ZH-3嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书-V2.0.doc

1、ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书1ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置Ver2.0技术说明书武汉中元华电科技有限公司ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书21 概述 31.1 应用范围 .31.2 技术特点 .31.3 装置遵循标准 .42 技术指标 52.1 输入信号 .52.2 采样指标 .52.3 信号处理 .62.4 时钟及同步精度 .62.5 录波数据记录方式 .62.6 录波管理机 .62.7 录波单元 .62.8 同步三存储 .62.9 启动精度 .62.10 参数整定方式 .82.11 抗电磁干扰能力 .82.12 通讯 .82.13 供电电源 .82.1

2、4 外形尺寸及颜色 .83 工作原理 93.1 总体结构 93.2 装置硬件原理 .113.3 装置软件原理 .124 功能设计 .164.1 暂态录波功能 .164.2 启动量及定值 174.3 系统实时监测 184.4 波形分析功能 .194.5 完备的通讯功能 .214.6 连续记录功能 .225 安装调试 .235.1 装置的端子布置 .235.2 装置安装及调试 .235.3 装置检查 .24ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书31 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浮点 DSP 与 32 位嵌入式 CPU，结合高性能的嵌入式实时操作系统

3、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 75000 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. 录波单元采用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

4、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

5、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，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ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书4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 199

6、1 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 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： 220500KV 电力系统故障动态记录装置检验测试要求DL/T553-94： 220500KV 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（COMTRAD

7、E）的通用格式ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书52 技术指标2.1 输入信号1) 装置可接入 3280 路模拟量、64160 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：0.05V180V(相电压回路)，0.05V300V( 开口三角电压回路) ；交流电流回路：0.01In36In(In 电流额定值)；直流电压回路：0.05V600V ；耐压可根据用户要求设计。直流

8、电流回路：0.01mA20mA；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 110 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

9、超过满刻度的1.0%；9) 采用自适应技术调整零漂。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书62.3 信号处理1) 32 位高速浮点 DSP+32 位嵌入式 CPU；2) 高精度 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10 s；IRIG-B 及脉冲方式-1s；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，硬盘1

10、20G，内存256M，采用工业级 12.1TFT 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 0.030.2Un整定精度 不大于 5 % 2 零序电压突变量启动整定范围 0.030.2 Un整定精度 不大于 5 % 3 正序电压越限启动整定范围 1.051.3 Un

11、ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书7整定精度 不大于 2% 4 负序电压越限启动整定范围 0.020.2Un整定精度 不大于 2 % 5 零序电压越限启动整定范围 0.020.2Un整定精度 不大于 2 % 6 频率越限启动整定范围 50.252 Hz整定精度 不大于 0.001 Hz7 频率变化率启动整定范围 0.011Hz/s整定精度 不大于 0.005 Hz/s8 1.5s 内电流变差 10启动整定范围 0.050.3In整定精度 不大于 3 % 11 相电流突变量启动整定范围 0.020.3In整定精度 不大于 5% 12 相电流越限启动整定范围 0.51.3In整定精度

12、不大于 2 % 13 零序电流突变量启动整定范围 0.020.3In整定精度 不大于 5 % 14 零序电流越限启动整定范围 0.050.3In整定精度 不大于 2 % 15 负序电流越限启动整定范围 0.050.3 In整定精度 不大于 2 % ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书82.10 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 级的快速瞬变

13、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 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%，

14、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)：2260mm800mm600mm；2260mm800mm800mm；2360mm800mm600mm；2) 颜色：按用户要求定制。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书93 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，

15、录波单元与录波管理机之间由以太网联接。DSP 板上有 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 256M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

16、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 12.1TFT 液晶显示器，内存 256M，硬盘80G，运行 Windows2000/XP 操作系统，使用 SQL Server2000 数据库。录波单元与录波管理机之间通过以太网交换机相连，以太网交换机扩充的网口可以供本地监控接入，或提供给故障信息子站接入。录波单元提供的另外两个独立网口可以提供给多级调度使用，也可以用来接入故障信息子站。3.1.1 组屏方式 在组屏时，录波单元与录波管理机可以一

