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对微机发变组故障录波装置的分析


第 26 卷 第 1 期 2005 年 3 月



















Journal of I nner M ongolia Agricultura

l U niversity

Vol. 26 N o. 1 M ar. 2005

文章编号: 1009- 3575( 2005) 01- 0124- 03

对微机发变组故障录波装置的分析
张红旗, 刘 宇
010018) ( 内蒙古农业大学机电学院, 呼和浩特

摘要:

本文主要针对微机发变组故障录波装 置的特性进行了 分析, 论述了 其工作 原理, 介绍了 该装置 主要结 构

组成及实现的功能。

关键词: 故障录波; 波形; 数据采集; 分析 中图分类号: T M 711 文献标识码: A

ANALYSIS OF THE MICROCOMPUTER- BASED FAILURE OSCILLOSCOPE EQUIPMENT OF THE GENERATOR AND TRANSORMER SET
ZHANG Hong- qi, Abstract: LIU yu
010018 China)

( College of M echanical and Electrical Engineer ing , I nner mongolia A gricultural U niversity , Hohhot

T he characterist ic of the microcomput er - based failure oscilloscope equipment of t he generat or and

transformer set w as analyzed. T he theory of operat ion w as discussed and t he main st ructure and funct ion of t his equipment w ere int roduced. Key words: Failure oscilloscope equipment ; waveform; data collect ion; analysis 为了分析电力系统故障及便于快速判定线路故障点, 需要掌握事故时继电保护及自动装置动作情况, 及 电网中电流、 电压等的变化, 为此在主要发电厂、 220kV 及以上变电站和 110kV 重要变电站应装设故障录波 或其它类型的故障自动记录装置。目前电网中应用最广泛的是 PGL 系列故障录波装置, 随着微电子技术和 数字通讯技术的发展, 微机型故障记录装置( 包括测距功能) 开始在电网中得到广泛应用。现以微机发变组 故障录波装置为例将此类故障记录装置的工作原理和使用情况做一探讨。

1 故障录波装置简介
微机发变组故障录波装置是以微机为主体构成的快速数据采集、 计算分析处理系统, 用于自动采集电力 系统发生故障的时刻、 故障过程( 包括故障发生前、 故障发生时刻、 故障切除重合闸过程) 的电气数据、 继电保 护装置、 开关动作顺序等, 发电机- 变压器组微机型故障录波与分析装置是针对发电机- 变压器组故障录波 需要而专门设计的, 适应于不同类型电站( 水电或火电) 的发电机- 变压器组的故障录波, 也可以用于大、 中 型变电站的故障录波, 可自动完成变压器故障或发电机异常运行工况下的电压、 电流数据记录以及保护与安 全自动装置的动作顺序记录, 再现故障或异常运行时各电气量的变化过程, 并完成故障录波数据的综合分 析。
收稿日期: 作者简介: 2004- 07- 20 张红旗( 1970 ) 男, 讲师, 从事农业电气化与电气工程的专业教学工作.

第1期

张红旗等:

对微机发变组故障录波装置的分 析

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2 故障录波装置工作原理
2. 1 装置各组件功能 发变组故障录波与分析装置结构上分为两层: 设备层和厂站层。系统连接图如下图所示: 设备层为多个 CPU 并行处理的分布式主从结构 的录波装置。分为前置主机、 采集子单元, 设备层的 录波装置即实现了一般通常意义上的故障录波器功 能, 可独立与厂站层设备单独作为故障录波器组屏运 行。采集子单元在功能上分为模拟量采集子单元、 开 关量采 集子单 元, 结 构上 分为 信号变 换输 入部 分、 DSP 采样系统主板, 采集子单元由 DSP 系统为核心 构成, 完成模拟量、 开关量的数据采集, 同时判断是否 启动录波, 并把采集的实时数据送给双口 RAM 储 存, 由前置主机读取, 作录波数据处理, 采集子单元也接收前置主机及其转发的后台管理机的命令。 厂站层为采用工控 PC 机的后台分析管理机, 也可以选用工业一体化工作站。其包含主机、 显示器、 鼠 标、 键盘等设备。通过以太网与前置主机相连, 主要完成故障录波数据的分析及对故障录波装置的在线检测 和管理。在发变组正常运行时, 接受故障录波装置采集的实时数据, 以机组系统主接线图的形式显示发变组 的各项运行参数和各开关的开合状态, 并可形成曲线和报表, 结合以太网进行组网, 也可接入全厂 M IS 网。 2. 2 功能特点 2. 2. 1 装置针对性强 录波信号完整、 全面, 除可测量记录常规工频电压、 电流信号外, 还可检测记录发电 机励磁系统中的各种直流和非工频电量信号, 发变组的纵差、 横差电流 , 因而能全面反映发电机- 变压器组 的实际运行工况。 2. 2. 2 启动方式灵活, 适应性强 故障录波启动方式在常规线路录波启动方式的基础上结合机组运行特点

