山大電力WDGLVI技術(shù)介紹-浙江0804課件

1、山大電力WDGLVI技術(shù)介紹浙江0804山大電力WDGLVI技術(shù)介紹浙江0804WDGL-VI微機電力故障錄波監(jiān)測裝置技術(shù)匯報山東山大電力技術(shù)有限公司W(wǎng)DGL-VI微機電力故障錄波監(jiān)測裝置技術(shù)匯報山東山大1. 概述電力系統(tǒng)的發(fā)展需要：新一代的故障錄波監(jiān)測裝置：應(yīng)滿足互聯(lián)電網(wǎng)系統(tǒng)在發(fā)生大范圍、長過程嚴(yán)重故障后事故分析的需要，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)、動態(tài)、暫態(tài)全過程不間斷記錄全部電氣量的記錄能力；同時滿足事故發(fā)生后電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的需要，為廣域意義上的同步測量打好基礎(chǔ)。同時，在連網(wǎng)方面有相當(dāng)?shù)撵`活性，并具有抗病毒能力。山大電力WDGL系列錄波裝置的發(fā)展1. 概述電力系統(tǒng)的發(fā)展需要：山大電力WDGL系列錄波裝置的

2、發(fā)展型 號 WDGL-IWDGL-IIWDGL-IIIWDGL-IVWDGL-V開發(fā)日期1990年1994年1996年1999年2004年/06年CPU (DSP) Z80 Z80+Intel8098 Intel80C196 Tms320C32+80C196 Tms320C32+CPLDA/D 12Bit 12Bit 12Bit 14Bit 14/16 Bit采樣頻率(Hz) 1K1K2K6.4K, 9.6K6.4K, 12.8K模擬通道路數(shù) 3232489696定值設(shè)方式 電位器軟件設(shè)定值 軟件設(shè)定值 軟件設(shè)定值軟件設(shè)定值模擬起動量 電壓、電流越限 電壓、電流越限 電壓、電流及負(fù)序越限 電壓

3、、電流、各序分量越限、突變及差電流啟動電壓、電流、各序量越限、突變及差電流啟動連續(xù)記錄時間17S17S30S不限不限*結(jié)構(gòu)方式前后臺模式前后臺模式一體化模式前后臺模式一體化模式2007，2008年，新一代WDGL-VI錄波裝置山大電力WDGL系列錄波裝置的發(fā)展型 號 WDGL-IWD概述（續(xù)）新一代WDGL-VI型錄波監(jiān)測裝置：采用可靠的嵌入式硬件和軟件平臺，全面提高了裝置的可靠性，提高了設(shè)備抗干擾能力；裝置采用內(nèi)嵌GPS對時同步采樣技術(shù)，為大范圍故障分析提供保證，為廣域同步測量提供基礎(chǔ)平臺；以獨立的物理模塊實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)數(shù)據(jù)的記錄，為超長時間、大范圍和發(fā)展性的事故分析提供了可靠的數(shù)據(jù)來源；

4、具有多網(wǎng)絡(luò)接口，具有病毒免疫能力。 概述（續(xù)）新一代WDGL-VI型錄波監(jiān)測裝置：2.設(shè)計目標(biāo)總目標(biāo)： 結(jié)合多年的研究成果，利用最先進的電子技術(shù)，開發(fā)出具有可靠、先進、開放、準(zhǔn)確和實用的新一代錄波監(jiān)測裝置，使其具有獨立的暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)存儲管理單元，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)錄波功能，全面提高記錄數(shù)據(jù)的可靠性水平；提供具有GPS絕對時標(biāo)錄波數(shù)據(jù)，為同步相量測量提供基礎(chǔ)，滿足新形勢下電力系統(tǒng)事故分析及系統(tǒng)運行的需要。2.設(shè)計目標(biāo)總目標(biāo)：具體目標(biāo) 采用先進的嵌入式軟、硬件平臺技術(shù)，在保證系統(tǒng)實時性的同時，保證系統(tǒng)的可靠性與先進性。采用插件式模塊化工業(yè)一體化設(shè)計，采用多CPU(DSP)并行技術(shù)以及CPLD技術(shù)。在高性能

5、硬件平臺基礎(chǔ)上，穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)數(shù)據(jù)的記錄采用物理上獨立的存儲單元，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的離散采樣記錄。滿足大范圍、長過程、發(fā)展性故障記錄的需要，實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)記錄功能及暫態(tài)、動態(tài)、穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)檢索、分析。實現(xiàn)基于GPS標(biāo)準(zhǔn)時鐘的同步采樣，提供帶有絕對時標(biāo)的記錄數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)同步相量測量打好基礎(chǔ)。具體目標(biāo) 采用先進的嵌入式軟、硬件平臺技術(shù)，在保證系統(tǒng)實時性具體目標(biāo)（續(xù)）采用高精度A/D、通道誤差矢量校正技術(shù)、頻率跟蹤技術(shù)，保證裝置測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；采用高精度的測距技術(shù)，為電力系統(tǒng)的事故分析和恢復(fù)提供及時、準(zhǔn)確的分析結(jié)果；軟件設(shè)計與硬件采用模塊化設(shè)計，預(yù)留將來數(shù)字變電站錄波的擴展接口； 通訊方式靈活，滿足各種數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?/p>

