李劍蘭 徐州供電公司 221002

故障錄波測距裝置在線故障處理分析

李劍蘭 徐州供電公司 221002

故障錄波器裝置在電力系統(tǒng)的使用愈來愈廣泛，本文從故障錄波器組成和原理進行分析，闡述了利用在線錄波圖形來幫助分析故障的準(zhǔn)確性和快捷性，及使用過程中常見故障處理方法。通過在線錄波裝置在徐州電網(wǎng)的應(yīng)用，為電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、提高輸電質(zhì)量、縮短故障排除時間，提供了有力的保證。

故障錄波；在線故障；處理分析

概述

故障錄波器在我們電力系統(tǒng)的使用愈來愈廣泛，它是系統(tǒng)進行故障分析、快速判斷故障類型、快速確定故障位置的有效工具；它為我們系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、提高輸電質(zhì)量、縮短故障排除時間提供了有力的保證。

本文就南京銀山電子有限公司制造的YS-88A型故障錄波裝置作一介紹， YS-88A故障錄波裝置是一臺運行在UCDOS操作平臺下，采用工控機模式的線路、主變故障錄波裝置。它在我們徐州電力系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。從多年的使用經(jīng)驗來看，使用較方便、運行較穩(wěn)定、錄波成功率較高。

1、裝置組成及工作原理

1.1 組成

YS-88A型故障錄波裝置的各功能單元全部裝于標(biāo)準(zhǔn)（2260*800*600）機柜內(nèi)，自上而下，它由網(wǎng)絡(luò)通信撥號單元（TX01）、有源變換器單元（ATU-128）、數(shù)據(jù)處理器單元、無源變送器單元PTU-12（最多六個）、電源單元、鍵盤和打印機組成。其中，數(shù)據(jù)處理單元是YS-88A故障錄波器的核心。

數(shù)據(jù)處理單元分工控計算機部分和A/D轉(zhuǎn)換采集部分。工控計算機部分采用臺灣產(chǎn)ECB-640E工控主板，16M內(nèi)存，40G硬盤，3.5寸軟驅(qū)。CPU的主頻為133HZ，主板具有硬盤接口、軟驅(qū)接口、打印機接口、鍵盤接口、網(wǎng)絡(luò)接口和專用LCD液晶顯示屏接口。同時支持鍵盤操作和單元面板的薄膜功能按鍵操作。A/D轉(zhuǎn)換采集部分由六塊可進行12路A/D轉(zhuǎn)換的前置機板，1塊負(fù)責(zé)采集128路開關(guān)量及告警等其它信號的前置機板，1塊實現(xiàn)工控計算機部分與A/D轉(zhuǎn)換采集部分通信的PCIO板組成。

變送器單元：一個變送器單元包括12個高精度小型變送器（分電流型變送器和電壓型），它將二次信號（電流和電壓）轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的 -10V ～ +10V的電壓信號，輸入前置機進行A/D轉(zhuǎn)換。

有源轉(zhuǎn)換單元：四塊具有32路輸入的開關(guān)量板、一塊告警板；主要是進行開關(guān)量的采集和告警信號的輸出。

電源單元：交流、直流輸入控制開關(guān)，交流電源、直流電源自動轉(zhuǎn)換電路板。主要對整個裝置的電源管理。

通信單元：一個8端口的網(wǎng)絡(luò)集線器（H U B），一個路由器（串—網(wǎng)），一個工業(yè)用MODEM。主要負(fù)責(zé)本裝置與調(diào)度端的遠傳計算機及保護信息管理系統(tǒng)的通信。

特別要說明的是：數(shù)據(jù)處理單元、有源轉(zhuǎn)換單元、通信單元內(nèi)部均有各自的電源模塊，都能獨立供電。

1.2、原理

模擬量：包括電流量、電壓量，高頻量（但高頻量不作為錄波時的啟動量）。電流、電壓量經(jīng)端子輸入錄波器PTU-12型無源轉(zhuǎn)換器單元。每個PTU-12型無源轉(zhuǎn)換器單元處理12路模擬量。PTU-12型無源轉(zhuǎn)換器單元分別裝有電流變送器和電壓變送器。電流變送器將0A～200A電流變送為±10V電壓量信號送到數(shù)據(jù)處理單元進行采集；同樣，電壓變送器將0V～200V電壓變送為±10V電壓量信號送到數(shù)據(jù)處理單元進行采集；采集（變送）后的模擬量經(jīng)采樣保持和A/D轉(zhuǎn)換，送數(shù)據(jù)處理器進行數(shù)字信號處理。模擬量前置機采用雙DSP芯片設(shè)計，其中一片負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，另一片負(fù)責(zé)分析判斷。前置機板上的計算機系統(tǒng)（DSP）與后臺機之間采用雙口RAM方式進行信息通信。

