ZH-3嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书V2.0

ZH-3嵌入式电力故障录波分析装置Q/ZH.TE/0401-03技术说明书Ver2.0武汉中元华电科技有限公司1 概述 (4)1.1 应用范围 (4)1.2 技术特点 (4)1.3 装置遵循标准 (5)2技术指标 (6)2.1 输入信号 (6)2.2 采样指标 (6)2.3 信号处理 (7)2.4 时钟及同步精度 (7)2.5 录波数据记录方式 (7)2.6 录波管理机 (7)2.7 录波单元 (7)2.8 同步三存储 (7)2.9 启动精度 (7)2.10 参数整定方式 (9)2.11 抗电磁干扰能力 (9)2.12 通讯 (9)2.13 供电电源 (9)2.14 外形尺寸及颜色 (9)3工作原理 (10)3.1总体结构 (10)3.2 装置硬件原理 (12)3.3 装置软件原理 (15)4功能设计 (19)4.1 暂态录波功能 (19)4.2启动量及定值 (20)4.3系统实时监测 (21)4.4 波形分析功能 (22)4.5 完备的通讯功能 (24)4.6 连续记录功能 (25)4.7 实验功能 (25)5 安装调试 (27)5.1 装置的端子布置 (27)5.2 装置安装及调试 (27)5.3 装置检查 (28)1 概述1.1 应用范围ZH-3嵌入式电力故障录波分析装置是采用先进的DSP与32位嵌入式CPU，结合高性能的嵌入式实时操作系统VxWorks而设计的，适应电力系统发展需求的嵌入式电力故障录波分析装置。

1.2 技术特点1.录波单元信号采集与启动计算采用单DSP构架，摒弃多DSP结构，由1片DSP即可实现80路模拟量，160路开关量的接入；同时采用新型电路结构和96000门大规模可编程逻辑器件，集成度高，抗干扰能力强，系统运行稳定。

2.32位高速浮点数字信号处理器(DSP)，16位A/D，采样速率10kHz可调，谐波分辨率≤99次，开关事件分辨率0.1ms；3.录波单元运行在高性能实时嵌入式操作系统VxWorks下，系统稳定、可靠，实时性好；4.录波数据三存储：录波数据分别由DSP、32位CPU和管理机存储在3个地方，大大地提高了数据的安全性；5.数据记录采用A-B-C段方式，A、B、C段全部采用采样值记录，摒弃了传统的D、E低采样率和有效值记录段，从而全部数据可以进行相量图分析和阻抗分析，大大地提高了数据的可用性；6.支持长时间连续纪录，装置能以1KHz的采样值连续记录，记录数据以7天为周期刷新，数据保持时间只受通道数和存储器容量限制，摒弃了传统的一周波一个点的有效值慢扫描记录；7.不定长动态录波和故障测距，金属性短路的测距精度优于2%；8.启动判据种类齐全，在各种短路、接地故障和其它异常工况下灵敏启动录波；9.强大的计算和分析能力（电压、电流的幅值、峰值、有效值、频率计算，有功、无功功率计算，功角、相角测量，相量、序量和谐波分析）；10.公式编辑器可生成各种电量及其导出量的波形图，并可动态观察其随时间变化的轨迹，真实地再现故障全过程；11.支持多种对时方式，包括接点脉冲对时、IRIG-B码对时、串口对时、网络对时等，并支持对时方式组合及双向对时；12.录波单元可完全脱离管理机独立工作，可独立接入信息子站和调度；一台录波管理机最多可同时管理64台录波单元；13.录波数据格式自动转换，可转出COMTRADE 1999版或COMTRADE 1991版；14.先进的抗干扰设计：采用6层PCB、SMD和软件容错技术，抗干扰能力达到GB/T14598规定的严酷等级为Ⅳ级标准。

1.3 装置遵循标准ZH-3嵌入式电力故障录波分析装置，符合以下主要标准：DL/T873-2004：《微机型发电机变压器组动态记录装置技术条件》DL/T478-2001：《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》DL/T663-1999：《220～500KV电力系统故障动态记录装置检验测试要求》DL/T553-94：《220～500KV电力系统故障动态记录技术准则》IEC 60255-24:2001：《电气继电器第24部分：电力系统暂态数据交换（COMTRADE）的通用格式》2技术指标2.1 输入信号1) 装置可接入32~80路模拟量、64~160路开关量，模拟量以16路为一组和开关量以32路为一组可以随意配置，没有比例限制；2) 交流额定电压(PT二次侧电压侧)：57.7V，50Hz；3) 交流额定电流(CT二次侧电流)：1A或5A，50Hz；4) 模拟量线性工作范围：交流电压回路：0.05V~180V(相电压回路)，0.05V~300V(开口三角电压回路)；交流电流回路：0.01In~36In(In电流额定值)；直流电压回路：0.05V~600V；耐压可根据用户要求设计。

直流电流回路：0.01mA~20mA；5)过载能力：交流电压回路：3倍额定电压，连续工作；交流电流回路：2倍额定电流，连续工作；20倍额定电流工作10s，40倍额定电流工作1s。

2.2 采样指标1)采样速率1~10 kHz可调；2)最大谐波分辨率99次；3)开关事件分辨率0.1ms；4)25℃时，额定值下的电流、电压波形采样精度优于±0.3％；5)25℃时，额定值下的各路电压、电流之间的有效值测量相对误差小于±0.5％；6)有功功率、无功功率、视在功率测量误差不超过±0.5%；7)装置的各路交流电压、交流电流相互之间的相位测量误差≤1°；8)温度从-20℃至60℃的变化引起的误差不超过满刻度的±1.0%；9)采用自适应技术调整零漂。