6、要，支持103標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，預(yù)留IEC61850規(guī)約接口；具有可靠的病毒防護能力；具有高的電磁兼容特性及抗干擾能力。 具體目標(biāo)（續(xù)）采用高精度A/D、通道誤差矢量校正技術(shù)、頻率跟3.系統(tǒng)原理3.0 設(shè)計原則1）標(biāo)準(zhǔn)化DL/T533-94：220KV-500KV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄技術(shù)準(zhǔn)則DL/T633-1999：220KV-500KV電力系統(tǒng)故障動態(tài)記錄裝置監(jiān)測要求DL/T873-2004：微機型發(fā)電機變壓器動態(tài)記錄裝置技術(shù)準(zhǔn)則2）具有先進性 利用最新的工業(yè)技術(shù)及電子技術(shù)成果3）可靠性 考慮電磁兼容性，保證系統(tǒng)可靠性 （北京08年度安全運行報告1，2）4）實用性 裝置使用、維護方便，盡量滿足用戶發(fā)

7、展的應(yīng)用需求。3.系統(tǒng)原理3.0 設(shè)計原則3.1硬件平臺設(shè)計3.1.0 裝置總體構(gòu)成從功能上分，裝置的主要由如下幾部分構(gòu)成：智能數(shù)據(jù)采集模塊暫態(tài)錄波管理模塊穩(wěn)態(tài)錄波管理模塊GPS時間同步模塊數(shù)據(jù)處理及分析模塊（見下頁圖）3.1硬件平臺設(shè)計3.1.0 裝置總體構(gòu)成裝置總體構(gòu)成示意圖裝置總體構(gòu)成示意圖裝置正面（1）裝置正面（1）山大電力WDGLVI技術(shù)介紹浙江0804課件裝置背面圖GPS電源當(dāng)?shù)胤治鎏幚恚ㄍ扑]）智能A/D采集模塊暫態(tài)存儲管理模塊智能開關(guān)量采集智能數(shù)據(jù)采集?？旆€(wěn)態(tài)存儲管理模塊裝置背面圖GPS電源當(dāng)?shù)胤治鎏幚恚ㄍ扑]）智能A/D采集模塊暫總體硬件構(gòu)成特點：穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)存儲管理采用物理上獨立

8、的存儲管理單元采用高性能32位DSP及嵌入式（PC104）模塊;插件式模塊設(shè)計;多CPU(DSP)并行處理;CPU（DSP)之間經(jīng)雙口RAM以總線方式通訊;具有GPS同步時鐘功能。具有多網(wǎng)路接口（穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)各4個）總體硬件構(gòu)成特點：3.1.1 嵌入式穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)存儲管理模塊 暫態(tài)錄波管理模塊與穩(wěn)態(tài)錄波管理模塊采用相同的物理結(jié)構(gòu)。主要包括兩部分，PC104嵌入式子模塊與管理DSP子模塊。3.1.1 嵌入式穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)存儲管理模塊 暫態(tài)錄波管理模塊穩(wěn)態(tài)（暫態(tài)）存儲管理模塊穩(wěn)態(tài)（暫態(tài)）存儲管理模塊管理DSP子模塊由DSP、NVRAM、CPLD、雙口RAM等構(gòu)成。其功能：在采集模塊與PC104子模塊管理模

9、塊之間起橋接作用，同時又有自己的獨特功能。該模塊負(fù)責(zé)接收各智能模塊數(shù)據(jù)，進行啟動判斷，并把故障前后的數(shù)據(jù)緩存到NVRAM中；同時實現(xiàn)與嵌入式暫態(tài)（穩(wěn)態(tài)）數(shù)據(jù)管理模塊的高速數(shù)據(jù)交換。管理DSP子模塊由DSP、NVRAM、CPLD、雙口RAM等管理DSP子模塊技術(shù)特點技術(shù)特點：采用128Mb大容量NVSRAM作為錄波數(shù)據(jù)的高速緩存，保證系統(tǒng)在掉電或者后臺有問題情況下數(shù)據(jù)不丟失；PC104總線與大容量雙口RAM的應(yīng)用，提高錄波數(shù)據(jù)的貯存速度，保證系統(tǒng)冗余度；采用大規(guī)模CPLD技術(shù)，產(chǎn)生同步采集控制信號，增加系統(tǒng)可靠性與實時性；基于CPLD頻率跟蹤技術(shù)及GPS時鐘同步技術(shù) 管理DSP子模塊技術(shù)特點技術(shù)

