HKDFR-B 電力故障記錄裝置（簡稱 HKDFR-B 錄波器），是武漢華電科儀電氣有限公司在原錄波器系列產(chǎn)品基礎(chǔ)上研發(fā)成功的新型 IEC 61850 兼容嵌入式錄波器。該產(chǎn)品按照 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)對錄波器建模，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)錄波器的傳統(tǒng)功能。HKDFR-B 錄波器通過 IEC
61850-8-1 所要求的 MMS 通訊方式與變電站內(nèi)錄波管理機(jī)及遠(yuǎn)方調(diào)度通訊。
HKDFR-B 錄波器采用上技術(shù)*的嵌入式硬件結(jié)構(gòu)，使用 32 位浮點(diǎn) DSP 進(jìn)行采樣， 嵌入式計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具有分析能力強(qiáng)和運(yùn)行速度快等特點(diǎn)；低功耗新型芯片，硬件 冗余設(shè)計等技術(shù)方案，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。
HKDFR-B 錄波器是集故障（暫態(tài)）錄波和實(shí)時運(yùn)行監(jiān)測、波形分析和測距為一體的新型 裝置。HKDFR-B 系列錄波器已在國內(nèi)多個電力部門使用，客戶反饋良好。
1.1.1 功能及用途
HKDFR-B 電力故障記錄裝置，適用于 110KV 及以上變電站和發(fā)電廠等電力單位，用于 輸電線路的故障錄波及實(shí)時監(jiān)測和故障分析。同時可進(jìn)行各種運(yùn)行參數(shù)和電氣量的實(shí)時監(jiān)測 和分析；當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或運(yùn)行參數(shù)超過設(shè)定值時，自動起動錄波器進(jìn)行故障錄波，供 日后進(jìn)行故障分析及故障點(diǎn)測距。它是電力系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時運(yùn)行監(jiān)測、故障分析及測距的可靠 工具，是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的有力措施。
如配置了連續(xù)記錄單元，裝置可連續(xù)不中斷記錄采集數(shù)據(jù)。至少保存近 7 天的數(shù)據(jù)。
1.1.2 特點(diǎn)
1) 支持 IEC 61850
l服務(wù)器端按照 IEC61850-7-x 建模，客戶端對與客戶請求有關(guān)的模型進(jìn)行映射。嚴(yán) 格按照 IEC61850-6 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置，具有可以獨(dú)立使用的配置工具。
l支持新一代變電站通訊標(biāo)準(zhǔn) IEC 61850，通訊協(xié)議符合 IEC 61850-8，映射為 MMS
服務(wù)；同時支持電力行業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn) DL/T667-1999 （IEC60870-5-103）。
2) 高可靠性工業(yè)級全嵌入式結(jié)構(gòu)：裝置采用了嵌入式硬件平臺和嵌入式軟件平臺，從 根本上保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
l設(shè)計時把裝置各功能模塊統(tǒng)一考慮，使不同的功能模塊安裝在同一個機(jī)箱內(nèi)，降低了裝置功耗，同時提高了抗*力。
l 基于嵌入式理念設(shè)計開發(fā)實(shí)時軟件，并采用實(shí)時操作系統(tǒng) LINUX，確保裝置軟 件的實(shí)時性和穩(wěn)定性。
l 數(shù)據(jù)處理及后臺操作均在嵌入式高性能主板上完成，CPU 1.6G, 雙核，無風(fēng)扇結(jié) 構(gòu)。
3) 功能強(qiáng)大的離線分析軟件：
l 圖形化界面設(shè)計，運(yùn)行于 LINUX 操作系統(tǒng)平臺，具有強(qiáng)大的在線幫助系統(tǒng)便于 用戶操作；