高頻量：采用直流量的隔離轉(zhuǎn)換。高頻收發(fā)信機錄波口的直流量輸出信號經(jīng)端子輸入ATU128型有源變換器單元中高頻插件，經(jīng)過隔離放大，將信號送到模擬量前置機采集。

開關(guān)量：由開關(guān)端子輸入的空接點信號，進入ATU-128型有源變換器單元中開入插件中，經(jīng)過兩級光電隔離后，將信號送到開關(guān)量前置機采集。開關(guān)量前置機采用DSP芯片設(shè)計，可以采集128路開關(guān)量。采用固化程序和運行程序相結(jié)合的運行方式，固化程序負(fù)責(zé)上載運行程序和自檢，運行程序負(fù)責(zé)采集并判斷是否需要啟動錄波。DSP與后臺機之間也采用雙口RAM方式進行通信。

錄波器啟動錄波后，后臺機從錄波器前置機RAM中取得錄波數(shù)據(jù)。前置機中用兩個RAM芯片儲存錄波數(shù)據(jù)，在后臺機與其中一片RAM（設(shè)為RAM-A）傳輸數(shù)據(jù)同時，另外一片R A M（設(shè)為RAM-B）存儲錄波數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存滿后，后臺機則與RAM-B傳輸數(shù)據(jù)，RAM-A改為存儲錄波數(shù)據(jù)，類似循環(huán)，直至錄波結(jié)束。

1.2.1 啟動方式

除高頻信號外，所有信號均可作為啟動量，任一路輸入信號滿足定值給出的啟動條件，均可啟動錄波。

啟動方式有：

a.電壓各相和零序電壓突變量啟動

b.電流各相和零序電流突變量啟動

c.線路相電流變化越限啟動

d.主變中性點電流過限啟動

e.電壓過限啟動，其中相電壓有欠壓和過壓兩種啟動方式。

f.頻率越限與變化率啟動

g.負(fù)序分量啟動

h.正序分量啟動

i.開關(guān)量啟動

j.手動啟動，由人工控制啟動錄波。

k.遙控啟動，由上級部門通過遠傳下達啟動命令。

啟動精度

越限啟動量，優(yōu)于5%

突變啟動量，優(yōu)于30%

錄波數(shù)據(jù)記錄方式

t=0ms 系統(tǒng)大擾動開始時刻

圖2 主變差動保護動作錄波故障錄波器波形圖

圖1 模擬量采樣時段順序

1.2.2 錄波方式

A、第一次啟動

符合任一啟動條件時，由S開始按ABCD順序執(zhí)行。

B、重復(fù)啟動

在已經(jīng)啟動記錄的過程中，有開關(guān)量或突變量輸出時，若在B時段，則有T時刻開始沿BCD時段重復(fù)執(zhí)行；否則應(yīng)由S時刻開始沿ABCD時段重復(fù)執(zhí)行。

C、 特殊記錄方式

如果出現(xiàn)長期的電流、電壓、頻率越限或振蕩， 持續(xù)錄波數(shù)據(jù)量大于設(shè)定的緩沖區(qū)，則由S時刻開始沿ABCD時段重復(fù)執(zhí)行。

2.錄波故障分析

裝置在線運行時屏幕上部顯示時間，是錄波時間的依據(jù)。時間可通過3種方法修正：在線修改、遠傳校時和GPS校時等方法校正。左邊為錄波時間，包括年、月、日、時、分及次數(shù)。右邊在正常工作狀態(tài)下顯示相應(yīng)信息，如XX線XX類型故障、故障距離、啟動線路、啟動方式等。

2.1 故障分析實例1：

主變差動保護動作錄波故障錄波器波形圖，給出如下內(nèi)容：錄波時間、故障線路、故障相別、故障距離、故障電壓電流有效值、啟動通道名稱、啟動類型、跳閘相別、跳閘時間、重合閘時間、再次故障類型等等。

打印該報告會包含故障線路各通道的波形。此圖為勵磁涌流造成主變差動保護動作的故障錄波器波形圖：電流波形與勵磁涌流特點完全吻合：電流偏向時間軸的一側(cè)，電流有間斷角（圖2）。