10、特點：嵌入式PC104子模塊： 嵌入式PC104模塊具有完整的PC功能和高效的CPU性能，體積小、功耗低、免風(fēng)扇工業(yè)級設(shè)計具有四個獨立網(wǎng)絡(luò)接口、兩個RS232/485接口。 嵌入式PC104子模塊： 嵌入式PC104模塊具有完整的3.1.2智能數(shù)據(jù)采集模塊該模塊主要由多個智能模擬量采集板及智能開關(guān)量采集板構(gòu)成。其作用：主要在同步時鐘的控制下，多個板進行同步的數(shù)據(jù)采集，并進行預(yù)處理，通過總線分別送到嵌入式暫態(tài)錄波管理單元與穩(wěn)態(tài)錄波管理單元。3.1.2智能數(shù)據(jù)采集模塊該模塊主要由多個智能模擬量采集板及1）智能模擬量采集板1）智能模擬量采集板智能模擬量采集板實物照片智能模擬量采集板實物照片智能模擬量

11、采集板技術(shù)特點：采用第三代32位浮點DSP：TMS320VC33。高精度A/D：16位；程序運行32位模式；雙口RAM與管理模塊交換數(shù)據(jù)；每模塊采集16路模擬量。智能模擬量采集板技術(shù)特點：2）智能開關(guān)量采集板主要由光電隔離電路、32位DSP及雙口RAM等構(gòu)成。見構(gòu)成圖。開關(guān)量信號經(jīng)過光電隔離，送到緩沖電路。在同步采樣脈沖控制下，對多通道開關(guān)量運行狀態(tài)進行讀取及變位預(yù)判斷，然后通過雙口RAM將數(shù)據(jù)送到DSP管理單元。本模塊可采集32-224路開關(guān)量，以32路為單位選擇。2）智能開關(guān)量采集板主要由光電隔離電路、32位DSP及雙口R智能開關(guān)量采集模塊構(gòu)成圖智能開關(guān)量采集模塊構(gòu)成圖智能開關(guān)量采集板實物

12、照片智能開關(guān)量采集板實物照片技術(shù)特點：采用光電隔離，抗干擾能力強；開關(guān)量啟動預(yù)邏輯處理，減少DSP管理模塊的啟動判斷時間；開關(guān)量通道數(shù)量擴展靈活。智能開關(guān)量采集板技術(shù)特點：智能開關(guān)量采集板3.1.3 GPS同步時鐘模塊主要作用：利用全球定位系統(tǒng)，獲得精確時鐘，并形成采樣同步時鐘脈沖，為CPLD頻率跟蹤與同步采集提供信號。功能特點：可以選裝衛(wèi)星接收模塊，直接接入衛(wèi)星天線，形成獨立的衛(wèi)星接收單元，不依賴其它GPS裝置?？山邮掌渌麲PS發(fā)送的各種同步信號：IRIG-B碼、秒脈沖、分脈沖、串行口等?？山邮掌渌b置提供同步衛(wèi)星信號：秒脈沖、串行口。采用CPLD進行解碼、編碼，配置靈活。 3.1.3 GP

13、S同步時鐘模塊主要作用：GPS同步時鐘模塊構(gòu)成（1）GPS同步時鐘模塊構(gòu)成（1）GPS同步時鐘模塊實物照片（1）GPS同步時鐘模塊實物照片（1）GPS同步時鐘模塊構(gòu)成（2）GPS同步時鐘模塊構(gòu)成（2）GPS同步時鐘模塊實物照片（2）GPS同步時鐘模塊實物照片（2）3.1.4當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)分析處理模塊該模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的綜合處理，參數(shù)設(shè)置等。 是可選當(dāng)?shù)嘏渲?。模塊采用了ETX（Embedded Technology Extended）嵌入式模塊化CPU。ETX嵌入式計算機模塊具有完整的PC功能和高效的CPU性能，是最近發(fā)展的新的工業(yè)控制技術(shù)。具有體積小，可靠性高，易于進行開發(fā)等特點。 3.1.4當(dāng)?shù)財?shù)

14、據(jù)分析處理模塊該模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的綜合處理，當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)分析處理模塊當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)分析處理模塊當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)分析處理模塊實物照片當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)分析處理模塊實物照片當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)分析處理模塊功能特點主要功能是接收來自DSP管理模塊的數(shù)據(jù)，對記錄數(shù)據(jù)進一步緩存及分析處理、并進行顯示或打印輸出。技術(shù)特點：高性能、低功耗、免風(fēng)扇工業(yè)級設(shè)計具有LVDS的LCD顯示接口；具有雙網(wǎng)絡(luò)、RS232/485、Modem接口。具有雙USB接口。當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)分析處理模塊功能特點主要功能3.2 軟件平臺設(shè)計軟件平臺的設(shè)計應(yīng)滿足裝置可靠性和實時性的要求，同時考慮軟件的維護、使用和擴展。穩(wěn)態(tài)錄波與暫態(tài)錄波模塊采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，而當(dāng)?shù)睾笈_分析

