李 倩，金清山，李國賓，王 濤，張 帆

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

1 概述

河北張河灣抽水蓄能電站位于河北省石家莊市井陘縣境內(nèi)，距石家莊市直線距離53 km，公路里程77 km，靠近負荷中心。電站裝機容量為100萬kW，安裝4臺25萬kW單級混流可逆式水泵水輪發(fā)電機組，以一回500 kV線路接入廉州500 kV變電站。電站在電網(wǎng)中擔負調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等任務。

2 機組故障錄波裝置改造的必要性

發(fā)變組故障錄波裝置是在發(fā)電機和主變設備正常運行時對電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)進行采集，并能在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或者振蕩時自動記錄波形的一種裝置。故障錄波裝置可以記錄故障前后電氣參數(shù)變化的整個過程，同時還可以記錄開關(guān)量的動作情況并對故障的類型、地點和時間做出提醒，為電廠后期進行事故分析和處理提供了有力的保障。通過裝置的錄波，可以快速找出發(fā)生故障的原因，制定方案消除故障；根據(jù)裝置的報文，可以快速找出故障地點，縮小排查范圍，為處理故障節(jié)省大量時間；通過故障錄波裝置，不僅可以檢查出繼電保護裝置是否存在誤動和拒動的情況，還能檢查出二次回路接線是否正確；通過故障錄波裝置對開關(guān)量實際情況的記錄，可以檢測出在發(fā)生故障時各個斷路器是否存在拒動的情況。因此，故障錄波裝置是提高電廠安全運行能力，縮短事故排查時間的一個不可缺少的重要裝置。

張河灣電站1～4號機組故障錄波裝置原型號為武漢中元華電的ZH-2B，共計4臺故障錄波裝置，都是2007年4月出廠，已投入運行10多年，近年來，裝置的故障率大幅增加，軟件和硬件都無法保證可靠運行，而且無法滿足國網(wǎng)公司對錄波器的最新標準及要求，急需對設備進行升級改造。本次改造將原有中元華電電力故障錄波測距裝置升級為SHDFR_B型電力故障錄波裝置，故障錄波裝置改造后將大大減少運維工作量，提高設備安全運行穩(wěn)定性。

3 SHDFR_B型電力故障錄波裝置的優(yōu)點

經(jīng)過反復比較，電廠最終選擇了深圳市雙合電氣有限公司生產(chǎn)的SHDFR_B型電力故障錄波裝置，該裝置可以使用鼠標、鍵盤與USB存儲設備，再配上大屏顯示器，整套裝置使用簡便快捷。該產(chǎn)品采用嵌入式的硬件結(jié)構(gòu)，采樣時使用32位浮點DSP，通過嵌入式計算機對數(shù)據(jù)進行處理并沒有使硬件和軟件功能縮水，反而大大提高了裝置的穩(wěn)定性和可靠性，該裝置由故障錄波單元和錄波管理機組成，錄波單元采用了先進的Linux操作系統(tǒng)，這種操作系統(tǒng)的運行方式安全性高、可靠性強、使用更加的便捷，并且能避免被惡意病毒的攻擊。SHDFR_B錄波裝置配置了模擬量和開關(guān)量，數(shù)量分別為32路和64路。也可以根據(jù)用戶的需要將模擬量和開關(guān)量擴展至96路和192路，與原有的ZH-2B型故障錄波裝置相比多了16路模擬量，32路開關(guān)量。

除此之外，與原有的武漢中元華電的ZH-2B故障錄波裝置相比，SHDFR_B 錄波裝置還具有以下優(yōu)點：

3.1 采用全嵌入式結(jié)構(gòu)

（1）該故障錄波裝置采用了全嵌入式結(jié)構(gòu)，如嵌入式硬件和軟件平臺，從而在很大程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）在設計初期經(jīng)過統(tǒng)籌考慮，將各不相同的功能模塊放置在一個機箱內(nèi)，此種做法將裝置功耗大大降低的同時，還對裝置的抗干擾能力有了很大的提高。