17、一对应，也可以用一台录波管理机接入多个录波单元实现集散式结构。由于录波单元与录波管理机都提供的是标准的以太网接口，用户也可以根据自己的需要选择接入方式。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书10如图 3.1.1 所示为 ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置的组屏图，屏柜内装有一个 5U 19录波单元主机箱、一个 6U 19管理机机箱、一个 4U 19传感器机箱、一台以太网交换机、一台 80 列打印机。录波单元主机箱内含高性能 32 位高速浮点 DSP + 32 位嵌入式 CPU 组成的录波单元。管理机机箱内含一台高性能工控机和 12.1TFT 液晶显示器，录波单元主机箱机箱为封闭式背插

18、结构，操作方便并提高了抗电磁干扰能力。传感器机箱由 PT、CT 和直流电压/电流隔离变送器板组成。装置的所有组成部分安装在一个标准机柜内，机柜为全封闭结构，在机柜前面设有密封玻璃门。装置的进出线由柜底进出，柜内两侧端子排接模拟量、开关量、告警信号、对时信号及电源输入等，详见屏后端子排图。故 障正 常 录 波图 3.1.1 ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置组屏示意图ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书1132 位嵌入式CPU（VxWorks）Flash CF 卡(选配)()COM1 COM2 PRN LAN1 LAN2 LAN380 路模拟量160 路开关量RS485/422 以太

19、网 2 以太网 3RS232 打印口32bit 浮点ADSP以太网 1硬盘3.2 装置硬件原理 3.2.1 录波单元录波单元由一片 32bit 高速浮点数字处理器(DSP)和一片 32 位嵌入式 CPU 组成，一片DSP 实现多达 80 路模拟量和 160 路开关量的接入，完成信号的采集、启动计算、启动判断及数据传输。DSP 从 FPGA 读取采样数据和时标，保存于动态存储器 SDRAM 中，并将数据打包后传输给 CPU。录波单元中高速 32bit 浮点 CPU 运行高可靠性的实时操作系统 VxWorks，实现故障录波的管理和控制以及对外通讯等功能，其结构框图如下：图 3.2.1 录波单元结构

20、框图3.2.2 数字信号处理器DSP 采用高性能浮点 32bits 数字信号处理器，为增强型 HARVARD 结构，指令周期仅为 10ns，其内部具有 2 个并行运算单元，1 个协处理器。装置采用一片 DSP 完成 80 路模拟量和 160 路开关量信号采集和处理，摒弃了多 DSP 的结构，避免了多 DSP 系统的 DSP之间的同步控制要求，提高了系统运行的可靠性。3.2.3 录波数据存储原理录波数据的存储是系统关键技术之一，本系统中采用独创的录波数据同步三存储技术。第一级是将录波数据存储在 DSP 板载的大容量 FLASH 存储器内；第二级是将录波数据存储在 32 位嵌入式 CPU 板上配置

21、的大容量 CF 卡（选配）或微硬盘内；第三级存储是将录波数据存储在管理机配置的大容量硬盘内，录波三存储数据流图如下：ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书123.2.4 信号采集原理装置设计的信号采集速率不低于 10000 次秒，每通道采用独立 ADC，由 FPGA 控制控制各通道的转换，将转换结果保存到 FPGA 内部 RAM 中，在转换完成后启动高速DMA 数据传送。图 3.2.4 信号采集系统结构3.3 装置软件原理ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置的软件系统包括三个完全独立的子系统，即录波单元中的 DSP 软件系统、嵌入式软件系统和录波管理机软件系统。3.3.1 DSP 程序

22、设计DSP 软件主要分为 3 个部分：(1) 初始化流程；(2)主程序流程；(3)中断服务程序流程。1) 初始化流程：进行系统的初始化，并进行上电后的首次自诊断。故障录波数据大容量 FLASH ROMCF 卡( 选配)或微硬盘大容量硬盘32bit 浮点 DSP32bit CPU管理机图 3.2.3 同步三存储器数据流图ADCADCADCADCSDRAM64MBytes ADSP大规模可编程门阵列 FPGAZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书132) 主程序流程：进行与 CPU 的通讯建立，接收 CPU 的命令，传送实时波形数据和故障录波数据。3) 中断服务程序流程主程序开始建立 CP