15、軟件采用Windows操作系統(tǒng)。錄波裝置中采用了先進的嵌入式實時操作系統(tǒng)：Linux，具有實時、可靠、可剪裁、多任務(wù)等特點，適合于實時性要求高的磁盤存儲管理和網(wǎng)絡(luò)通訊。 3.2 軟件平臺設(shè)計軟件平臺的設(shè)計應(yīng)滿足裝置可靠性和實時性的3.2.1 LinuxLinux是一個類似于Unix的操作系統(tǒng)。Linux從1991年問世 ，Linux系統(tǒng)不僅能夠運行于PC平臺，還在嵌入式系統(tǒng)方面大放光芒，在各種嵌入式Linux OS迅速發(fā)展的狀況下，Linux OS逐漸形成了可與Windows CE等EOS進行抗衡的局面。目前正在開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)中，49%的項目選擇Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)。Linux現(xiàn)已成

16、為嵌入式操作的理想選擇。其特點：精簡的內(nèi)核，性能高、穩(wěn)定，多任務(wù)；針對嵌入式的存儲方案，提供實時版本和完善的嵌入式解決方案3.2.1 LinuxLinux是一個類似于Unix的操作3.2.2 Windows由于Windows系統(tǒng)是比較普及的辦公應(yīng)用操作系統(tǒng)，用戶界面比較友好，因此，當(dāng)?shù)氐睾笈_機軟件采用Windows平臺軟件，編程、使用維護比較方便。3.2.2 Windows由于Windows系統(tǒng)是比較普及4. 關(guān)鍵技術(shù)及原理4.1嵌入式一體化工業(yè)級設(shè)計新型錄波裝置采用全嵌入一體化設(shè)計，采用了嵌入式硬件平臺與嵌入式軟件平臺。設(shè)計時把裝置的各部分功能模塊統(tǒng)一考慮，使不同的功能模塊安裝于一個機箱內(nèi)。

17、因此各模塊之間的數(shù)據(jù)交換可采用總線技術(shù)，減少了數(shù)據(jù)通訊造成的系統(tǒng)資源消耗。因此特別適用于采樣速度快、數(shù)據(jù)吞吐量大、實時性強的系統(tǒng)。4. 關(guān)鍵技術(shù)及原理4.1嵌入式一體化工業(yè)級設(shè)計嵌入式一體化工業(yè)級設(shè)計（續(xù)）綜合利用嵌入式硬件與軟件技術(shù)進行一體化嵌入式工業(yè)設(shè)計，滿足了暫態(tài)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)獨立存儲、管理，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。開發(fā)的錄波裝置具有可靠性高、抗干擾能力強，集成度高、體積小、維護方便等特點，整機裝置通過了電磁兼容為IV級的抗干擾試驗。 嵌入式一體化工業(yè)級設(shè)計（續(xù)）4.2 基于CPLD的頻率自動跟蹤和同步相量測量同步采樣的要求包括兩方面：時間同步和頻率同步。時間同步:GPS技術(shù)可以有效地解決電網(wǎng)相量

18、同步問題。頻率同步：頻率的跟蹤與測量，目前典型的方法是PLL硬件鎖相及軟件自適應(yīng)跟蹤。缺點：占用CPU資源，影響程序的穩(wěn)定性，還會影響測量的精度。該裝置采用CPLD解決這一矛盾。 4.2 基于CPLD的頻率自動跟蹤和同步相量測量同步采樣的要4.2.1頻率同步 模擬信號經(jīng)低通濾波器濾波，被鑒零比較器電路整形成方波后（信號A，如圖4-2-1所示）接入CPLD，CPLD內(nèi)的周期(f0=10MHz)，計數(shù)器記錄兩個上升沿之間晶振振蕩次數(shù)m，模擬信號頻率f由式（4-2-1）求出。 f=f0/m （4-2-1） ABCC圖4-2-1 采樣脈沖及周期脈沖時序圖 ABC4.2.1頻率同步 模擬信號經(jīng)低通濾波器

19、濾波，被鑒零比頻率同步（續(xù)） 同時，A信號上升沿觸發(fā)一個脈沖信號（圖4-2-1 信號B，負(fù)脈沖），CPLD根據(jù)要求的周期內(nèi)采樣點數(shù)M（比如32點）計算出采樣脈沖的間隔m。 m = m / M （4-2-2） 由CPLD內(nèi)的采樣脈沖發(fā)生器（計數(shù)周期設(shè)為的計數(shù)器）觸發(fā)下一個周期的采樣脈沖（圖4-2-1中信號C，負(fù)脈沖），并且做到每周期的第一個采樣脈沖信號與周期脈沖信號同步。 此方法為用CPLD實現(xiàn)的軟件跟蹤測頻，以變化率每秒2.08Hz計算，則50Hz附近相鄰兩個周期之間的頻率漂移僅為0.0832，而由實際情況可知，電力系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時相鄰兩個周期的頻率變化非常小，可以忽略由兩個周期內(nèi)頻率變化引起的誤

