数字化变电站故障录波运行规程

数字化故障录波装置运行管理规程

前 言

为了适应数字化变电站发展的需要，保证电力系统的安全稳定运行，本规程规定了数字化故障录波装置在运行维护各方面的要求，从而为数字化故障录波装置的运行管理提供了技术依据。

本规程起草单位： 本规程主要起草人：

本规程于××××年××月××日发布，从××××年××月××日起实施。

目 录

1. 范围 ..................................................................................................................................... 4 2. 规范性引用文件 ................................................................................................................. 4 3. 主要技术指标 ..................................................................................................................... 5 4. 功能原理 ............................................................................................................................. 9 5. 运行维护 ........................................................................................................................... 14

1. 范围

1）本规程规定了数字化故障录波装置在功能、技术参数、运行维护等方面的要求。

2）本规程适用于220kV及以上电力系统中电力主设备和线路的数字化故障录波装置。

2. 规范性引用文件

下列文件中的条款通过本规程的引用而成为本规程的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规程，然而，鼓励根据本规程达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规程。

GB/T 14285 继电保护和安全自动装置技术规程

GB/T 14598.9 电气继电器 第22-3部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验 辐射电磁场骚扰试验（GB/T 14598.9—2002，IEC 60255-22-3：2000，IDT）

GB/T 14598.10 电气继电器 第22部分：量度继电器和保护装置的电气干扰试验 第4篇：快速瞬变干扰试验（GB/T 14598.10—2007，IEC 60255-22-4：2002，IDT）

GB/T 14598.13 量度继电器和保护装置的电气干扰试验 第1部分：1MHz脉冲群干扰试验（GB/T 14598.13—1998，IEC 60255-22-1：1996，IDT）

GB/T 14598.14 量度继电器和保护装置的电气干扰试验 第2部分：静电放电试验（GB/T 14598.14—1998，IEC 60255-22-2：1996，IDT）

GB/T 14598.16 电气继电器 第25部分：量度继电器和保护装置的电磁发射试验（GB/T 14598.16—2002，IEC 60255-25：2000，IDT）

GB/T 14598.17 电气继电器 第22-6部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验—射频场感应的传导骚扰的抗扰度（GB/T 14598.17—2005，IEC 60255-22-6：2001，IDT）

GB/T 14598.18 电气继电器 第22-5部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验—浪涌抗扰度试验（GB/T 14598.18—2007，IEC 60255-22-5：2002，IDT）

GB/T 14598.19 电气继电器 第22-7部分：量度继电器和保护装置的电气骚扰试验—工频抗扰度试验（GB/T 14598.19—2007，IEC 60255-22-7：2003，IDT）

DL/T 478—2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 DL/T 559 220kV～750kV电网继电保护装置运行整定规程 DL/T 584 3kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程 DL/T 623 电力系统继电保护及安全自动装置运行评价规程

DL/T 667 远动设备及系统 第5部分：传输规约 第103篇：继电保护设备信息接口配套标准（DL/T 667—1999，IEC 60870-5-103：1997，IDT）