23、U 通讯接收 CPU 的命令，包括定值设置，手动录波，停止录波，复归录波告警输出等故障数据传送实时波形数据传送，系统时间校正告警输出控制开始控制参数初始化系统 RAM 自诊断读取系统时间，预设置时间计数器初值读取设置的录波启动定值，校验定值，启动系统 ADC 采样初始化系统中断系统向量，启动中断应答机制进入主程序流程ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书14中断入口开始读取采样数据实时故障判据算法，包括突变量判据，相电压，电流越限判据；正负序越限判据，频率判据等等故障录波控制：包括系统主录波和同步双录波控制GPS 对时控制中断返回中断服务过程主要实现数据测采集和实时故障判据算法、GPS

24、 对时控制、录波控制。3.3.2 VxWorks 程序设计32 位 CPU 运行在嵌入式实时多任务操作系统 VxWorks 下，它由录波中断控制任务、录波数据记录、运行日志记录、格式转换服务、通信服务、用户安全保密管理、存储器管理、调试信息服务、定值管理、配线管理等多个并行子任务和模块组成。软件系统的结构如图 3.3.1 所示：图 3.3.1 录波单元软件系统结构图VxWorks 操作系统是美国 WindRiver 公司设计开发的一种嵌入式实时操作系统实时多任务操作系统 VxWorks录波中断控制 录波数据记录 运行日志记录 格式转换服务通信服务用户安全和保密管理存储器管理 调试信息服务 定值

25、管理 配线管理ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书15（RTOS） ，是嵌入式开发环境的关键组成部分。它以其良好的持续发展能力、高性能的内核、良好的可靠性、卓越的实时性、以及友好的用户开发环境，在嵌入式实时操作系统领域占据领先地位，被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求高的领域中，如卫星通讯、军事演习、弹道制导、飞机导航等。在美国的 F16、FA-18 战斗机、B-2 隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至火星表面登陆的火星探测器上也使用到了VxWorks。3.3.3 管理机程序设计录波管理机子系统运行在 Windows 2000 Server 操作系统下，使用 MS

26、SQL Server 2000数据库管理平台，它由主控界面、定值设置、配线编辑、波形分析显示、波形打印、数据库管理、发电机特性试验、调试信息浏览、实时监测、以太网通信代理等模块组成。录波管理机提供对录波单元的操作、维护、管理界面等功能，各个模块互相配合，组成一个统一工作的整体。录波管理机软件系统的结构如图 3.3.2 所示：图 3.3.2 录波管理机软件系统结构图Windows 2000 Server、MS SQL Server 2000主控界面 定值设置 配线编辑波形分析显示波形打印 数据库管理发电机特性试验 调试信息浏览实时测量以太网通信代理ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书1

27、64 功能设计ZH-3 嵌入式电力录波分析装置主要功能有：暂态录波功能、实时监测功能、波形分析功能、保护动作特性分析功能、连续稳态记录功能、通信功能、实验功能等。4.1 暂态录波功能当系统发生大扰动时，启动录波，记录系统发生大扰动前后各输入量(电流、电压、直流量、开关状态等)的变化过程，记录系统发生大扰动的时刻：年、月、日、时、分、秒、毫秒。4.1.1 录波数据采样及记录方式数据记录采用 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，大大地提高了数据的可分析性；模拟量采样及记录方式如下图所示：时段：系统大扰动开始前的状态数据，记录时间为 4

28、0ms1000ms 可调，采样频率10kHz、5kHz、2kHz 、1kHz 可设。时段：系统大扰动后初期的状态数据，记录时间 400ms10s 可调，采样频率同 A 段。时段：系统大扰动后中期的状态数据，记录时间 最大可设 600s，如故障不消失，则可一直持续录波。采样频率 1kHz。图 4.1.1 模拟量数据记录时段顺序4.1. 2 不定长录波的实现1）非振荡故障启动a) 第一次启动；b) 有且仅有一次故障，按 A BC 顺序录波；t=00.000系统大扰动开始时刻A B C SZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书17除 A、B 段外，如果正在录波又出现一次启动，则录波立即回到