20、差。 頻率同步（續(xù)） 同時，A信號上升沿觸發(fā)一個脈沖信號（4.2.2 時間同步CPLD實現(xiàn)的功能：通過CPLD實現(xiàn)時鐘；CPLD獲得同步時鐘；CPLD輸出同步時鐘；形成采樣脈沖及周期同步脈沖。4.2.2 時間同步CPLD實現(xiàn)的功能：加入GPS時標(biāo)原理圖加入GPS時標(biāo)原理圖CPLD計時及同步時鐘獲取標(biāo)準(zhǔn)時間信息由秒數(shù)+微秒數(shù)組成。UTC信息由RS485串口輸入CPLD，CPLD接收后送DSP讀取，DSP讀入UTC信息進行處理，轉(zhuǎn)化為基準(zhǔn)時間為2000年1月1日0時0分0秒的秒累加形式即SOC（以秒表示的世紀(jì)（一百年）時間）。SOC存于DSP中，秒脈沖（PPS）經(jīng)CPLD判斷后接入DSP的外部中斷

21、，DSP收到PPS的中斷后SOC自動加1。DSP可以利用讀入的時間信息對SOC進行校正。在CPLD內(nèi)設(shè)置微秒計數(shù)器，每秒計1百萬個數(shù)，每次PPS來時，復(fù)位微秒計數(shù)器。 CPLD計時及同步時鐘獲取標(biāo)準(zhǔn)時間信息由秒數(shù)+微秒數(shù)組成。U時鐘與數(shù)據(jù)同步周期脈沖信號同時送給AD板和管理板，采樣脈沖只送給AD板。AD板收到采樣脈沖后觸發(fā)一次采樣過程，收到周期脈沖信號把采樣結(jié)果和初步運算結(jié)果寫入AD板與管理板之間的雙口RAM。管理板在收到第N個周期脈沖信號中斷后記錄SOC值和微秒累計值作為采樣時刻的絕對時間，并從雙口RAM中讀取數(shù)據(jù)，此時的數(shù)據(jù)實際上是上一周期（第N1周期）的數(shù)據(jù)，所以在數(shù)據(jù)中加入N1周期記錄

22、的時間信息。 時鐘與數(shù)據(jù)同步周期脈沖信號同時送給AD板和管理板，采樣脈沖只4.3 模擬通道誤差校正技術(shù)通道誤差校正的必要性： 為了保證錄波裝置的數(shù)據(jù)精度、正確啟動和精確故障定位，錄波裝置應(yīng)具有很高的測量精度，傳統(tǒng)的利用硬件電路調(diào)整通道變比的方法，不僅會造成測量誤差，而且無法從根本上校正通道之間的相位偏移，從而影響電壓、電流、有功、無功等模擬量的測量精度，導(dǎo)致測距結(jié)果不準(zhǔn)?；镜脑恚?通過試驗獲得幾組通道輸入與通道輸出數(shù)據(jù)，利用最小二乘法計算最優(yōu)的通道變比參數(shù)和通道之間的相位誤差參數(shù)，正常運行時即可利用估計出的變比參數(shù)和相位誤差來校正采樣數(shù)據(jù)，達(dá)到高測量精度的要求。 4.3 模擬通道誤差校正技

23、術(shù)通道誤差校正的必要性：4.3.1 通道變比的數(shù)學(xué)模型可以按照線性模型來確定通道的輸入與輸出關(guān)系。采用如下線性函數(shù)： 4.3.1 通道變比的數(shù)學(xué)模型可以按照線性模型來確定通道的輸4.3.2 通道變比校正將裝置的電壓通道并聯(lián)，電流通道串聯(lián)，加入同相位的交流電壓和交流電流信號（注：電壓信號和電流信號之間也必須同相位），改變輸入的電壓和電流信號的值，獲得m組相對應(yīng)的采樣數(shù)據(jù)和輸入數(shù)據(jù)，則按最小二乘準(zhǔn)則，k和y0 的值按下式進行估計： 利用多個線性函數(shù)表示通道輸入輸出特性4.3.2 通道變比校正將裝置的電壓通道并聯(lián)，電流通道串聯(lián)，4.3.3 通道相位校正 在輸入同相位交流信號的情況下，設(shè)通道i有m次相

24、位測量值為 ：采用如下公式計算通道i對于通道1的相移： 4.3.3 通道相位校正 在輸入同相位交流信號的情況下，設(shè)通4.3.4 測試結(jié)果-電壓電流回路測試回路輸入值（V, A）測量值（V, A）相對誤差行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求相電壓回路3.003.0030.1 %10%10.09.9970.0 % 2.5 %30.030.000.0 % 1 %60.060.000.0 % 0.5 %90.090.000.0 % 1 %120.0120.00.0 % 5 %電流回路0.50.5030.6 % 10%1.01.0000.0 % 2.5%2.52.495-0.2 % 1%5.04.997-0.1 % 0.5%2