2.2 故障分析實例2：

220 kv線路發(fā)生A相接地故障故障錄波器波形圖，此圖為線路瞬時故障，A相跳閘，重合閘動作，并同時重合成功（圖3）。

602 動作報告：

00 ms 縱聯(lián)、距離零序保護啟動

27 ms 縱聯(lián)A跳出口

基于以上對創(chuàng)新領(lǐng)域的發(fā)展成效分析，可知美國創(chuàng)新戰(zhàn)略具有以下4方面的特點：一是美國致力于經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，通過推進原始創(chuàng)新帶來實體經(jīng)濟的長期穩(wěn)定增長；二是美國高度重視基礎(chǔ)研究帶來的長期效益，不斷加大核心技術(shù)研發(fā)投入；三是2015年美國創(chuàng)新戰(zhàn)略再次強調(diào)了政府在推動創(chuàng)新發(fā)展中的重要作用，強化了政府創(chuàng)新服務(wù)職能；四是美國重視人才培養(yǎng)，大力提倡高校積極參與科技創(chuàng)新活動。

54 ms 接地距離I段動作出口 故障測距 7.85KM

892 ms 綜重重合閘出口 故障相電流60.717A(二次值)

5653 ms 縱聯(lián)、距離零序保護啟動

5670 ms 接地距離I段動作、距離重合加速動作、保護永跳出口

5679 ms 縱聯(lián)保護永跳出口 故障測距0.02KM

故障相電流 82.198A(二次值)

29 ms 縱聯(lián)變化量方向 A相

29 ms 縱聯(lián)零序方向 A相

5661 ms 工頻變化量阻抗 ABC相

5690 ms 縱聯(lián)變化量方向 ABC相

5690 ms 縱聯(lián)零序方向 ABC相

故障測距 5.9KM

故障相電流 55.90A(二次值)

故障零序電流 54.17A(二次值)

圖3 線路保護動作故障錄波器波形圖

3、裝置故障處理

設(shè)備正常運行時，各狀態(tài)指示燈應(yīng)正常，故障告警燈不亮，設(shè)備出現(xiàn)異常時，將發(fā)出故障警告，維護人員首先按下面板上的取消鍵，清除告警繼電器信號，然后參考下述內(nèi)容處理。

3.1 頻繁啟動

顯示器提示頻繁啟動故障。表示在5分鐘內(nèi)連續(xù)啟動15次，或線路故障持續(xù)時間超過其緩沖能力，出現(xiàn)該故障后，將停止錄波，并檢測前置機的工作狀態(tài)。若40S內(nèi)無錄波啟動信號，則自動恢復(fù)正常狀態(tài)。該故障一般是線路啟動參數(shù)整定不當(dāng)造成的，可通過故障分析，判斷出哪一通道引起的。然后將該通道參數(shù)適當(dāng)調(diào)整后，重新傳給裝置即可。若裝置一直處于連續(xù)錄波狀態(tài)，以至無法修改定改定值，可復(fù)位主機，在顯示“Starting msdos…”時，按下鍵盤上的F5鍵，即可退出錄波程序，然后鍵入如下命令：

C:CD YS88A (或YS88AON、YS88AONT視軟件而定)

C:Y S 88AY S 88A L A N (或YS88AON視軟件而定)

進入程序后，重新設(shè)定有關(guān)參數(shù)后，再次復(fù)位主機，使裝置進入正常工作狀態(tài)。

頻繁啟動：

a.液晶顯示頻繁啟動，并指示某一通道或數(shù)個通道啟動，應(yīng)檢查對應(yīng)通道的啟動定值是否恰當(dāng)，修正開關(guān)是否設(shè)置成“N”，修正系數(shù)是否正常，如以上均無異常則可以判斷該前置機插件異常。

b.頻繁啟動無文件形成或有文件形成并沒有提示某一通道或某一前置機，應(yīng)檢查PCIO板是否存在異常。

3.2 線路故障不能錄波

1）．查看定值是否合適，啟動開關(guān)是否打開，或者是由于修改有關(guān)參數(shù)定值等而沒有傳送參數(shù)造成裝置拒動。

2）．查看接線端子實際有無電量輸入，手動錄波，進入波形分析查看有無波形、幅值。如有波形且幅值正常應(yīng)檢查前置機和PCIO板是否異常。如沒有波形幅值則應(yīng)查看前置機是否異常，隔離變送器是否正常，以及相關(guān)連接部分是否接觸不好或損壞等。

3）．通道正常：手動錄波后，進行波形分析，若波形圖上該通道無正常波形，則是該通道不正常，原因可能是接線不好，內(nèi)部接觸不良，對應(yīng)變送器損壞，前置機損壞等。

3.3 電源故障

若整機掉電，則應(yīng)檢查裝置供電電源及交直流空氣開關(guān)是否完好，若只是某幾路電壓丟失，導(dǎo)致裝置電源告警，則可能是輸出該組電壓的開關(guān)電源損壞，或該組電壓被短路引起電源保護，出現(xiàn)此現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)掉電源，排除故障后，方可恢復(fù)運行。

