專利名稱：一種行波測距與故障錄波一體化的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力系統(tǒng)暫態(tài)故障記錄裝置，適用于電力系統(tǒng)高壓輸電線的故障記錄和精確故障測距，更具體地說，涉及一種行波測距與故障錄波一體化的裝置。
背景技術(shù)：
目前，電力系統(tǒng)中的故障錄波裝置都具有故障測距功能，通常是采用阻抗原理的。 采用阻抗原理的故障測距方法有很多種，比如阻抗法、分析法，采用集中參數(shù)模型的、采用分布式參數(shù)模型的等等。但在實際使用中，這些采用阻抗原理的測距算法，故障點過渡電阻、線路阻抗參數(shù)，甚至其他架空線產(chǎn)生的互阻抗等等因素都對其測距誤差產(chǎn)生嚴重影響。 因此，在實際中，只有金屬性短路，且架空線的長度在IOOkm以下，才可以獲得比較理想的精度。從原理上看，行波測距與阻抗類算法相比幾乎不受過渡電阻、線路不對稱性、其他架空線等因素的影響，精度優(yōu)于阻抗法。但行波存在反射波、故障行波和操作行波的識別等問題，因此，實際使用中，行波測距裝置普遍存在誤報故障的問題。同時，對于雙端行波測距裝置，兩端時間同步的誤差大大影響測距的精度，因此，實際使用中反而不如單端行波測距裝置可靠。而單端行波測距，對于近端故障，由于入射波和放射波的重疊，難以識別反射波， 導(dǎo)致近端故障無法測距或誤差很大，而近端故障，剛好是阻抗原理測距算法精度較高的區(qū)域。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種行波測距與故障錄波一體化的裝置， 在單臺裝置內(nèi)部集成故障錄波裝置的功能和行波測距裝置的功能，并綜合分析行波測距裝置和錄波裝置的測距結(jié)果，得出最優(yōu)的測距結(jié)果，提高輸電線路故障點定位的準(zhǔn)確性和精度，縮短故障查線和故障修復(fù)時間，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種行波測距與故障錄波一體化的裝置，包括電壓變送器、電流變送器，還包括錄波接入插件、DSP插件、行波插件和CPU插件；所述錄波接入插件內(nèi)設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器和光耦，用于將輸入的模擬量電壓信號、模擬量電流信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后，與光耦接收的開關(guān)量信號一起傳送至DSP插件；所述行波插件包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，行波插件分別與所述DSP插件和所述CPU插件相連接，由CPU插件進行行波分析。本實用新型的有益效果是本發(fā)明解決了高壓輸電線路故障測距存在的獨立的故障錄波裝置的阻抗原理測距算法的精度問題、獨立的行波測距裝置存在的反射波識別問題及近區(qū)無法識別反射波的問題。所述的行波測距與故障錄波一體化裝置減少了電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)備的投資，且有利于線路運行維護人員準(zhǔn)確、快速的查找故障點，大大縮短故障修復(fù)的時間，減少因停電造成的損失，提高供電質(zhì)量。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。[0008]進一步，所述電流變送器為雙路輸出的電流變送器，用于將輸入的電流信號轉(zhuǎn)變成兩路并聯(lián)輸出的電壓信號，并將所述輸出的兩路電壓信號分別地輸送至所述錄波接入插件的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述行波插件的所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行采樣。采用上述進一步方案的有益效果是，整臺裝置的接線方式與單獨的錄波裝置完全一樣，避免了獨立的行波測距裝置也需要串入電流回路導(dǎo)致的二次接線復(fù)雜性。進一步，所述DSP插件內(nèi)設(shè)置有第一 FPGA和第一 DSP，第一 FPGA控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步采樣，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 DSP。進一步，所述第一 DSP采用32位浮點DSP，用于錄波啟動判據(jù)的計算、錄波過程控制和/或錄波數(shù)據(jù)的發(fā)送。進一步，所述錄波啟動判據(jù)包括電壓/電流突變量啟動、電壓/電流越限量啟動、 電壓/電流序量啟動、開關(guān)量變位啟動。進一步，所述行波插件還包括第二 FGPA、第二 DSP，第二 FPGA控制所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行高速采樣，并將采樣數(shù)據(jù)通過高速通道發(fā)送至第二 DSP，第二 DSP將接收的高采樣率數(shù)據(jù)保存到MM中，同時將該高采樣率數(shù)據(jù)抽樣保存到獨立的低采樣率緩沖區(qū)，第二 DSP 利用低采樣率數(shù)據(jù)進行啟動判據(jù)的計算，并記錄滿足啟動判據(jù)算法的高采樣率數(shù)據(jù)，并將該高采樣率數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU插件。進一步，所述的高采樣率為IMHz，對該高采樣率數(shù)據(jù)的抽樣率為IKHz。進一步，低采樣率緩沖區(qū)為256個。采用上述進一步方案的有益效果是，行波采樣率高，數(shù)據(jù)量非常大，為保證行波記錄的數(shù)據(jù)可以可靠的傳給CPU，而不至于很快被覆蓋掉而高采樣率數(shù)據(jù)采用了 256個緩沖區(qū)。當(dāng)啟動判據(jù)不滿足時，高采樣率數(shù)據(jù)在一個緩沖區(qū)內(nèi)循環(huán)覆蓋，當(dāng)判據(jù)滿足后，記錄滿當(dāng)前緩沖區(qū)后切換到下一個緩沖區(qū)。在填滿本緩沖區(qū)期間，不再做啟動判據(jù)計算。在下一個緩沖區(qū)時，同樣是啟動判據(jù)不滿足則在本緩沖區(qū)內(nèi)循環(huán)覆蓋。如此反復(fù)，256個高采樣率緩沖區(qū)循環(huán)使用。