进行了功能扩展, 分为模拟量启动、 开关量启动、 手动启动 3 种基本形式。手动启动是指人工启动故障录波 装置, 可就地或远方启动, 用于检查装置运行状况, 监测机组正常运行或启动过程中的各路电气量或非电气 量的波形。开关量启动用于监测汽轮机、 锅炉、 发电机、 变压器、 继电保护装置等各( 电气、 非电气) 开关量状 态是否发生变化, 开关量可任意设定为变位启动、 开启动、 闭启动或不启动。模拟量启动包括正序量启动、 负 序量启动、 零序量启动、 转子接地故障启动、 发电机失磁、 低磁、 过励启动、 定子和转子绕组过负荷启动、 逆功 量启动、 振荡启动等。 2. 2. 3 录波数据自动输出 录波结束后, 录波数据自动转存装置硬盘和 1. 44M 软盘, 打印机自动打印 1 份 故障报告。报告的主要内容包括: 机组名、 故障发生时刻, 故障启动方式, 故障启动通道, 开关量变位时刻表 及相关电气量波形等。该设备为分析系统发生故障的原因、 确定故障点分析系统故障状态提供科学依据。 2. 2. 4 录波记录完整 装置根据不同的故障类型、 采用不同的时段记录数据, 如图所示: AB 段: 0. 12s~ 5. 0s 可整定, 记录故障前的瞬时 波形; BC 段: 0. 2s, 记录故障初期的瞬时波形; CD 段: 5. 0s, 记录故障中期的瞬时波形; DE 段: 600s, 仅振荡、 失步、 低频等特殊工况时, 记录故障长期过程数据; 主设备内部短路故障, 录波按 ABC 时段进行, 对于特定的工况( 失步、 振荡、 低频) 录波按 ABCDE 时段 进行录波。如果在录波过程中又发生不同的启动录波方式的另一种故障, 录波重新按 ABCDE 时段进行录 波。 2. 2. 5 精确对时系统 录波装置设有 GP S 对时系统, GP S 系统接受卫星信息, 用于统一确定电力系统中各

种事件发生和结束的准确时间, 前台工控机通过中断方式读取 GP S 系统的校时信息。

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2005 年

3 结束语
针对输电线路而设计的故障录波器不能较好地应用于发电机、 变压器等主设备, 而微机发变组故障录波 装置与分析装置以发变组保护理论为指导, 充分考虑发电机、 变压器组故障和异常工况特点而设计的可以广 泛的应用于发电机变压器组、 联络变压器、 220kV 及以上变电站主变压器等设备上。装置能够自动完成机组 故障和异常工况时交直流电气量数据记录, 保护与安全自动装置的动作顺序记录, 以及非电气量及热工保护 装置的动作过程的记录, 再现故障和异常运行时各参数的变化过程, 并辅助完成故障录波数据的综合分析, 为评价继电保护动作行为、 分析故障和异常运行提供重要依据。 参
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文 献:

陈衍. 电力系统稳态分析 M . 北京: 水利电力出版社, 1984: 72- 79. 李光琦. 电力系统暂态分析 M . 北京: 水利电力出版社, 1984: 31- 42. 范锡普. 发电厂电气设备 M . 北京: 水利电力出版社, 1987. 曾献华. 数字式发变组故障录波装置 J . 南京: 国电南京自动化股份有限公 司, 2002, 32- 54. 纪雯. 电力系统设计手册 M . 北京: 中国电力出版社, 1998, 193- 206.


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