新型发电机-变压器组微机监录与分析系统的研究

核心提示：　　与分析等功能于木以适应电厂状态检，和故障分析与诊断的需要。介绍了该系统的主要功能硬件结构和软件设计特点，1引言近年来，针对机组运行和故障特点所研发的发变组专用微机故障录波装置在各大电厂中己逐步得到

　　与分析等功能于木以适应电厂状态检，和故障分析与诊断的需要。介绍了该系统的主要功能硬件结构和软件设计特点，1引言近年来，针对机组运行和故障特点所研发的发变组专用微机故障录波装置在各大电厂中己逐步得到了推广和应用。但目前机组录波装置主要用于故障和异常运行工况的检测记录，功能较为单。事实上，在不增加硬件成本的情况下，借助录波装置己有的接入量信息，通过合理设计和功能配置，可进步扩展录波装置的应用范围，如实现机组运行状态专用录波向集故障数据记录与分析运行状态监测以及机稂实验数据论氽与分祈等功能于体的监汆与分析系统的方向发展，以更好满足电厂综合自动化发展的要求和适应未来设备状态检修优化检修波装置为基础。在功能配置硬软件设计等方他进行了扩展和改进。本文将重点介绍该系统的设计特点主要功能和基本结构。

　　2系统设计特点新型发变纟1.微机监氽分析系统的职较充分±也考虑现场对机组运状态监测和故吣记录与分析的要求。同时。作记录口息的完整性衫台装丑的网络化连接远方在线管理以及系统硬件平台等方面进行了改进。设计特点主要体现以下几点。

　　2.1集运行状态监测故障录波与分析和机组实验记录与分析为体装置除可完成常规故障数据记录和分析外，还提供反映机机运行状态的关键性电气参数的监测和分析。生要包括发屯机变压器组各侧的有功无功功率监测，功率因数监测，负序电流电压监测，於流监测。谓波监测。系统频率和发电机功角的次，测量及机酵安全运行极限监测等。相关的电气参数可采用远传方式在线上传给上级调度部门。此外，为简化机组电气实验工作，提高实验记录的可靠性，装置也提供机组电气实验过程的自动记录与分析功能，并根据实验要求，形成相关的实验报告。

　　2.2采用新的数据记录格式，保证记录信息的完整性由于机组的运行工况和故障类型与性质远较电网复杂，同时，配备的保护与安全自动装置种类众多，原理各异，因此，对机组数据记录信息的完整性提出更高要求1从保证记录信息的完整忡来说，采用采样值记录方式无疑最为全面。但由此也带来了数据量大，存储和通信要求高等问。在传统的录波数据记录方式中，1般只对故障皙态过程短时采用采样值记录方式其它时段，辅之以有效值记录方式2.这种方式存在的小要1是，采样位存储时间短，记录信息不充分。此外，有效值记录方置设计中，除大幅，加了采样值记录时间外，对于持续时间较长的动态过，采用相量实虚部记录方电气量大小外，也可由此派生计算出各种序量功中频率阻抗等其它丁频电景口总，从而在减少记氽数据砧的保证记录信息的完整性2.3支持网络化集中管理和远方管理由于电厂机组较多，传统故障录波装置所采用行管理的要求3.为此，新型监录装置设置了以态网网络互联功能，可根据需要构成电厂的机组监录系统域网络，以达到集荇即。和数据共享的要求，由此也便于与电厂的综合动化系统间的联接。此外，装置可通过也1方式上级调度部门线进行数据交互，实现远方监测和管理。

　　2.4采用多样化的录波启动方式，便于现场的使用录波动方式卞要根据发变组异常运行工况和故障特点设置包拈相序置突变量和稳态谨启动。

　　逆功率以动低励和火磁启动。过激磁动。频差6动，频率变化率启动，开关量启动，手动及远方启动等。此外，为便于现场灵活监测和记录所需的电气和非电气量任路模拟觉均可设置为突变量6动和稳态量启动含过量和低量启动方式以满足运怀现场的不，要求，2.5强化录波数据分析功能，以适应现场事故分析要求为了适应机组事故分析和保护与安全自动装置动作行为分析的需要，装置配备有功能丰富的故障数据综合分析软件。鉴于机组故障原因复杂以及保护与安全自动装置构成原理的多样性，在分析软件设计中，除提供常规波形显和编辑功能外，重点加强事故分析所要的基础性参数的计算与分祈。，主要包括波形分析相量分析序量分析谐波分析有功和无功功率分析频率分析机端测量阻抗分析差流分析发电机功角变化分析以及机组实验结果分析等。