DL/T 995 继电保护和电网安全自动装置检验规程

DL/T 860 （所有部分）变电站通信网络和系统［DL/T 860，IEC 60850（所有部分），IDT］

DL/T 584—2007 微机继电保护装置运行管理规程 IEC61850-9-1 《数字化变电站通信规约》

3. 主要技术指标 3.1额定参数：

工作直流电源：DC220V/110V±20％； 纹波系数不大于5％

辅助交流电源：AC220V±20％； 频率50/60Hz±0.5Hz

交流电压回路: Un 57.7/100V； 交流电流回路: In 5A/1A； 额定频率：50Hz； 3.2功率消耗

交流电压回路不大于1VA/相（额定电压下）； 直流电源回路不大于55W； 辅助交流回路不大于100W。 3.3 过载能力

直流电源回路 80％－120％额定电压，连续工作 3.4采样值及GOOSE

模拟量采样值传输最大支持96路；

GOOSE支持DPC、DPS和SPS数据集，支持双节点数据类型；

GOOSE最多接收32个数据集，总开关量支持256路； GOOSE支持互相完全的双GOOSE接入； 3.5模拟量线性工作范围

电压回路：0.1V～150V 电流回路：0.1A～200A 3.6 采样频率

同步采样频率：最高5000Hz 3.7 开关量分辨率

开关量分辨率：≤1ms 3.8 谐波分析率

谐波分析率：99次； 3.9 测距精度

远方短路测距误差最大4%、金属性故障＜2%，近处短路测距误差小于2kM； 3.10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。 3.10.1手动启动：

人工启动故障录波装置，可就地或远方启动。 3.10.2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。 3.10.3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： 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

电压各相、零序电压、直流电压突变量启动；

电压各相、正序、负序和零序电压、直流电压越限启动； 主变中性点零序电流越限启动；

电流各相、零序电流、直流电流突变量启动； 电流各相、负序和零序电流、直流电流越限启动； 10%电流变差启动；

频率越限、频率变化率启动。

3.11录波记录

A B C D t 系统大扰动开始时刻

1) 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

2500Hz），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（2500Hz/6个周波）。

2) 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2500Hz），记录时间5个周波到15个周波，可调调节步长1个周波。默认（2500Hz/10个周波）。

3) 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500Hz），记录时间15个周波。

4) 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。 3.11.1记录方式 3.11.1.1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。 3.11.1.2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。

3.11.1.2.1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）；

A B B1 C1 D1 新启动

3.11.1.2.2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阶段记录时间自动减少。

A B C A1 B1 C1 D1 新启动（C＞A1）

C1 D1 A B A1 B1 新启动（C≤A1）

3.11.1.2.3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）。

A B C D 文件1 新启动 文件2 A1 B1 C1 D1

3.11.2 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。 3.11.3自动终止条件

同时满足C阶段结束、所有启动量复归；

同时满足第一个D阶段记录满20S，所有启动量复归；

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。

3.11.4单个文件

容量：10M，针对B阶段较多； 录波阶段：20个录波阶段切换。

当单个文件满足时录波仍在进行，则重新开新文件按记录方式录波。 3.12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仅受硬盘大小； 监控管理模块为数据远方传输开辟的存储空间，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。 3.13 GPS对时

PPM、PPS＋串口通讯、IRIG-B。 4. 功能原理 4.1硬件结构及功能

数字化故障录波及测距装置采用多CPU并行处理的分布式结构，可分为GOOSE通信模块、录波CPU模块和MMI模块3部分。

模拟量采集模块由录波CPU直接从以太网接收模拟量采集报文，开关量采集由GOOSE通信板从以太网接收GOOSE报文然后组织成开关量数据发给录波CPU。

录波CPU模块为高性能嵌入式硬件台，工作电源。采用高性能嵌入式32位双核CPU，具有两级Watchdog电路，完善的软、硬件自检功能。嵌入式微处理器具有媲美PIII级别x86芯片的高主频，且具有以太网通信处理专用内核，轻松实现大量数据的通信、运算及存储。录波CPU模块自带大容量存储器，直接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模块支持百兆光纤以太网接口，支持IEC61850协议。

GOOSE通信模块采用和录波CPU模块相近的硬件平台，其优秀的以太网通信性能有效减少了开关量采集的通信延时。

MMI模块也采用32位嵌入式微处理器系统，工作电源，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。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、硬件上相互运行，互不依赖互不干扰；既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DRL600D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。 4.1.1录波CPU模块

录波CPU模块以高性能的32位嵌入式微处理器为核心，主要扩展以太网通信，大容量存储等外围器件实现高速的以太网通信，大容量数据采集，运算及存储。

正常运行情况下，将通信接收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。

具备掉电保持功能，保证在外部电源掉电后，安全完整记录在变电站失电前后的系统状况。 4.1.2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； 4.1.3 MMI模块

