CN106546854A - 一种支持录波功能的合并单元 - Google Patents

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王雨峰
陈先勇
易永辉
李保恩
时谊
王玉杰
韩湘
李瑞明
徐双凯
李卫国
王刚
迟战峰
朱重阳
刘金恒
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Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
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Xuji Group Co Ltd
XJ Electric Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种支持录波功能的合并单元，该支持录波功能的合并单元包括录波记录启动模块、记录模块及录波文件存储器，所述录波记录启动模块用于根据合并单元采集的电流电压信号的变化情况以及保护测控装置、智能终端发出的信号判断是否启动合并单元的录波记录功能，所述记录模块用于在启动录波记录后记录合并单元采集的电压电流数据及合并单元的开关量信号，所述录波文件存储器用于将记录的电压电流信号及开关量信号进行存储。本发明能够在源头的合并单元上进行数据录波文件的存储，当遇到事故时可以作为事故分析的依据，不仅能够验证保护逻辑行为的正确与否，也能够确定通道传输是不是存在问题，同时也可以节省专用录波设备的投资。

Description

一种支持录波功能的合并单元
技术领域
本发明涉及智能变电站合并单元，具体涉及一种支持录波功能的合并单元。
背景技术
在智能变电站中，合并单元用于对常规互感器输出的模拟信号采样后再与电子式互感器采集单元输出的数字量进行合并和处理，并按IEC 61850-9-2标准转换成以太网数据或“支持通道可配置的扩展IEC60044-8”的FT3数据，再通过光纤输出到过程层网络或相关的智能电子设备。合并单元是智能变电站保护装置、测控装置、故障录波、网络分析仪、智能电度表等设备的数据来源，它的数据质量决定着保护装置的逻辑动作行为是否正确，测量及电表的数据是否准确等。
每当电网发生跳闸事故时，我们都需要收集事故发生时的各种录波数据进行综合分析，从而判断事故动作行为的正确与否。目前智能变电站中用于数据记录的装置主要有保护装置、故障录波装置以及网络分析仪，它们通过直采或者网采的方式获取合并单元发过来的SV数据，通过重采样获得自身能够进行处理的模拟量数据，再进行逻辑判断或者存储。
从这里我们看到，保护装置、故障录波装置以及数据分析仪最终使用的数据都是经过本身重采样的，不是合并单元发过来的原始数据，并且，数据在传输的过程中也有可能因为通道质量的原因发生畸变从而使数据分析装置产生错误的行为。因此，现有的故障录波方式不能精准的分析出故障原因。
发明内容
本发明提供了一种支持录波功能的合并单元，以解决现有的故障录波装置记录的录波数据无法精准分析故障原因的问题。
为解决上述问题，本发明的支持录波功能的合并单元包括录波记录启动模块、记录模块及录波文件存储器，所述录波记录启动模块用于根据合并单元采集的电流电压信号的变化情况以及保护测控装置、智能终端发出的信号判断是否启动合并单元的录波记录功能，所述记录模块用于在启动录波记录后记录合并单元采集的电压电流数据及合并单元的开关量信号，所述录波文件存储器用于将记录的电压电流信号及开关量信号进行存储。
录波记录功能启动的内部判据为：各相和零序电压突变量大于预设值、电压越限、主变压器中性点电流超过二次电流额定值的设定比例、频率越限且频率变化率超过设定值、或在设定时间段内线路同一线电流变化量超过设定比例。
录波记录功能启动的外部判据为：保护装置发出保护启动或保护跳闸信号，智能终端发出保护跳闸命令，测控装置发出遥控跳闸或遥控启动信号，或合并单元配置工具发出启动信号。
录波文件存储器实时保存每个时刻前4个周波的波形数据，当要保存的波形数据文件超过设定个数时，循环覆盖旧的波形文件。