1）．交流電源投不上時，原因可能是：

a.首先檢查交直流端子的保險絲，看是否熔斷。

b.再檢查電源有沒有問題。

c.看一下交直流轉(zhuǎn)換板的二極管和橋堆有沒有問題。

d.檢查交流變壓器是否燒壞，檢查焊線有沒有脫落。

2）．直流送不上時，原因可能是：

a.檢查保險絲是否熔斷。

b.檢查電源是否燒壞。

c. 看交直流轉(zhuǎn)換板二極管是否擊穿。

3.4 主機故障

若裝置出現(xiàn)故障告警，運行燈不亮，按下試驗鍵后，無錄波現(xiàn)象，則可能是主機故障，應(yīng)請有經(jīng)驗的維護人員處理或有廠家決定。

1）．裝置不運行時：

a,重新上電，看主板是否檢測內(nèi)存，若沒有則可能內(nèi)存壞，也可能主板壞，若有嘀嘀響聲，則多數(shù)為內(nèi)存壞。

b,內(nèi)存檢測通過，停在WAIT狀態(tài)，則主板壞。

c,前面檢測通過，出現(xiàn)F1提示，則可能鍵盤壞或主板鍵盤口壞。

d,若出現(xiàn)HDD ERROR則硬盤壞。

2）．盤檢測不到時：

a.電源是否正常，輸出+5V、+12V是否標(biāo)準(zhǔn)。

b.看硬盤電源線、數(shù)據(jù)線是否接觸完好，有無損壞。

c.查看主板COMS設(shè)置中有無硬盤類型設(shè)置。

d.檢查硬盤好壞。

3.5 遠傳不通時

1）．判斷遠方MODEM是否摘機（如不摘機檢查電話線路，MODEM是否打開）；MODEM狀態(tài)三盞燈（TR、速率、OH）是否正常。

2）．主站端是否設(shè)置正確，能正常聽到撥號音（檢查本端）。

3）．等待兩端MODEM正常握手后，數(shù)據(jù)不能正常傳輸，檢查后臺機與MODEM之間聯(lián)系，包括物理連線（MODEM——后臺機線），數(shù)據(jù)方面（用命令檢查：AT回車，顯示O K）。

4）．88系列遠傳連接正常，而數(shù)據(jù)不能傳輸，則可能是IP地址輸入不對。

3.6 錄波器密碼

1）、錄波器在線軟件的密碼忘記后，可以通過修改錄波器文件來更改密碼

YS-8A只要刪除C盤根目錄下的YS-8A.fig文件，重起即沒有密碼了。

YS-88A只要刪除C盤根目錄下的YS88.cfg文件，重起即沒有密碼了。

2）、88A離線軟件密碼忘記，可以通過修改注冊表來更改。由于密碼比較重要，需要時詢問公司內(nèi)技術(shù)人員。

3.7 校時方面

注意以下幾點，可以解決校時問題：

1）、GPS天線頭應(yīng)安裝室外，順天線頭向上應(yīng)看到360度天空。

2）、裝置初次上電后，LED顯示未同步的時間信息，同步監(jiān)測燈閃亮，同步后，同步指示燈應(yīng)熄滅，時、分、秒（1H、1M、1S）脈沖分別閃亮，如裝置失去同步，檢查天線和GPS。

3）、與錄波器接口

錄波器本身通過硬接點校時（88A型可以實現(xiàn)軟校時）

檢查：（1）用導(dǎo)線直接短接，應(yīng)能校時。

（2）時間誤差應(yīng)在正負(fù)20S內(nèi)。

（3）只能校對秒時間，即整分，錄波器秒歸0。

（4）檢查與錄波器之間連接正負(fù)極性是否正確。

（5）檢查GPS分脈沖輸出。

3.8 告警信號

告警、錄波、失電信號輸出，通過復(fù)位鍵來消除，若信號輸出與消除不正常，則可能告警板三極管或繼電器壞，如果復(fù)歸不掉，則告警板復(fù)位鍵損壞，再有可能PCIO板壞。

4、結(jié)束語

故障錄波器作為一個繼電保護輔助裝置，它在電力系統(tǒng)的重要性也顯而易見。從在徐州電網(wǎng)運行多年的經(jīng)驗表明，錄波成功率高，準(zhǔn)確快捷，操作簡捷，運行安全可靠，為電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定高效起到極大的作用。

[1] YS-88型微機故障錄波測距裝置使用說明書. 南京銀燕電子有限公司.1998年

[2] 故障錄波測距裝置（講義）. 2006年