式中 f h -------------系统频率
fh ε、fl ε-------------启动动作阈值
2.2.7 频率变化率启动
df/dt ≥0.1Hz/s (df/dt-------------频率变化率)
2.2.8 逆功率启动
启动原理:
逆功率启动用于启动汽轮机,当主汽门误关闭,即停止供给原动机能量时,将从系统吸收能量,转为电动机运行。

此时由于转子和叶片引起的风损,使汽轮机叶片过热而损坏。

启动动作判据:
P<-P ε
启动动作最大灵敏角为︒

±5180,动作区为︒

±5175。

式中 P -------------发电机机端功率
P ε-----------启动动作阈值
2.2.9 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>f u /ε
式中 U -------------线电压标么值
F -------------频率标么值
f u /ε------------启动动作阈值
2.2.10 三次谐波电压启动
启动原理:
该启动反映发电机机端和中性点侧三次谐波电压大小和相位。

启动具有较高的
基波滤除功能,它在发电机中性点附近50%范围内有启动作用。

启动动作判据:
U S(3)/U N(3)>C
式中 U S(3) ------------发电机机端零序3次谐波电压
U N(3) ------------发电机中性点零序3次谐波电压 C ------------启动动作阈值
2.2.11 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:
⎪⎭

⎝⎛⨯∆⨯∆=∆-*
∙2.222Re 3sen j e I U P ϕ
式中 ∙
∆2U --------负序电压故障分量
*
∆2I ----------负序电流故障分量的共轭相量
2.sen ϕ---------负序方向继电器的灵敏角,这里取2.sen ϕ=︒75
动作判据为:
ΔU 2>u ε
ΔI 2>i ε
P j sen e I U εϕ>⎪⎭

⎝⎛⨯∆⨯∆-*
∙2.22Re 即:同时满足
u U ε>∆2
i I ε>∆2
ΔP 2/3>P ε 式中
P ε------------启动动作ΔP 2阈值 u ε-------------启动动作ΔU 2阈值
i ε-------------启动动作ΔI 2阈值
动作最大灵敏角为︒

±575,动作区为︒

±5175。

2.2.12 失磁启动
启动原理:
*
∆2I ∙
∆2U
三相同时低电压判据可避免由于发电机高压母线的三相电压严重下降而导致系统电压崩溃,低压母线的厂用辅机难以维持正常运行。

启动动作判据:
Uab<
Ul ε Ubc<Ul ε Uca<Ul ε Q<-0.1%Sn
式中 Sn-----------------发电机额定视在功率
Uab 、Ubc 、Uca----发电机机端三相线电压
Ul ε ------------三相同时低电压启动动作阈值
Q-----------------发电机无功功率
2.3 组网结构及数据远传
DRL600微机型电力系统故障录波及测距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。

录波文件通过FTP 服务器远传至调度。

子网
2
子网
1
监控系统
电信公共网
调度系统
1#柜
MODEM
n#柜
MODEM
MODEM
2#柜
3.1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。

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)mm×800mm×600(800)mm标准外形尺寸。

GDRL600故障录波柜典型配置如下:
GDRL600故障录波柜
名称型号数量备注
微机型电力系统故障录
波及测距装置
DRL600 1 含鼠标、键盘套件打印机LQ-300K+Ⅱ 1
柜体TG1 1
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。

16
中国·南京
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地址:南京市新模范马路38号
邮编:210000
电话:025-********(华东)、51183115(华中)51183241(华北)服务热线:4008876268
传真:(025)51183004
网址:。

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