l 具有編輯、漫游功能，提供波形的顯示、迭加、組合、比較、剪輯、添加標(biāo)注等 分析工具，可選擇性打印和打印預(yù)覽。
l 具有諧波分析、序量分析、矢量分析、頻率分析，功率分析，過激磁分析，差流 分析，阻抗圖分析并顯示阻抗變化軌跡等功能。
l 支持故障數(shù)據(jù)自動分析和手動高級分析，生成 XML 格式的故障報告，故障分析 輸出結(jié)果詳細(xì)清楚；
l具有繼電保護(hù)特性分析和開關(guān)變位時序分析功能。
l 可靈活選擇特定通道的波形復(fù)制于文本文檔中，支持將錄波文件中模擬量數(shù)據(jù)直 接導(dǎo)出至表格文檔中。
l具有錄波文件編輯功能，能按照定制的通道（如某一間隔的所有模擬量和開關(guān)量） 將錄波文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合生成新的錄波文件。
l 可對當(dāng)前已記錄的數(shù)據(jù)配置參數(shù)進(jìn)行顯示、修改、還原、導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。有效 避免了當(dāng)定值參數(shù)配置錯誤后所記錄的數(shù)據(jù)無法正確分析問題。
4) 靈活可靠的組網(wǎng)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳：
l 支持電力行業(yè)通訊標(biāo)準(zhǔn) DL/T667-1999 （IEC60870-5-103）和新一代變電站通訊 標(biāo)準(zhǔn) IEC61850 等。支持支持各種聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳方式，可適應(yīng)于撥號方式、專 線方式、TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)連接方式等。
l 記錄單元采用嵌入式操作系統(tǒng) LINUX，配置 3 個獨(dú)立網(wǎng)卡，設(shè)備內(nèi)部通訊與對 外組網(wǎng)*物理隔離，可以有效的防止病毒感染。
5) GPS 高精度對時：可以支持分脈沖，IRIG-B 對時方式，誤差不大于±1ms，同時也支 持 NTP 網(wǎng)絡(luò)對時方式。
6) *的數(shù)據(jù)記錄格式：對于系統(tǒng)大擾動后的中期狀態(tài)數(shù)據(jù)（C 段）和系統(tǒng)動態(tài)過程數(shù) 據(jù)（D 段），傳統(tǒng)的記錄方式只記錄有效值。本裝置模擬量通道采用基波相量值（實(shí) 部+虛部）的方式記錄，這種記錄格式帶來了豐富的動態(tài)分析功能，如：可以輸出有 效值、相位、有功功率、無功功率和差流等信息；也可以進(jìn)行相量分析、序量分析、阻抗分析和頻率分析等。
7) 故障前記錄時間長：傳統(tǒng)故障錄波方式故障前記錄 0.1s，本裝置故障前增加一個 A2 段，以基波相量值（實(shí)部+虛部）的方式長時間記錄故障前各電氣量的狀態(tài)，大可 設(shè)為 10 秒，可幫助分析緩慢變化的發(fā)展性故障。
8) 多種錄波方式自由組合： 可以實(shí)現(xiàn)暫態(tài)錄波、，穩(wěn)態(tài)錄波（連續(xù)錄波錄波）方式的自由組合。
l 暫態(tài)錄波：標(biāo)準(zhǔn)配置 64 路模擬量，128 路開關(guān)量（大配置 96 路模擬量，192 路開關(guān)量）大 10KHz 采樣率。
l 穩(wěn)態(tài)錄波：標(biāo)準(zhǔn)配置 64 路模擬量，128 路開關(guān)量（大配置 96 路模擬量，192 路開關(guān)量），大 2KHz 采樣率。
l暫態(tài)錄波單元和穩(wěn)態(tài)錄波單元采用獨(dú)立硬件系統(tǒng)，兩個單元可分別單獨(dú)運(yùn)行或同 時運(yùn)行，一個錄波單元的器件損壞不影響另一個錄波單元的正常運(yùn)行。
l當(dāng)系統(tǒng)擾動時，連續(xù)記錄單元自動產(chǎn)生標(biāo)記事件，用戶可根據(jù)事件標(biāo)示查找需要 的錄波文件。
l穩(wěn)態(tài)錄波記錄的通道可定制，采樣率不低于 2kHz，至少保存 7 天的數(shù)據(jù)量。
主要技術(shù)參數(shù)
2.1 機(jī)械及環(huán)境參數(shù)
1 外形尺寸及柜體顏色
表 2-1 外形尺寸及柜體顏色列表