圖1為本實用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。如圖1所示，本實用新型實施例所述的行波測距與故障錄波一體化的裝置，包括電壓變送器、電流變送器、錄波接入插件、DSP插件、行波插件和CPU插件；所述錄波接入插件內(nèi)設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D和光耦，用于將輸入的模擬量電壓信號、模擬量電流信號經(jīng)A/ D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后，與光耦接收的開關(guān)量信號一起傳送至DSP插件；所述行波插件包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，行波插件分別與所述DSP插件和所述CPU插件相連接，由CPU插件進行行波分析。 所述電流變送器為雙路輸出的電流變送器，用于將輸入的電流信號轉(zhuǎn)變成兩路并聯(lián)輸出的電壓信號，并將所述輸出的兩路電壓信號分別地輸送至所述錄波接入插件的A/D 和所述行波插件的所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行采樣。[0022]所述DSP插件內(nèi)設(shè)置有第一 FPGA和第一 DSP，第一 FPGA控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步采樣，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 DSP。所述第一 DSP采用32位浮點DSP，用于錄波啟動判據(jù)的計算、錄波過程控制和/或錄波數(shù)據(jù)的發(fā)送。所述錄波啟動判據(jù)包括電壓/電流突變量啟動、電壓/電流越限量啟動、電壓/電流序量啟動、開關(guān)量變位啟動。所述行波插件還包括第二 FGPA、第二 DSP，第二 FPGA控制所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行高速采樣，所述的高采樣率為1MHz，第二 FPGA將采樣數(shù)據(jù)通過LinkPort高速通道發(fā)送至第二 DSP，第二 DSP采用32位高速浮點DSP，第二 DSP將接收的所有通道的IMHz高采樣率數(shù)據(jù)保存到RAM中，同時將該高采樣率數(shù)據(jù)抽樣為IKHz保存到獨立的低采樣率緩沖區(qū)， 第二 DSP利用低采樣率數(shù)據(jù)進行啟動判據(jù)的計算，并記錄滿足啟動判據(jù)算法的高采樣率數(shù)據(jù)，并將該高采樣率數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU插件。由于行波采樣率高，數(shù)據(jù)量非常大，為保證行波記錄的數(shù)據(jù)可以可靠的傳給CPU， 而不至于很快被覆蓋掉。高采樣率數(shù)據(jù)采用了 256個緩沖區(qū)，當(dāng)啟動判據(jù)不滿足時，高采樣率數(shù)據(jù)在一個緩沖區(qū)內(nèi)循環(huán)覆蓋，當(dāng)判據(jù)滿足后，記錄滿當(dāng)前緩沖區(qū)后切換到下一個緩沖區(qū)。在填滿本緩沖區(qū)期間，不再做啟動判據(jù)計算。在下一個緩沖區(qū)時，同樣是啟動判據(jù)不滿足則在本緩沖區(qū)內(nèi)循環(huán)覆蓋。如此反復(fù)，256個高采樣率緩沖區(qū)循環(huán)使用。為提高故障分析的準(zhǔn)確性，按照下述原則將阻抗原理的故障判相、故障測距和行波故障測距的結(jié)果進行綜合處理1)如果相同時間內(nèi)有故障錄波但沒有行波錄波，則認為無故障線路；2)如果相同時間內(nèi)有行波錄波但沒有故障錄波，則認為是干擾行波啟動的，無故障線路；3)如果故障錄波的故障判相結(jié)果是無故障，則認為無故障線路；4)如果故障錄波是近端故障且行波錄波無法分析出入射行波和反射行波波頭時間，則認為是近端故障，故障報告中采用阻抗測距結(jié)果；5)如果故障錄波是近端故障且行波錄波測距結(jié)果與故障錄波差別不大，則故障報告中采用兩者測距結(jié)果的平均值；6)否則，故障報告采用行波測距的結(jié)果。主要指標(biāo)a)輸入信號1)錄波插件最大可接入80路模擬量和160路開關(guān)量；2)行波插件最大可接入12路電流信號G條線)；3)行波和錄波插件共用電流變送器。b)性能指標(biāo)1)錄波數(shù)據(jù)最高采樣率為IOkHz ；2)行波數(shù)據(jù)采樣率為IMHz ；3) 25°C時，額定值下的電流、電壓波形采樣精度優(yōu)于士0.3% ；4)25°C時，額定值下的各路電壓、電流之間的有效值測量相對誤差小于士0. 5% ；5)有功功率、無功功率、視在功率測量誤差不超過士0. 5% ；6)裝置的各路交流電壓、交流電流相互之間的相位測量誤差< 1° ；[0045]7)溫度從_20°C至60°C變化引起的誤差不超過滿刻度的士 1. 0% ；幻采用零漂自適應(yīng)技術(shù)。