2.3 信号处理1) 32位高速浮点DSP+32位嵌入式CPU；2) 16位A/D2.4 时钟及同步精度1) 具有三种对时方式：硬件脉冲对时，软件串口对时，IRIG-B码对时；2) 同步时钟精度≤10μs；IRIG-B及脉冲方式≤-1μs；3) 装置自身时钟精度24h，误差≤±1s；2.5 录波数据记录方式采用A-B-C段记录方式，各时段记录时间可调，采样频率可设，且全部为瞬时采样值，最低采样率为1000Hz。

2.6 录波管理机录波管理机采用高性能低功耗的嵌入式一体化工控机，CPU≥1.0G, 硬盘≥120G，内存≥256M，采用工业级12.1"TFT液晶显示器。

2.7 录波单元录波单元最大可接入80路模拟量和160路开关量，DSP配有512M固态盘，嵌入式32位CPU配备80G硬盘作为存储介质。

2.8 同步三存储故障数据分别由录波单元中DSP上的固态盘、嵌入式32位CPU的硬盘、录波管理机上的硬盘三个存储介质同时存储，确保录波数据的安全性。

2.9 启动精度1 相电压突变量启动整定范围0.03—0.2Un整定精度不大于± 5 %2 零序电压突变量启动整定范围0.03—0.2 Un整定精度不大于± 5 %3 正序电压越限启动整定范围 1.05—1.3 Un整定精度不大于± 2%4 负序电压越限启动整定范围0.02—0.2Un整定精度不大于± 2 %5 零序电压越限启动整定范围0.02—0.2Un整定精度不大于± 2 %6 频率越限启动整定范围50.2—52 Hz整定精度不大于± 0.001 Hz 7 频率变化率启动整定范围0.01—10Hz/s整定精度不大于± 0.005 Hz/s 8 1.5s内电流变差10％启动整定范围0.05—0.3In整定精度不大于± 3 %11 相电流突变量启动整定范围0.02—0.3In整定精度不大于± 5%12 相电流越限启动整定范围0.5—1.3In整定精度不大于± 2 %13 零序电流突变量启动整定范围0.02—0.3In整定精度不大于± 5 %14 零序电流越限启动整定范围0.05—0.3In整定精度不大于± 2 %15 负序电流越限启动整定范围0.05—0.3 In整定精度不大于± 2 %2.10 参数整定方式1) 在线修改：录波器在线运行时，可直接修改运行定值及参数；2) 远传修改：上级管理部门可通过远传修改；2.11 抗电磁干扰能力1)能承受GB/T14598.9规定的严酷等级为III级的辐射电磁场干扰；2)能承受GB/T14598.10规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰；3)能承受GB/T14598.13规定的严酷等级为III级的脉冲群干扰；4)能承受GB/T14598.14规定的严酷等级为Ⅳ级的静电放电干扰。

2.12 通讯支持标准TCP/IP协议和IEC870-5-103规约。

1) 通讯方式：通过以太网，与故障信息管理系统联网；通过以太网或RS-232接口、调制解调器、电话交换网与多级调度联网；2) 通讯速率：电话拔号时线路通讯速率最高可达56k bps，实际通讯速率与通讯线路质量和Modem有关；以太网通讯速率为10/100M。

2.13 供电电源1) 交流电源：额定电压：单相220V，允许偏差-20%~+15%，频率50Hz，允许偏差±3Hz；2) 直流电源：额定电压：220V、110V，允许偏差-20%~+15%，纹波系数：≤5%；2.14 外形尺寸及颜色1) 外形尺寸(高⨯宽⨯深)：2260mm⨯800mm⨯600mm；2260mm⨯800mm⨯800mm；2360mm⨯800mm⨯600mm；2) 颜色：按用户要求定制。

3工作原理3.1总体结构ZH-3嵌入式电力故障录波分析装置主要由录波单元和录波管理机组成，录波单元由一块高性能32位浮点DSP板和一块32位嵌入式CPU板构成，32位嵌入式CPU上运行嵌入式实时操作系统VxWorks，录波单元与录波管理机之间由以太网联接，系统结构图如下：图3.1.1系统结构图DSP 板上有64M内存，512M标配的Flash，DSP板完成数据采集、启动判别、录波数据传输等功能，它将故障数据存储在Flash中，Flash为录波数据的第一级存储，同时通过高速以太网以点对点方式将故障数据传送到嵌入式32位CPU板。

嵌入式CPU板上有标配的512M内存和80G硬盘，它作为录波数据的第二级存储。

嵌入式CPU板上运行嵌入式实时操作系统VxWorks，它完成录波数据的存储、通信、分析、打印和定值设置等功能。

录波单元无需录波管理机的支持即可以作为一个独立的录波装置使用，它提供以下接口输出：◆一个标准的RS232串行口◆一个RS232/422/485可选串行口◆一个标准的打印并行口◆三个独立的以太网口录波单元与录波管理机配合使用，可以使录波数据具备第三级存储，录波管理机使用高性能低功耗的P-III工控机，采用12.1〞TFT液晶显示器，CPU主频>1GHz，内存≥256M，硬盘≥80G，运行Windows2000/XP操作系统，使用SQL Server2000数据库。