MMI模块采用嵌入式32位处理器，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。

4.1.3.1故障录波数据波形的分析、管理

4.1.3.1.1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。 4.1.3.1.2标明录波启动时间：故障发生时刻。

4.1.3.1.3标注故障性质：模拟量启动方式或某开关量启动。 4.1.3.1.4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；

4.1.3.1.5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；

4.1.3.1.6录波文件管理：存取、拷贝、删除、排序等； 4.1.3.1.7序电压/电流的分析、显示； 谐波分析；

4.1.3.1.8有功功率、无功功率、阻抗分析： 4.1.3.1.9有效值计算与分析 4.1.3.1.10故障测距 4.1.3.2在线监测管理功能

4.1.3.2.1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。

4.1.3.2.2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。

4.1.3.2.3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。

4.1.3.2.4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。

4.1.3.2.5手动录波：用于检查维护装置整体的运作状态。 4.1.3.2.6通信远传：录波文件集中通过监控管理模块远传。 4.2模拟量启动原理 4.2.1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>i

式中

I -------------相电流（A、B、C），零序电流，负序电流；

i-------------启动动作阈值。

4.2.2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>

u

式中

U -------------相电压（A、B、C），正序电压，负序电压，零序电压

u-------------启动动作阈值

4.2.3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＆U＞Ubs

式中 U -------------相电压（A、B、C），正序电压

u-------------启动动作阈值

Ubs-------------欠压启动闭锁电压阀值 4.2.4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或|ΔI|>i

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-------------启动动作阈值 i-------------启动动作阈值

4.2.5 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：

ImaxImin2IVER式中 Imax -------------1.5秒内电流的最大值 Imin -------------1.5秒内电流的最小值 Iver -------------1.5秒内电流的平均值

-------------启动动作阈值(推荐采用0.1)

4.2.6 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Ub进行计算。

启动动作判据：

过频：fh>

fh；低频：fh<

fl

Ub>10V（电压低于门槛电压闭锁频率越线启动）

式中 fh -------------系统频率 、

-------------启动动作阈值

fhfl4.2.7 频率变化率启动

df/dt≥0.1Hz/s（df/dt-------------频率变化率） 4.3 数据远传

数字化故障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服务器或61850协议远传至控制室或调度。

5. 运行维护 5.1 运行监视

5.1.1故障录波日常巡视检查 5.1.1.1检查装置各个指示灯指示正常。

5.1.1.2检查微机箱各个模拟插件和开关量插件插入牢固无松动或掉出。 5.1.1.3检查变送器箱各插件插入牢固无松动或掉出，无异常声音。 5.1.1.4按键盘任意键，查看面板显示内容。 5.1.1.5检查操作按钮完好无损坏洁净无灰尘。

5.1.1.6检查屏下端交流电源开关和直流电源开关在合的位置。 5.1.1.7 检查屏箱门完好，透明玻璃洁净、无损坏。 5.1.2故障录波定期巡视检查

5.1.2.1检查打印机的电源ON/OFF开关打在ON的位置，打印机打印纸装备，打印机针头、色带等无积灰尘或蜘蛛网。

5.1.2.2检查端子排上各接线端子接触良好，无开路或潮湿短路现象，无烧焦变黑现象。

5.1.2.3检查各个箱内无异常声音、无冒烟现象。

5.1.2.4检查各箱与箱之间的连接电缆完好无损坏，两端插头插入牢固并接触良好。

5.1.2.5检查屏内接地线完好无损坏或锈蚀。

5.1.2.6检查屏内通风良好，箱门关闭严密，箱门无脱漆或锈蚀。 5.2异常及故障的处理 5.2.1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。 5.2.2不能录波

该故障一般由两个原因造成： 5.2.2.1参数、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。 5.2.2.2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。 5.2.3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。