　　2.6采用基于出，的模块化专用硬件平台，开放性好运行可靠装置以适用十电力系统恶劣运行环境要求的机系统由北京康拓公司和华中科技大学等单位联合研制。在研制过程中，充分考虑了电力系统应用领域的特殊要求以及当前工业计算机的发展趋势。具有结构紧凑资源丰枯扩展性好抗扰能力强及运行可靠等优点，在当前国内工业控制机领域处于领先水平。

　　2.7界面友好，操作使用方便人机界面采用基于评抓砺平台的可视化编程软件作为主要开发工具，全中文菜单及对话框，适应当前应用软件中文化视窗化的要求。模块化的体，外层为全钢防水结构，独特的正压降温和除尘设计，非常适用于电磁辐射和灰尘或湿度较大的电厂站环境。配备专用的08接口卡和远传肘，1可实观砚置，钟的自动对。以及检测数据和故障录数据的远传。

　　3.2数据采集层系统数据采圯层系统以新代15000业控制机为核心构成，该机采用欧式卡直插式结构，同时支持与1弘总线兼容的沿96总线正996和与，0总线兼容的0，01总线。在充分利用系统资源的前提下，满足恶劣工业运行环境的要求。各模板采用针孔连接器与无源母板相连，取消了边缘金手指连接方式。具抗强冲击和强，动的能力。

　　模板间通过标准323芯艮针连接器进行弹性连接。彻底消除了传统扁平电缆连接可能存在的不可靠性问；主0板为块高染成化486单板计箅机采用面贴装技术。主频，达13测2.3201.

　　可满足大容也皮数据的存储要求。，采新代高性能0碟，2000芯，可构成容量达40的电子盘，用于记录数据的备份保存。16位出，接口，支持以态网网络连接。

　　数据采集板以数字信号处理器作为智能元件，数据处理能力强，工作稳定可靠。采用16位高精度入0转换器，显著提高了记录数据的准确结构设计。便于功能扩展和修改。此外。为便于现场3装置的硬件结构装置采用1的分层式结构。主要包括管理层数据采集层和隔离变换层大部分。

　　3.1管理层系统性。通过高速光耦器件使数字电路与模拟电路义全隔离。极大改善系统的抗尸扰性能。

　　3.3隔离变换层系统接入砚置的各种号经过隔离变换送到数据采集层进行处理。交流电压电流信号采用高精度的隔离变压器进，离变换。机组励磁系统中的各直流量信号采用特殊设计的专用隔离放大器进行隔离变换。此外，鉴于发电机转子回路在灭磁过程中可能产生数千伏的高压，为防止高压直接上屏，影管理层系统采研华工业级体化工作站构成剪作站隼显小器肩甜塍系统千碟置的常工作以及桦运厅人员安全车专！

　　继电器路电量的测量采用了特殊的预处可措施。使上屏电压低于100.各开入量通道采用了多重光电隔离处理技术，以提高装置的抗千扰能力，4数据通信系统数据采集层与管理以之间迎过高违以态网扣连以利于大容量记录数据的快速席的传送，时也便于根据需要构成局域录波网和与电厂的综合自动化系统互连。智能网络处理器可自动完成数据校验应冷和网络管理，并实现1的并1也装置通过他长与上级调度部门进行信息交互。实现远方对机组运行状态的作线检测和矜4软件设计特点与功能4.1管理层软件管理层主要完成装置的运行和调试管理机组运行状态的在线监测记录数据的存贮分祈。故吣报告的形成和打印整定值的查询与修改以及与数据采集层单元定时互检等。此外，根据远方控制命令以及机组运行状态，对远传数据进行调度控制。