25、5.025.080.3 % 1%50.050.150.3 % 2.5%100.0100.30.3 % 5%4.3.4 測試結(jié)果-電壓電流回路測試回路輸入值（V, A）4.3.4-測試結(jié)果-有功無功測試回路輸入量測量值相對視在功率誤差電壓(V)電流(A)相位角（度）有功功率(W)無功功率(Var)有功功率無功功率行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求A相57.745.000288.1980.383-0.2%0.1 %1.5 %57.745.0045203.355204.211-0.3%0.0 %1.5 %57.745.00900.276288.5240.1 %-0.1 %1.5 %B相57.745.000288.9330

26、.5470.1 %0.1 %1.5 %57.745.0045203.357204.287-0.3 %0.2 %1.5 %57.745.0090-0.718288.433-0.2 %-0.1 %1.5 %C相57.745.000288.0250.486-0.2 %0.2 %1.5 %57.745.0045203.867204.497-0.1 %0.1 %1.5 %57.745.0090-0.593288.505-0.2 %-0.1 %1.5 %4.3.4-測試結(jié)果-有功無功測試回路輸入量測量值相對視在功4.3.4 測試結(jié)果-交流電壓、交流電流相位一致性測試 測試回路輸入信號最大相位差行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求

27、交流電壓回路之間額定，同相位0.05度5度交流電流回路之間額定，同相位0.07度5度交流電壓與交流電流回路之間額定，同相位0.2度5度4.3.4 測試結(jié)果-交流電壓、交流電流相位一致性測試 測試4.3.4 測試結(jié)果-不采用通道矢量誤差校正時的有功無功測試結(jié)果 測試回路輸入量測量值相對視在功率誤差電壓(V)電流(A)相位角有功功率(W)無功功率(var)有功功率無功功率行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求A相57.745.000288.77-4.310.0 %1.5 %1.5%57.745.0045200.92207.18-1.1 %1.1 %1.5%57.745.0090-4.30288.601.5 %0.0 %1.

28、5 %B相57.745.000288.61-4.250.0 %1.5 %1.5 %57.745.0045206.52200.990.8 %-1.1 %1.5 %57.745.00904.02288.071.4 %-0.2 %1.5 %C相57.745.000288.72-2.350.0 %0.8 %1.5 %57.745.0045202.26205.23-0.6 %0.4 %1.5 %57.745.0090-1.89288.530.6 %-0.1 %1.5 %4.3.4 測試結(jié)果-不采用通道矢量誤差校正時的有功無功測4.4 高精度測距技術(shù)4.4.1單端測距測距是故障錄波裝置的一個主要功能，雖然

29、利用單端電氣量進行的故障測距技術(shù)從原理上受過渡電阻和對端系統(tǒng)阻抗變化的影響，但在實際運行中所能夠獲得的故障數(shù)據(jù)多為單端數(shù)據(jù)，為了能夠盡快地進行故障定位、查找故障原因和恢復(fù)故障，實現(xiàn)高精度的單端測距技術(shù)已成為錄波裝置必不可少的功能之一。 4.4 高精度測距技術(shù)4.4.1單端測距影響單端測距精度的因素 （1）錄波數(shù)據(jù)的精度 錄波數(shù)據(jù)的精度對測距結(jié)果存在很大的影響，錄波數(shù)據(jù)的精度通過上述通道誤差矢量校正技術(shù)來保證 。影響單端測距精度的因素 （1）錄波數(shù)據(jù)的精度 錄波數(shù)據(jù)的精度影響單端測距精度的因素（2）非周期衰減直流分量 測距算法采用的是電壓電流的基波分量，而非周期衰減直流分量的存在，直接影響富氏濾

30、波算法中基波分量的提取，從而影響測距精度。非周期衰減直流分量影響單端測距精度的因素（2）非周期衰減直流分量 測距算法采用影響單端測距精度的因素（3）故障點過渡電阻和對端饋入電流 過渡電阻對端饋入電流 發(fā)生故障后，流過短路點過渡電阻的短路電流為本側(cè)短路電流和對側(cè)短路電流之和，對側(cè)短路電流為未知量，無法獲得，因此在測距中只能近似計算出對側(cè)的短路電流。 影響單端測距精度的因素（3）故障點過渡電阻和對端饋入電流 過影響單端測距精度的因素（4）線路分布電容 在輸電線路較長，電壓等級較高的情況下，分布電容對測距精度的影響較大。根本原因在于：對工頻分量，因分布電容的影響造成實際測量阻抗與用單位長度阻抗乘以距

31、離所得阻抗值之間有一定誤差。例如，設(shè)線路每公里正序阻抗值為z1=r1+jx1，正序分布電容為c1，故障距離為Lf。按集中參數(shù)測量阻抗為Zs1=z1Lf，而對于分布參數(shù)線路實際測量阻抗應(yīng)該為：Zs2=Zc1th(Lf)。可見裝置感受的實際阻抗與故障距離是不成正比的。 影響單端測距精度的因素（4）線路分布電容 在輸電線路較長，電濾除非周期衰減直流分量 取故障后第一個周波的數(shù)據(jù)，利用全周波傅氏濾波得到： 從故障后半個周波的位置開始取一個周波數(shù)據(jù)，進行全周波傅氏濾波得到： 因為K1和K1，K2和K2以及Im和Im，Re和Re之間存在一定的運算關(guān)系，Re、 Re 、 Im 、 Im可以通過采樣數(shù)據(jù)利用離