若录波记录过程中收到新的录波启动命令，则合并单元重新开始录波。
当录波过程结束时，若没有收到新的录波启动命令，录波记录过程终止。
当正序电压持续3s低于90％的相电压，录波记录过程终止。
录波文件在存储时按保护动作时间先后顺序排序，所述录波文件包括启动时间、动作信息、故障前后的模拟量信息和开关量信息。
录波文件的命名规则为：IED名_逻辑设备名_故障序号_故障时间_s/_f，其中，s表示启动，f表示故障。
本发明的有益效果：本发明的合并单元具有录波记录的功能，且能够对采集到的电压电流数据进行分析，并且实时监控测控保护装置及智能终端是否下发跳闸命令，从而判断是否启动录波记录功能，当启动录波记录功能后，合并单元实时保存所有电压电流数据及开关量信号，当遇到事故时存储的录波数据可以作为事故分析的依据，不仅能够验证保护逻辑行为的正确与否，也能够确定通道传输是不是存在问题，同时也可以节省专用录波设备的投资。
附图说明
图1为本发明一种支持录波功能的合并单元的模拟量采样时段顺序图；
图2为本发明220kV线路合并单元内部开关量信号示例图；
图3为本发明启动录波文件和故障录波文件示例图；
图4为本发明启动故障录波外部判据(220kV线路测控、保护、智能终端)示例图；
图5为本发明220kV线路合并单元接收外部启动判据虚端子示例图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细介绍。
本实施例的支持录波功能的合并单元包括录波记录启动模块、记录模块及录波文件存储器，所述录波记录启动模块用于根据合并单元采集的电流电压信号的变化情况以及接收到的由保护测控装置、智能终端发出的信号判断是否启动合并单元的录波记录功能，所述记录模块用于在启动录波记录后记录合并单元采集的电压电流数据及合并单元的开关量信号，所述录波文件存储器用于将记录的电压电流信号及开关量信号进行存储。
下面以220kV线路合并单元为例详细阐述合并单元各个组成部分的工作过程。
考虑到合并单元存储器容量的限制，按照DL/T 553-94220～500kV电力系统故障动态记录技术准则以及参考目前主流的保护装置的录波文件,每个波形文件记录故障前4个周波和故障后6个周波的模拟量数据。如图1所示，S时刻是录波采集开始时刻，A时段为故障前4个周波采集，B时段为故障后6个周波数据采集。
合并单元需实时保存每个时刻前4个周波的波形数据，考虑到合并单元4000点/秒的采样速率，每个时刻需要保存该时刻前每个模拟量通道320个点的数据量。
合并单元需要保存的波形数据文件要达到至少50个，即可记录至少50次故障全过程所有电压电流波形，以供故障波形回放及仿真分析，当存储的波形文件多于50个时，循环覆盖前边的波形文件。合并单元要保存的波形数据文件要达到的个数与合并单元存储容量有关，可根据实际所选取的合并单元进行确定。
对于每个波形文件，除了记录所有电压电流数据外，还需记录合并单元的开关量信号，主要是告警信号，用作事故当时合并单元本身工作情况的分析判断。如图2所示为220kV线路合并单元内部开关量信号示例。
按照GB/T 22386-2008电力系统暂态数据交换通用格式，在合并单元存储器上建立comtrade文件夹，用于存放录波文件；对于每一个comtrade记录，有4个与其相关的文件，头标文件(.hdr)用于为用户提供一个附件信息的描述样本，采用ASCII格式；配置文件(.cfg)用于解释数据文件(.dat)所需的信息，该信息包含的条目有采样速率、通道数、电网频率、通道信息等，一般是ASCII格式；数据文件(.dat)含有暂态记录中每一采样的每一输入通道的值，可以是ASCII格式或者二进制格式，具体由配置文件中配置决定；信息文件(.inf)是任选文件，包含一些额外信息。
按照国家电网公司最新的继电保护信息规范，录波文件命名规则为：“IED名_逻辑设备名_故障序号_故障时间_s(表示启动)/_f(表示故障)”，录波文件按保护动作时间先后顺序排列，录波文件包括启动时间、动作信息、故障前后的模拟量信息及开关量信息等，其中模拟量信息含接入的电压和电流量。如图3所示为启动录波文件和故障录波文件示例。