29、S 点重新开始 ABC顺序录波。2）自动终止记录条件同时符合如下条件时，则自动停止记录：a) 记录时间3s；b) 所有启动量全部复归。4.2 启动量及定值除高频信号外，所有信号均可作为起动量并可起动录波：1) 相电压和零序电压突变量起动；2) 正序电压过/欠限、负序和零序电压越限起动；3) 频率越限起动；4) 主变中性点电流越限起动；5) 电流变差起动； 6) 相电流突变量起动；7) 相电流、负序电流、零序电流越限起动；8) 开关量变位起动；9) 长期低电压、低频率起动；10) 手动、远方起动。4.2.1 启动定值定值整定及推荐值如下：交流电压名称 单位 整定范围 出厂推荐值 备注相电压突变量

30、启动 V (3%20%)Un 8%Un相电压高越限启动 V (105%130%)Un 115%Un相电压低越限启动 V 80%Un95%Un 90%Un零序电压突变量启动 V (3%20%)3U0n 8%(3U0n) 开口三角电压 零序电压高越限启动 V (1%20%)3U0n 10%3U0n 开口三角电压 电压正序高越限启动 V (105%130%)Un 115%Un电压正序低越限启动 V 80%Un95%Un 0.90%Un电压负序越限启动 V (3%20%)Un 8%Un自产零序电压越限启动 V 3(1%20%)Un 310%Un 自产 3U0 ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说

31、明书18自产零序电压突变启动 V 3(3%20%)Un 38%(3U0n) 自产 3U0 交流电流相电流突变量启动 A 2%In30%In 8%In相电流高越限启动 A (50%130%)In 110%In相电流 1.5 秒内电流变差启动 A 5%100% 20零序电流突变启动 A 2%In30%In 8%In零序电流高越限启动 A 2%In30%In 10%In零序电流 1.5 秒内电流变差启动 5%100% 20电流负序越限启动 A 2%In30%In 10%In自产零序电流越限启动 A 3(2%In30%)In 310%In 自产 3I0自产零序电流突变启动 A 3(2%In30%)In

32、 38%In 自产 3I0直流通道直流突变量启动 V (5%40%)Zn 20%Udn直流高越限启动 V (105%140%)Zn 120%Udn直流低越限启动 V (70%95%)Zn 80%Udn频率启动定值电压频率突变量启动 0.1Hz 0.01Hz50Hz 0.1Hz电压频率高越限启动 50.5Hz 5Hz150Hz 50.5Hz电压频率低越限启动 49.5Hz 5Hz150Hz 49.5Hz开关量开关量 判启动4.3 系统实时监测4.3.1 波形实时监测可实时监测接入装置的交流电压、电流，直流电压、电流波形及开关量状态，及交流电压、电流基波有效值及相角，并可在一、二次值间相互切换。4

33、.3.2 相量图实时监测从所有交流模拟量通道中任意选取 18 个交流量显示其相量图，固定以第一个相量相位为基准（相位为 0） ，其它相量以它为参考，按相对于基准相量的相位进行绘制，并显示相量的有效值和相角。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书19图 4.3.1 相量图监测4.3.3 序量实时监测可任选三相电压或三相电流，实时显示正序、负序、零序有效值和相角。4.3.4 功率实时监测选择三相电压、三相电流，实时显示单相或三相无功功率、有功功率、视在功率值，当电流为多分支时，可显示多个分支功率和。4.4 波形分析功能4.4.1 相量分析用 CAAP2000 分析软件打开录波数据文件，可从