32、散傅氏算法求得，從而根據(jù)上面的公式可以得到Re和Im，達(dá)到了濾除衰減直流分量的目的。濾除非周期衰減直流分量 取故障后第一個周波的數(shù)據(jù)，利用全周波測距算法以A相接地故障為例 ：根據(jù)故障后各序網(wǎng)絡(luò)分析 :DA為電流分布系數(shù)： 最終的測距方程為： 零序電流補償系數(shù) 測距算法以A相接地故障為例 ：根據(jù)故障后各序網(wǎng)絡(luò)分析 :DA考慮長線路分布電容影響的補償方法 為了消除分布電容的影響，在測距算法中加入了距離補償系數(shù)，首先利用集中參數(shù)測距算法得到近似的測距結(jié)果Lf，把此結(jié)果代入Zs2表達(dá)式中： 令：q稱為距離補償系數(shù)求出q的值以后，將其乘入線路阻抗參數(shù)中來補償分布參數(shù)的影響，然后再利用補償后的線路阻抗參數(shù)

33、重新進行測距，經(jīng)過幾次迭代運算，可以得到更為精確的故障距離。 考慮長線路分布電容影響的補償方法 為了消除分布電容的影響，在北京電力科學(xué)研究院動模試驗數(shù)據(jù)測試結(jié)果電壓等級：500kV，線路長度：402km，正序電阻：0.018/km，正序電抗：0.28/km，零序電阻：0.12/km，零序電抗：0.83/km，正序電納：4.2097uS/km，零序電納：2.8274uS/km。 實際故障距離故障相別過渡電阻故障測距結(jié)果測距誤差0kmAN00.12km0.12km0kmAC00.28km0.28km0kmBN100.46km0.46km0kmABN100.13km0.13km199.2kmAN01

34、97.87km-0.7%199.2kmAC0200.21km0.5%199.2kmBN10199.19km0.0%199.2kmABN10197.84km-0.7%402kmAN0401.06km-0.2%402kmAC0406.76km1.2%402kmBN10410.57km2.1%402kmABN10408.50km1.6%北京電力科學(xué)研究院動模試驗數(shù)據(jù)測試結(jié)果電壓等級：500kV，山東電力科學(xué)研究院RTDS試驗數(shù)據(jù)測試結(jié)果電壓等級：500kV，線路長度：300km，正序電阻：0.0195/km，正序電抗：0.28/km，零序電阻：0.1828/km，零序電抗：0.86/km，正序電納：

35、4.26uS/km，零序電納：2.89uS/km。 實際故障距離故障相別過渡電阻故障測距結(jié)果測距誤差0kmAN00.03km0.03km0kmAC00.07km0.07km0kmBN500.11km0.11km0kmABN500.05km0.05km150kmAN0150.03km0.0%150kmAC0150.26km0.17%150kmBN50151.12km0.75%150kmABN50150.84km0.6%300kmAN0301.85km0.62%300kmAC0302.34km0.78%300kmBN50304.90km1.63%300kmABN50302.78km0.93%山東電

36、力科學(xué)研究院RTDS試驗數(shù)據(jù)測試結(jié)果電壓等級：500k實際錄波數(shù)據(jù)測試結(jié)果地點電壓等級線路長度故障相別實際故障距離測距結(jié)果測距誤差日照變220kV23.94kmBCN13.5km12.95km-0.55km日照電廠220kV23.94kmBCN10.44km10.78km0.34km辛店電廠220kV83.2kmAN58.5km57.9km-0.6km賈莊站220kV83.2kmAN24.7km25.6km0.9km實際錄波數(shù)據(jù)測試結(jié)果地點電壓線路故障實際故測距測距日照變224.5穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的記錄、檢索與分析 離散方式記錄穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)功能是新型錄波裝置的突出特點，它所實現(xiàn)的超長時間不間斷地連續(xù)記錄所

37、有模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)的功能，為大范圍、長過程、發(fā)展性的事故分析提供了可靠的數(shù)據(jù)來源和分析工具。但是，離散穩(wěn)態(tài)記錄功能的增加對裝置的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計是個嚴(yán)格的考驗，如何應(yīng)對穩(wěn)態(tài)記錄給裝置開發(fā)帶來的諸如存儲容量、通訊速度、存儲介質(zhì)可靠性以及分析等方面的困難，一直是圍繞著整個開發(fā)過程的一個重點內(nèi)容。 4.5穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的記錄、檢索與分析 離散方式記錄穩(wěn)態(tài)數(shù)4.5.1 存儲容量問題 離散的穩(wěn)態(tài)記錄使裝置需要記錄的數(shù)據(jù)容量猛增，以一臺有80路模擬量和224路開關(guān)量（WDGL-VI型錄波器的最大配置）的錄波裝置為例，穩(wěn)態(tài)采樣頻率為1.6kHz（可選800，1600，3200Hz），則一天需要存儲的數(shù)據(jù)大小為