合并单元并不是在任何时刻都进行录波记录过程，而是在满足一定条件后才启动录波记录功能。启动录波记录的判据分为内部自启动判据和外部启动判据。其中，内部自启动判据包括：
1、各相和零序电压突变量：各相电压和零序电压的突变量大于预设值，如ΔUf≥5％UN；ΔU0≥2％UN；这里相电压的突变量预设值取5％UN，零序电压的突变量预设值取2％UN，作为其他实施方式，各相电压和零序电压的突变量预设值可根据实际情况灵活选择，这里不再详细阐述，下述判断2-5同理。
2、电压越限：110％UN≤U1≤90％UN；U2≥3％UN；U0≥2％UN；
3、主变压器中性点电流：3I0≥10％IN；
4、频率越限与变化率：50.5Hz≤f≤49.5Hz；df/dt≥0.1Hz/s；
5、线路同一相电流变化：0.5s内最大值与最小值之差≥10％。
上述ΔUf为相电压突变量，ΔU0为零序电压突变量，UN为相电压100/1.732V，U1为正序电压，U2为负序电压，U0为零序电压，3I0为中性点电流，IN为二次额定值1A或5A，f为频率，df/dt为频率变化率。
外部启动判据包括：
1、保护装置发出的保护启动、保护跳闸信号；
2、智能终端发出的保护跳闸信号；
3、测控装置发出的遥控跳闸或者遥控启动信号；
4、合并单元配置工具发出的启动信号。
如图4所示为启动故障录波外部判据(220kV线路测控、保护、智能终端)示例，图5为220kV线路合并单元接收外部启动判据虚端子示例。
启动条件：当满足上述的内部自启动判据和外部启动判据中任一条，则启动录波；如果在录波过程中再收到启动判据，则从新开始录波过程。
终止条件：当本次录波过程结束没有再收到启动录波判据时终止；需要考虑一种特殊情况就是：当正序电压持续3s低于90％的相电压，录波记录过程终止。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种支持录波功能的合并单元，其特征在于，该支持录波功能的合并单元包括录波记录启动模块、记录模块及录波文件存储器，所述录波记录启动模块用于根据合并单元采集的电流电压信号的变化情况以及保护测控装置、智能终端发出的信号判断是否启动合并单元的录波记录功能，所述记录模块用于在启动录波记录后记录合并单元采集的电压电流数据及合并单元的开关量信号，所述录波文件存储器用于将记录的电压电流信号及开关量信号进行存储。
2.根据权利要求1所述支持录波功能的合并单元，其特征在于，录波记录功能启动的内部判据为：各相和零序电压突变量大于预设值、电压越限、主变压器中性点电流超过二次电流额定值的设定比例、频率越限且频率变化率超过设定值、或在设定时间段内线路同一线电流变化量超过设定比例。
3.根据权利要求1所述支持录波功能的合并单元，其特征在于，录波记录功能启动的外部判据为：保护装置发出保护启动或保护跳闸信号，智能终端发出保护跳闸命令，测控装置发出遥控跳闸或遥控启动信号，或合并单元配置工具发出启动信号。
4.根据权利要求1所述支持录波功能的合并单元，其特征在于，录波文件存储器实时保存每个时刻前4个周波的波形数据，当要保存的波形数据文件超过设定个数时，循环覆盖旧的波形文件。
5.根据权利要求1所述支持录波功能的合并单元，其特征在于，若录波记录过程中收到新的录波启动命令，则合并单元重新开始录波。
6.根据权利要求1所述支持录波功能的合并单元，其特征在于，当录波过程结束时，若没有收到新的录波启动命令，录波记录过程终止。
7.根据权利要求1所述支持录波功能的合并单元，其特征在于，当正序电压持续3s低于90％的相电压，录波记录过程终止。
8.根据权利要求1所述支持录波功能的合并单元，其特征在于，录波文件在存储时按保护动作时间先后顺序排序，所述录波文件中包括启动时间、动作信息、故障前后的模拟量信息和开关量信息。
9.根据权利要求8所述支持录波功能的合并单元，其特征在于，录波文件的命名规则为：IED名_逻辑设备名_故障序号_故障时间_s/_f，其中，s表示启动，f表示故障。
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