34、所有交流模以通道中任意选取 18个交流量进行相量显示；支持两种显示模式，一种是“旋转相量模式” ，即按每个相量的实际相位进行绘制，所有交流量在相量图中都是旋转相量。另一种为“参考相量模式” ，固定以第一个相量的相位为基准（相位为 0） ，其它相量以它为参考，按相对于基准相量的相位进行绘制。被选择相量的排列顺序可以调整，通过调整选择量的顺序，来设定在“参考相量模式“下的基准相量。4.4.2 序量分析 用 CAAP 分析软件打开录波数据文件，任意选取三相电压或三相电流，装置能显示其正序、负序、零序的相量图。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书204.4.3 谐波分析具有两种谐波分析方式，

35、一种是显示谐波表格，即计算并显示各种次谐波的含量值及该谐波含量相对于基波的百分比；另一种是谐波曲线方式，显示各次谐波含量随时间的变化关系曲线。A、B 段采样率如设为 10kHz，谐波分析的最高次数可为 99 次。4.4.4 阻抗分析支持三种阻抗分析模式，可以在阻抗平面上显示 A 相、B 相或 C 相的阻抗轨迹，可以设置阻抗边界。(1) ：适用于输电线路的接地阻抗分析，需用到线路的正序和零序)/(0KIUY序参数，可选择显示的相，式中： 。CBAY,(2) ：选择三相电压和三相电流，可以分析机端测量阻抗，或变压器各侧测YI/量阻抗。(3) ：选择三相中 AB、BC、CA 中的两相作两相电压差、两

36、相电流差进行IU/阻抗计算。可分析输电线路的相间测量阻抗，也可分析发电机机端、变压器各侧的相间测量阻抗，式中： 。CAB,(4) 阻抗分析边界设置：阻抗分析边界可选择成直线也可选择圆特性。选择直线特性时，用户设定 之值，直线方程为： ；选择圆特性时，用户设定ba, baxy值，圆的方程为： 。,ba 22)()(ax4.4.5 非周期分析故障后电流可以表达为 ，式中 为恒定直流)sin()(/0tIeIti mTdt 0I分量起始值， 为非周期分量起始值， 为非周期分量衰减时间常数。装置采用两0dI d周波数据窗的最小二乘拟合算法，计算并显示所选择通道的 值。dTI,0ZH-3 嵌入式电力故障

37、录波分析装置技术说明书21图 4.4.1 非周期分析4.4.6 直流量数字滤波选择一个直流通道，显示数字低通滤波后的通道曲线波形。该分析功能主要是针对发电机励磁电压、励磁电流等直流接入量，经过整流后的励磁电压、励磁电流含有高次谐波量，不经模拟低通滤波而直接接到装置进行录波，能够真实地再现含有高次谐波的直流量原始波形。但有时为了更好地观察波形中的直流分量，又需要得到滤波后的直流电压、电流波形，因此装置提供了数字低通滤波分析功能。装置采用 Hamming 窗数字低通滤波算法，截止频率及滤波器长度可设。4.5 完备的通讯功能 提供 RS232/422/485 串行通信口 提供 10M/100M 自适

38、应以太网接口； 支持 TCP/IP 协议，支持 IEC 870-5-103 规约； 可以通过 MODEM 和以太网与中心站联网，支持与综自和监控系统联网；联网后可完成： 可实时监视电压信号和电流信号并显示电压频率； 故障时故障录波数据和故障报告自动上报或远传；ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书22 远方整定定值和系统参数配置； 远方启动录波； 功角、相角测量； 软件远程升级； 远程控制。通讯速率 串口通讯速率高达 115200 bps，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； 故障录波数据共享； 利用

39、 GPS 授时信号，系统时间误差 -1 s。 提供符合 ANSI/IEEE 377.111(COMTRADE)标准格式的文件。 提供符合 IEC60255-24：2001(COMTRADE1999)和 IEEE C37.111-1991(COMTRADE1991)标准的录波数据。4.6 连续记录功能能以 1kHz 采样率连续记录模拟量和开关量，采用采样值记录方式，在标配情况下数据以 7 天为刷新周期，摒弃了传统的 1 周波一个点的有效值记录方式。连续记录采用一分钟一个文件存储，分析时可一次打开 15 分钟的记录文件。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书235 安装调试装置内部的连线在