外形尺寸 （高×寬×深） | 2260mm×800mm×600mm（標(biāo)準(zhǔn)） |
可按用戶要求適當(dāng)改變尺寸 | |
柜體結(jié)構(gòu) | 前、后開門結(jié)構(gòu) |
前開門旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu) | |
柜體顏色 | 按用戶要求制作 |
2 環(huán)境條件
表 2-2 環(huán)境條件參數(shù)列表
海拔高度 | ≤ 4000m |
保存溫度 | -25℃ ～70℃ |
工作溫度 | -10℃ ～55℃ |
相對濕度 | 5% ～ 95%；當(dāng)相對濕度＞90%時，環(huán)境溫度不低于 25℃ |
大氣壓力 | 80 kPa ～ 110kPa |
2.2 額定電氣量
2.2.1 工作電源
表 2-3 工作電源參數(shù)列表
額定直流電源 | DC110V 或 220V，允許波動范圍：-20%～+10%，紋波系數(shù)≤5% |
額定交流電源 | AC220V，允許波動范圍：-15%～+10% |
額定頻率 | 50Hz，允許波動范圍：±0.5Hz |
2.2.2 輸入回路參數(shù)
表 2-4 輸入回路參數(shù)列表
額定頻率 | 50Hz | |
交流額定電壓（PT 二次側(cè)電壓值） | 57.74V，50Hz | |
交流額定電流（CT 二次側(cè)電流值） | 1A 或 5A，50Hz | |
開關(guān)量回路 | 常開或常閉空接點(diǎn) | |
模擬量線性工作范圍 | 交流電壓回路 （采用小 PT） | 0-120V（相電壓回路） |
0-180V（開口三角電壓回路） | ||
交流電流回路 | 0-40In(In 為電流額定值) | |
高頻回路 | 0-30V（峰值） | |
直流回路 | 0-600V/4-20mA | |
2.2.3 輸入回路功耗
表 2-5 功耗參數(shù)列表
交流電流回路功率消耗 | 1A 時功耗＜0.5VA/相 |
5A 時功耗＜1VA/相 | |
交流電壓回路功率消耗 | 每相電壓＜0.5VA |
直流功耗 |
≤50W（工作時）； ≤80W（動作時）； |
2.2.4 輸入回路過載能力
表 2-6 過載能力參數(shù)列表
交流電壓回路 | 2 倍額定電壓，連續(xù)工作 |
交流電流回路 | 2 倍額定電流，連續(xù)工作 |
20 倍額定電流，工作 10 秒 | |
40 倍額定電流，工作 1 秒 |
2.3 主要技術(shù)指標(biāo)
2.3.1 采樣指標(biāo)
表 2-7 采樣指標(biāo)參數(shù)列表
采樣頻率 | 大 10kHz |
諧波分辨率 | 大 99 次，諧波誤差＜5% |
采樣精度 | 25℃時，額定值下，電流誤差＜0.2% |
25℃時，額定值下，電壓誤差＜0.1% | |
開關(guān)事件分辨率 | 0.1ms |
A/D 分辨率 | 16 位 |
2.3.2 啟動性能指標(biāo)
表 2-8 啟動性能指標(biāo)表
定值條目 | 整定值 | 動作值誤差 |
相電壓突變量 | 5%UN | 不大于整定值的 20% |
零序電壓突變量 | 2%UN | 不大于整定值的 20% |
正序電壓越上限 | 110%UN | 不大于整定值的 5% |
正序電壓越下限 | 90%UN | 不大于整定值的 5% |
負(fù)序電壓越限 | 3%UN | 不大于整定值的 5% |
零序電壓越限 | 2%UN | 不大于整定值的 5% |
主變壓器中性點(diǎn)電流越限 | 10%IN | 不大于整定值的 5% |
頻率越上限 | 50.5Hz | 不大于整定值的 0.01Hz |
頻率越下限 | 49.5Hz | 不大于整定值的 0.01Hz |
頻率變化率 | 0.1s 內(nèi)的 df/dt 大于 0.1Hz/s | 0 |
1.5s 內(nèi)電流變差 10%起動 | 0.4IN | 不大于整定值的 30% |
相電流突變量 | 10% IN | 不大于整定值的 20% |
相電流越限 | 110% IN | 不大于整定值的 5% |
負(fù)序電流越限 | 10% IN | 不大于整定值的 5% |
定值條目 | 整定值 | 動作值誤差 |
零序電流越限 | 10% IN | 不大于整定值的 10% |
開關(guān)量變位 | 閉合（斷開）時間不超過 2ms | 0 |
定子繞組單相接地 起動 | 三次諧波電壓比 1 |
不大于 5% |
基波零序電壓比 10%UN 1 | ||