3.2 多功能的波形查看功能

（1）可以對波形進行橫向、縱向的縮小放大和復原功能。

（2）可以篩選各個通道的波形，并選擇特定時間對選擇的波形進行細節(jié)信號的比較。

（3）可以顯示出每個通道的一次值和二次值。

3.3 功能強大的離線分析軟件

（1）界面設計使用了通俗易懂的圖形，并在Linux操作系統(tǒng)平臺上運行，具有強大的在線幫助系統(tǒng)便于用戶操作。

（2）此軟件除了編輯和漫游的功能，還提供了較多的分析工具，例如對波形組合、比較、剪輯、添加標注等。

（3）可以對諧波、序量、矢量、頻率、功率、過激磁、差流進行分析，阻抗圖分析，并能對阻抗變化軌跡進行顯示等功能。

（4）支持自動分析和手動高級分析故障數(shù)據(jù)并生成故障報告，故障報告中分析的結(jié)果清楚詳細。

3.4 雙端測距

該裝置采用雙端測距算法，此算法可以完全消除故障過渡電阻、故障類型、接線方式等影響，大大提高了測距精度。

3.5 GPS高精度的同步對時

該裝置采用標準直流B碼對時，誤差小于等于±1 ms。

3.6 特殊的數(shù)據(jù)記錄格式

當系統(tǒng)發(fā)生振蕩后，使用傳統(tǒng)的記錄方式只能記錄中期狀態(tài)和系統(tǒng)動態(tài)過程數(shù)據(jù)的有效值。而本裝置模擬量通道采用基波相量值的方式記錄，通過此種記錄方式，使分析功能更加豐富，如：不僅可以輸出有效值、相位、有功和無功功率等信息；也可以對相量、序量進行分析等。

3.7 長時間記錄故障前信息

傳統(tǒng)的故障錄波方式對故障前的信息記錄時間極短，而本裝置在故障前增加了一段，因此可以通過基波相量值的方式，使其能長時間記錄故障前的信息，對分析緩慢變換的發(fā)展性故障具有很大的幫助。

3.8 密碼安全管理

雖然系統(tǒng)應用在專用的網(wǎng)絡環(huán)境中，但在實際運行中也可能通過磁盤介質(zhì)等其他方式與外部網(wǎng)絡互聯(lián)。為了提高故障錄波網(wǎng)絡的安全性，采用了密碼方式對裝置進行安全管理。密碼安全管理主要采用了3種方式，分別是管理員、操作員和瀏覽者，只有管理員才可以修改與下載裝置中的相關(guān)信息。

綜上所述，SHDFR_B型電力故障錄波裝置具有分析能力更強、可靠性更高、運行速度更快、對時系統(tǒng)更先進、故障分析軟件界面更友好等特點。

4 裝置升級改造的實施

確定使用深圳市雙合電氣有限公司生產(chǎn)的SHDFR_B型電力故障錄波裝置后，電廠組織專業(yè)技術(shù)人員編寫詳細的施工改造方案，將原屏柜以及原外部回路采集單元保留，拆除舊錄波裝置的錄波單元、后臺管理機及內(nèi)部其他元件，安裝全新的嵌入式機組故障錄波裝置。在此次改造過程中，應注意以下幾點：

改造前應將故障錄波裝置中的定值單進行打印，并做好保存。

進行內(nèi)部空開、模擬量、開關(guān)量、電壓與電流接線時，應確保接線的準確性和牢固性；交流電流回路不允許開路，交流電壓回路不允許短路；正負極端子間應用空端子或者隔片隔開。

在通電之前應做好仔細的檢查工作，在故障錄波裝置投入使用之前，應先使用萬用表測量電源端的電壓是否正常。

本次項目實施從組織措施、技術(shù)措施、安全措施上保證了改造的順利完成。經(jīng)過緊張的安裝與調(diào)試工作，機組故障錄波裝置具備投入運行條件，整個升級改造工作順利完成。

5 故障錄波裝置投運后的效果

張河灣電廠2號機組故障錄波裝置升級改造后，裝置運行正常，以此次改造為基礎(chǔ)，剩余的3臺機組故障錄波裝置也會在檢修時進行升級改造。升級改造的SHDFR_B型電力故障錄波裝置采用了新型的Linux窗口界面，操作更加簡單，其可靠性和穩(wěn)定性更高，數(shù)據(jù)處理能力相對于ZH-2 B型的故障錄波裝置提高了好幾倍，由此提高了電廠人員的學習效率。巡檢人員每天通過平面板上的狀態(tài)燈即可判斷裝置是否在正常工作。

此次故障錄波裝置的改造，對于電廠及時處理故障恢復送電，以及采取措施避免故障的發(fā)生具有重要意義。