38、：1600Hz （2bytes 80個模擬量通道 28bytes開關(guān)量數(shù)據(jù)） 3600秒 24小時 26G bytes 大量的數(shù)據(jù)存儲需要相對較長的存儲時間，解決數(shù)據(jù)存儲帶來的時間延遲問題是裝置穩(wěn)態(tài)記錄首先考慮的問題。 解決方法： 緩沖機制提高存儲效率 壓縮機制減少寫盤時間與空間4.5.1 存儲容量問題 離散的穩(wěn)態(tài)記錄使裝置需4.5.2 通訊速度 通訊速度問題，即DSP管理板和暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)存儲管理模塊之間的通訊速度，涉及到大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹捌款i”問題。裝置采用了基于總線的多CPU并行處理及雙口RAM技術(shù)，其通訊速度可以達(dá)到12M bytes/s，也就是說傳輸1秒鐘的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)（大約300k byte

39、s）僅需約25ms的時間即可完成。 因此，系統(tǒng)設(shè)計有較高的冗余，為實現(xiàn)其它的功能，奠定了良好的基礎(chǔ)。4.5.2 通訊速度 通訊速度問題，即DSP4.5.3 存儲介質(zhì)的可靠性 大量的數(shù)據(jù)讀寫，會嚴(yán)重地影響了存儲介質(zhì)的使用壽命，普通硬盤的使用壽命和可靠性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于筆記本電腦中使用的移動硬盤，因此裝置中采用了高可靠性的移動硬盤，它具有體積小、重量輕、功耗小、抗震耐用、使用壽命長等優(yōu)點。 裝置中采用三級存儲，開始數(shù)據(jù)暫存基于SRAM的掉電保持RAM（其讀寫次數(shù)不限），然后轉(zhuǎn)存工業(yè)級電子盤，再轉(zhuǎn)存筆記本硬盤，或者通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)存到服務(wù)器。這樣保證最新的數(shù)據(jù)，既存于電子盤，又存于硬盤，提高數(shù)據(jù)安全性。4.5.

40、3 存儲介質(zhì)的可靠性 大量的數(shù)據(jù)讀寫，4.5.4 穩(wěn)態(tài)記錄的數(shù)據(jù)方式 正常采用設(shè)定的采樣頻率（800、1600、3200Hz）進行連續(xù)的記錄。當(dāng)有關(guān)穩(wěn)態(tài)設(shè)定的定值越限時候，則采用設(shè)定的暫態(tài)采樣頻率來記錄。同時，穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)帶有與GPS同步的精確時標(biāo)，穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)調(diào)到主站后，可以從系統(tǒng)的角度進行相角差計算、在線潮流計算、在線狀態(tài)估計、在線參數(shù)辨識、在線靜態(tài)安全分析等，同樣可以利用這些數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)穩(wěn)定的預(yù)測和監(jiān)測，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供數(shù)據(jù)來源。 4.5.4 穩(wěn)態(tài)記錄的數(shù)據(jù)方式 正常采用設(shè)定的采樣4.5.5 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的檢索分析 WDGL-VI型錄波裝置能夠連續(xù)不間斷地對所有通道進行穩(wěn)態(tài)記錄，分析軟件可

41、實現(xiàn)模擬量穩(wěn)態(tài)分析、開關(guān)量穩(wěn)態(tài)分析、功率穩(wěn)態(tài)分析、頻率穩(wěn)態(tài)分析、差動電流穩(wěn)態(tài)分析等功能。在圖形界面上可以實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)時的阻抗圖分析、相量圖分析、序分量圖分析、差流分析，可以進行波形編輯、添加標(biāo)注，可以進行打印預(yù)覽和打印，同時可以實現(xiàn)波形的矢量縮放、單獨縮放等功能。在穩(wěn)態(tài)分析中通過嵌入暫態(tài)波形實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析，體現(xiàn)了新一代錄波裝置在大范圍、長過程錄波數(shù)據(jù)分析上的突出特點。 穩(wěn)態(tài)分析窗口的功能與故障分析窗口基本相同，這里只介紹穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的打開和檢索方法。 4.5.5 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的檢索分析 WDGL-VI型錄穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的檢索分析（續(xù)）有6種方式可以打開或檢索穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)：（1）從一覽表打開。在“錄波、自檢、事件”一覽表中選擇并直接打開對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)文件。（2）單擊打開。單擊主界面上的 功能按鈕可進入穩(wěn)態(tài)分析窗口，雙擊某記錄可打開對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)文件。（3）直接打開穩(wěn)態(tài)文件。（4）按檔案打開穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)。 （5）按時間范圍選擇打開穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)。 （6）穩(wěn)態(tài)事件檢索。 穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的檢索分析（續(xù)）有6種方式可以打開或檢索穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)：5. 在線分析功能5