不*縱差越限起動 | 不大于 5% | |
*縱差越限起動 | 1 | 不大于 5% |
橫差越限起動 | 1 | 不大于 5% |
過激磁起動 | 1.1 | 不大于 5% |
逆功率啟動 | 3 | 不大于 10% |
2.3.3 同步性指標(biāo)
各模擬量通道相互之間的相位測量誤差不大于 2°。
2.3.4 對時精度
1） 校時方式：IRIG-B 碼方式、分脈沖，NTP 網(wǎng)絡(luò)對時。
2） 裝置自身時鐘精度：24h 誤差≤±1s。
3） 具有與 GPS 時鐘信號同步功能，同步誤差不大于±1ms。
2.3.5 抗電磁*力
抗電磁*力滿足 DL/T 663-1999 規(guī)定的嚴(yán)酷等級標(biāo)準(zhǔn)，如下表所示：
表 2-9 抗電磁*力
試驗項目 | 本裝置試驗等級 |
輻射電磁場干擾試驗 | Ⅲ級 |
快速瞬變干擾試驗 | Ⅳ級 |
脈沖群干擾試驗 | Ⅲ級 |
靜電放電試驗 | Ⅳ級 |
浪涌抗擾度 | Ⅲ級 |
射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)擾抗擾度檢測 | Ⅲ級 |
電磁發(fā)射 | 承受 GB/T 14598.16 規(guī)定 |
工頻抗擾度 | A 級 |
2.3.6 絕緣性能
1） 絕緣電阻：裝置所有電路與外殼之間的絕緣電阻在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下，不小于 100MΩ。
2） 介質(zhì)強(qiáng)度：裝置所有電路與外殼之間的介質(zhì)強(qiáng)度能耐受交流 50Hz、電壓 2kV（額定 電壓小于 60V 電路為 500V）和歷時 1min 試驗，而無絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。
2.3.7 錄波器配置
錄波器基本配置 32 路模擬量和 64 路開關(guān)量?？筛鶕?jù)用戶需要擴(kuò)展到大配置 96 路模擬 量、192 路開關(guān)量。高頻/直流根據(jù)可根據(jù)用戶實(shí)際需要配置。
3、 定值整定*值
啟動定值為二次值，線路參數(shù)為一次值。線路參數(shù)要輸入每公里分布的參數(shù)值，如每公 里單位阻抗值（Ω/km），如是線路全長的阻抗值要除以線路長度。
3.1.1 通道信息（定值參數(shù)整定）
通道類型 | 起動項 | 典型值 | 建議投入原 則 | 說明 |
交流電壓 | 突變 | 2.88V | 應(yīng)投入 | 無 |
交流電壓 | 上限 | 63.47V | 應(yīng)投入 | 無 |
交流電壓 | 下限 | 51.93V | 應(yīng)投入 | 無 |
交流電壓 | 2 次諧波 | 5.77V | 可投入 | 對電壓的諧波監(jiān)測 有要求時，可投入 |
交流電壓 | 3 次諧波 | 5.77V | 可投入 | 對電壓的諧波監(jiān)測 有要求時，可投入 |
交流電壓 | 5 次諧波 | 5.77V | 可投入 | 對電壓的諧波監(jiān)測 有要求時，可投入 |
交流電壓 | 7 次諧波 | 5.77V | 可投入 | 對電壓的諧波監(jiān)測 有要求時，可投入 |
交流電流 | 突變 | 0.10A（IN 為 1A） 0.50A（IN 為 5A） | 應(yīng)投入 | 無 |
交流電流 | 上限 | 1.10A（IN 為 1A） 5.50A（IN 為 5A） | 應(yīng)投入 | 無 |
交流電流 | 2 次諧波 | 0.10A（IN 為 1A） 0.50A（IN 為 5A） | 可投入 | 對電流的諧波監(jiān)測 有要求時，可投入 |
交流電流 | 3 次諧波 | 0.10A（IN 為 1A） | 可投入 | 對電流的諧波監(jiān)測 |
|
| 0.50A（IN 為 5A） |
| 有要求時，可投入 |
交流電流 | 5 次諧波 | 0.10A（IN 為 1A） 0.50A（IN 為 5A） | 可投入 | 對電流的諧波監(jiān)測 有要求時，可投入 |
交流電流 | 7 次諧波 | 0.10A（IN 為 1A） 0.50A（IN 為 5A） | 可投入 | 對電流的諧波監(jiān)測 有要求時，可投入 |
直流電壓 | 突變 | 0.10UDC | 可投入 | 無 |
直流電壓 | 上限 | 1.10UDC | 可投入 | 無 |
直流電壓 | 下限 | 0.90UDC | 可投入 | 無 |