40、出厂前已全部连好，除运输过程中有损坏外，不需要安装人员再进行内部连线。安装时，按照图纸进行外部接线，一般情况下装置便能正常工作。5.1 装置的端子布置ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置的端子排一般分为左右两列，其具体的布置可以用户的要求进行排列。端子排的布置一般有一下几点要求：1、端子排可以分成电源段、电压段、电流段、直流电流、直流电压、高频、信号段、开关量段；2、每段有自己的段名。段名是根据用户提供的资料进行设计的，一般由汉字、数字和字母组成。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置的端子排分成 2 列，一列为模拟量、电源部分，另一列为开关量、信号部分，分别置于装置屏架两侧，从装置的屏后看，左

41、侧为电源、模拟量端子，右侧为信号、开关量端子。端子排的配置根据装置的配置不同而不同。但遵守以下原则：1、端子排分成电源段、电压段、电流段、备用段、信号段、开关量段；2、每段有个段名。段名由汉字和数字构成，也可根据用户要求定义段名。3、每段的端子编号和段间顺序可根据用户要求做调整。5.2 装置安装及调试5.2.1 调试资料准备ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置操作说明书；装置组屏设计图纸；设计院有关该装置与其它外部回路连接的设计图册；上级部门下达的该装置的定值清单。5.2.2 试验仪器准备微机型继电保护试验仪；0.5 级电压表、0.5 级电流表和相位表，以便对交流量中的幅值和相位进行校核；万用

42、表和常用工具。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书245.2.3 开箱检查对照装置的装箱清单，检查装置、附件和备件是否齐全。5.2.4 安装打印机按照打印机说明书，将随机打印机安放在打印机机架上，并接好电源线和打印电缆，同时装上打印纸。5.2.5 试验通电检查1. 通电前检查1) 检查装置的型号及各电量参数是否与订货一致，尤其应注意直流电源的电压等级、电源正负极及 CT 的额定值与现场是否匹配；2) 检查接线和端子 装置经过长途运输后，接线、接插件、端子螺钉可能会松动或受到损坏，因此要检查装置的接线、接插件和端子螺钉是否正常；3) 检查 PT 二次回路不短路，CT 二次回路不开路；4

43、) 检查输入回路的信号地与机壳地之间是否开路。2. 整机通电检查先合上交流电源开关，再合上直流电源开关，此时运行指示灯会亮，显示器会显示各种自检信息。如果装置自检发现不正常，则会给出错误提示。以上检查如发现有故障，请按有关图纸修复，如不能修复，终止调试，与厂家联系。5.3 装置检查5.3.1 录波检查点击工具栏上的手动录波快捷键，装置应能启动录波。录波时，录波灯亮并给出录波告警信号。5.3.2 通道检查交流电流通道：在电流端子上加入额定电流(1A 或 5A)的三相交流电流，观测实时波形看每一路的电流精度和相角是否正常。交流电压通道：在电压端子上接入额定电压(57.7V)的三相交流电压，观测实时

44、波形看每一路的电压精度和相角是否正常。直流电压通道:在直流电压端子上加入 05V 直流电压，观测实时波形看每一路的电压精度是否正常。ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书25直流电流通道：在直流电流端子上加入 020mA 直流电流，观测实时波形看每一路的电流精度是否正常。开关通道：在开关量端子上接入开关信号，用手动录波获取数据，再通过分析软件或打印机打印察看波形，看各开关量通道是否正常。5.3.3 远传检查调制解调器在出厂前已设置好，使用前只须接入电话线。根据传输线路的状况，可对调制解调器的波特率进行重新设置。5.3.4 安装接线如果经过前面几个步骤的检查，证明装置正常后，就可按端子接线表接入需要录波的交流电压量、交流电流量、直流电压/电流量和开关量。注意：一定要严格按照端子接线表接入所有的信号。5.3.5 定值整定定值整定可参考 ZH-3 嵌入式电力故障录波分析装置技术说明书中关于定值管理部分的说明进行整定。整定试验完毕，要与上级部门下达的录波器定值通知单核对、修改，核对无误后打印存档备份。