　　忏地层软忭采用面向，象的1视化开发工具设计。以奶1作为操作系统，网络功能强通用性好，可应用于不同的硬件平台。多线程机制提高了系统的响应能力昔助界提供的多任务并行处理功能，通过消息驱动和权限管理方式进行任务调度。软件的界面设计强调信息的充分显现和操作的灵活方便，装置的运行和调试通过中文菜单进行管邀，厂现场运行人只掌脱，4.2数据采集层软件数据求集层主要完成输信4的数据农样和故障的检测判断。在正常运厅情况下。采样数据保丹旨定的区中，并不断刷新，同时穿插进行硬件自检，整定值校核以及与管理机的定时互检，并接收管理机下传的运行监控命令，完成相关操作。

　　厂！动条件满足。则按故障记录，段的要求。进行数据记录，同时启动相关信号继电器和打印机电源。

　　录波数据除就地存入000电子盘备份外，同时经网络通信及时上传给管理机保存，并通过，1！卡自动远传上级调度部门数据采集层软件采用6，+作为主要开发工具，对实时计算要求较高的部份，采用嵌入式汇编语言编程，从而使软件的维护调试及功能扩展性能大为提高，同时也保证了软件高度的可靠性。根流量的实虚部计算直流量的平均值计算各种序量计算以及测频计算等，主要由1完成，以充分发挥其计算优势。而启动判断记录数据的分段存储控制以及数据的转存等由486，1板承担。这样，便于利用005系统资源和未来功能的扩展。此外，在软件设计中，采用了多级复核措施，以防止干扰可能4起的误！动。迎过分，处，技术，提高汁算效礼4.3故障数据综合分析软件故障综合分析软件采用编除可用于在线分析外。也可作为独立的分析软件使用。各分析功能可根据实际需要灵活配置。分析软件的主要功能包括波形分析提供6种不同形式的波形显模不，合成显不，局部放大显不，波形压缩显等。在波形显的同时，可随时查看模拟量信号的瞬时值，并根椐需要即时打印输出，相序量分析可计算任总时刻，1；相基频电压电流的有效值和相位以及正负零序分量的效值和相位，计算转子回路出交流量的幅值和相位及直流分量的平均值等。计算结果可召唤打印输出。

　　谐波分析计算任意时段信号所包含的谐波分量的分布情况。并频谱测量阻抗分析计算发电机机端测量阻抗的模值和相位，并在阻抗平面上机端测量阻抗变化轨迹，以为机组失磁故阶分析提供依拙。

　　功率与频率分析计算发电机机端变压器高压侧及厂变乐器的良功无功功率和1关频率值，并变化曲线。

　　差流分析计算发变组差动保护所对应的各种差流值，并差流变化曲线。

　　发电机功角分析计算发电机内电势与母线电压变压器高压侧或其它指定电压之间的相角值，并变化曲线。

　　开关变位时序分析对接入的开关量信号的变位时序进行分析，以或格方式给出分析结果。

　　数据记氽格式转换为便尸故隙记录信息的交换使用，扩展故障数据的应用范围，软件提供数据记录格式的转换功能。可根据要求。将记录数据转换成沉。0以标准格式。

　　实验数据分析对机组的主要实验数据，如空件特包数据采集以睡本电气，汁算。嫉车1塍短路，和假同期实验等。进行分析处理。

　　形成相关的实验报告。

　　5结束语为了更好满足电厂综合自动化以及未来设备状态检修的需要，传统的机组录波应向集运行状态检测实验数据记录与分析以及故障数据记录与分析为体的综合性系统方向发展。此外，在数据记录方式录波启动方式记录数据分析功能氽波装迓方面也应进说应的改进和完善。以史好满足现场录与分析系统具有功能丰富检测记录全面故障分析功能强等特点，可望为提高机组的安全运行水平发挥积极作用。

　　1大机组继电保护调查报告。电力自动化设备。1996 2 20050电力系统故障动态记录技术准则，电力部部颁标准，1995.

　　3赵自刚，赵春雷。国产故障录波器现状分析及新型录波器展望。电网技术，199934446.

　　系统保护与控制方面的教学和科研工作