直流電流 | 突變 | 0.10IDC | 可投入 | 無 |
直流電流 | 上限 | 1.10IDC | 可投入 | 無 |
交流通道二次額定電壓 UN 為 57.7V，UDC 為直流額定電壓，IDC 為直流額定電流。
3.1.2 開關(guān)量通道定值參數(shù)整定
起動量 | 建議投入 原則 | 說明 |
開關(guān)量啟動 | 應(yīng)投入 | 無 |
通道類型 | 起動項 | 典型值 | 建議投入原 則 | 說明 |
電壓組 | 正序上限 | 63.47V | 應(yīng)投入 | ABC 或 ABCN 接線 方式有效 |
電壓組 | 正序下限 | 51.93V | 應(yīng)投入 | ABC 或 ABCN 接線 方式有效 |
電壓組 |
零序上限 |
5.77V |
應(yīng)投入 | ABC 接線方式時， 零序采用自產(chǎn)零序； ABCN 接線方式時，零 序采用外接零序 |
電壓組 |
零序突變 |
5.77V |
應(yīng)投入 | ABC 接線方式時， 零序采用自產(chǎn)零序； ABCN 接線方式時，零 序采用外接零序 |
電壓組 | 負(fù)序上限 | 5.77V | 應(yīng)投入 | ABC 或 ABCN 接線 方式時有效 |
電流組 |
零序上限 | 0.10（IN 為 1A） 0.50（IN 為 5A） |
應(yīng)投入 | ABC 接線方式時， 零序采用自產(chǎn)零序； ABCN 接線方式時，零 序采用外接零序 |
電流組 |
零序突變 | 0.10（IN 為 1A） 0.50（IN 為 5A） |
應(yīng)投入 | ABC 接線方式時， 零序采用自產(chǎn)零序； ABCN 接線方式時，零 序采用外接零序 |
電流組 |
負(fù)序上限 | 0.10（IN 為 1A） 0.50（IN 為 5A） |
應(yīng)投入 |
ABC 或 ABCN 接線 方式時有效 |
電流組 |
振蕩 |
0.20 |
可投入 | 對于負(fù)荷變動較劇 烈的地區(qū)，可將定值相 應(yīng)的增大 |
電流組 | 橫差 | / | 可投入 | 僅用于平行雙回線 |
3.1.4 線路故障測距參數(shù)整定
線路參數(shù) | 示例 | 說明 |
零序電阻(Ω/km) | 0.17 | 無 |
零序電抗(Ω/km) | 0.92 | 若知零序電感值 L0 ，則零序電抗值為 2πfL0(f 為系統(tǒng)額定頻率) |
正序電阻(Ω/km) | 0.02 | 無 |
正序電抗(Ω/km) | 0.28 | 若知正序電感值 L1 ，則零序電抗值為 2πfL1(f 為系統(tǒng)額定頻率) |
零序電導(dǎo)(uS/km) | 0.00 | 忽略泄漏電流和電暈損耗時，可認(rèn)為零序 電導(dǎo)接近 0 |
零序電納(uS/km) | 1.73 | 若知零序電容值 C0 ，則零序電納值為 1/(2πfC0)(f 為系統(tǒng)額定頻率) |
正序電導(dǎo)(uS/km) | 0.00 | 忽略泄漏電流和電暈損耗時，可認(rèn)為正序 電導(dǎo)接近 0 |
正序電納(uS/km) | 4.15 | 若知正序電容值 C1 ，則正序電納值為 1/(2πfC1)(f 為系統(tǒng)額定頻率) |
互電阻(Ω/km) | 0.10 | 線路類型為雙回路時有效 |
互電抗(Ω/km) | 0.58 | 線路類型為雙回路時有效 |
以上線路參數(shù)采用一次值,參數(shù)為每公里分布的參數(shù)值。
3.1.5 變壓器定值參數(shù)整定
起動項 | 典型值 | 建議投入 原則 | 說明 |
過激磁 | 1.10 | 可投入 | 根據(jù)需要是否設(shè)置 |
差流 | 1.00（IN 為 1A） 5.00（IN 為 5A） | 可投入 | 根據(jù)需要是否設(shè)置，差流歸算 到高壓側(cè)電流二次值，高壓側(cè)為星 型聯(lián)結(jié)時，采用高壓側(cè)從星型側(cè)向 三角形側(cè)補(bǔ)償方式。 |
3.1.6 頻率起動參數(shù)整定
起動項 | 典型值 | 建議投入 原則 | 說明 |
頻率上限值 | 50.5 | 應(yīng)投入 | 頻率上限起動只針對電壓組 |
頻率下限值 | 49.5 | 應(yīng)投入 | 頻率下限起動只針對電壓組 |
頻率變化率 | 0.3 | 可投入 | 頻率變化率起動只針對電壓組， 因數(shù)據(jù)窗較短，在電壓不穩(wěn)定時，可 將整定值相應(yīng)地提高。 |