C)通信接口和規(guī)約1)提供4個網(wǎng)絡(luò)接口，可選為4個電口，或3電1光；2)電以太網(wǎng)口為10/100Mb自適應(yīng)RJ45接口 ；3)光以太網(wǎng)口速度為100Mb，可選擇單模或多模光纖，接口為SC或ST ；4)支持IEC61850-8 MMS通信規(guī)約，最大允許8個客戶端；5)支持TCP/IP協(xié)議和103規(guī)約，103規(guī)約最大允許16個客戶端。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種行波測距與故障錄波一體化的裝置，包括電壓變送器、電流變送器，其特征在于，還包括錄波接入插件、DSP插件、行波插件和CPU插件；所述錄波接入插件內(nèi)設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器和光耦，用于將輸入的模擬量電壓信號、模擬量電流信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后，與光耦接收的開關(guān)量信號一起傳送至DSP插件；所述行波插件包括高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，行波插件分別與所述DSP插件和所述CPU插件相連接，由CPU插件進行行波分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波測距與故障錄波一體化的裝置，其特征在于，所述電流變送器為雙路輸出的電流變送器，用于將輸入的電流信號轉(zhuǎn)變成兩路并聯(lián)輸出的電壓信號，并將所述輸出的兩路電壓信號分別地輸送至所述錄波接入插件的所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器和所述行波插件的所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行采樣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波測距與故障錄波一體化的裝置，其特征在于，所述DSP插件內(nèi)設(shè)置有第一 FPGA和第一 DSP，第一 FPGA控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器同步采樣，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至第一 DSP。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的行波測距與故障錄波一體化的裝置，其特征在于，所述第一 DSP采用32位浮點DSP，用于錄波啟動判據(jù)的計算、錄波過程控制和/或錄波數(shù)據(jù)的發(fā)送。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的行波測距與故障錄波一體化的裝置，其特征在于，所述錄波啟動判據(jù)包括電壓/電流突變量啟動、電壓/電流越限量啟動、電壓/電流序量啟動、開關(guān)量變位啟動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行波測距與故障錄波一體化的裝置，其特征在于，所述行波插件還包括第二 FGPA、第二 DSP，第二 FPGA控制所述高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行高速采樣，并將采樣數(shù)據(jù)通過高速通道發(fā)送至第二 DSP，第二 DSP將接收的高采樣率數(shù)據(jù)保存到RAM中，同時將該高采樣率數(shù)據(jù)抽樣保存到獨立的低采樣率緩沖區(qū)，第二 DSP利用低采樣率數(shù)據(jù)進行啟動判據(jù)的計算，并記錄滿足啟動判據(jù)算法的高采樣率數(shù)據(jù)，并將該高采樣率數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU 插件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的行波測距與故障錄波一體化的裝置，其特征在于，高采樣率為IMHz，對該高采樣率數(shù)據(jù)的抽樣率為IKHz。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的行波測距與故障錄波一體化的裝置，其特征在于，低采樣率緩沖區(qū)為256個。
專利摘要本實用新型涉及一種行波測距與故障錄波一體化的裝置，包括電壓變送器、電流變送器，還包括錄波接入插件、DSP插件、行波插件和CPU插件。錄波接入插件內(nèi)設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換器和光耦，用于將輸入的模擬量電壓信號、模擬量電流信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號后，與光耦接收的開關(guān)量信號一起傳送至DSP插件。行波插件分別與所述DSP插件和所述CPU插件相連接，由CPU插件進行行波分析。本實用新型在單臺裝置內(nèi)部集成故障錄波裝置的功能和行波測距裝置的功能，并綜合分析行波測距裝置和錄波裝置的測距結(jié)果，得出最優(yōu)的測距結(jié)果，提高輸電線路故障點定位的準(zhǔn)確性和精度，縮短故障查線和故障修復(fù)時間。
文檔編號G01R31/08GK202305731SQ20112042282
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者任俊, 卓露, 張小波, 張雁忠, 李國武, 段振坤, 陳奇 申請人:華北電網(wǎng)有限公司張家口供電公司, 武漢中元華電科技股份有限公司