专利名称：一种行波测距与故障录波一体化的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力系统暂态故障记录装置，适用于电力系统高压输电线的故障记录和精确故障测距，更具体地说，涉及一种行波测距与故障录波一体化的装置。
背景技术：
目前，电力系统中的故障录波装置都具有故障测距功能，通常是采用阻抗原理的。 采用阻抗原理的故障测距方法有很多种，比如阻抗法、分析法，采用集中参数模型的、采用分布式参数模型的等等。但在实际使用中，这些采用阻抗原理的测距算法，故障点过渡电阻、线路阻抗参数，甚至其他架空线产生的互阻抗等等因素都对其测距误差产生严重影响。 因此，在实际中，只有金属性短路，且架空线的长度在IOOkm以下，才可以获得比较理想的精度。从原理上看，行波测距与阻抗类算法相比几乎不受过渡电阻、线路不对称性、其他架空线等因素的影响，精度优于阻抗法。但行波存在反射波、故障行波和操作行波的识别等问题，因此，实际使用中，行波测距装置普遍存在误报故障的问题。同时，对于双端行波测距装置，两端时间同步的误差大大影响测距的精度，因此，实际使用中反而不如单端行波测距装置可靠。而单端行波测距，对于近端故障，由于入射波和放射波的重叠，难以识别反射波， 导致近端故障无法测距或误差很大，而近端故障，刚好是阻抗原理测距算法精度较高的区域。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种行波测距与故障录波一体化的装置， 在单台装置内部集成故障录波装置的功能和行波测距装置的功能，并综合分析行波测距装置和录波装置的测距结果，得出最优的测距结果，提高输电线路故障点定位的准确性和精度，缩短故障查线和故障修复时间，以克服现有技术中存在的不足。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种行波测距与故障录波一体化的装置，包括电压变送器、电流变送器，还包括录波接入插件、DSP插件、行波插件和CPU插件；所述录波接入插件内设置有模数转换器和光耦，用于将输入的模拟量电压信号、模拟量电流信号经模数转换器转换成数字量信号后，与光耦接收的开关量信号一起传送至DSP插件；所述行波插件包括高速模数转换器，行波插件分别与所述DSP插件和所述CPU插件相连接，由CPU插件进行行波分析。本实用新型的有益效果是本发明解决了高压输电线路故障测距存在的独立的故障录波装置的阻抗原理测距算法的精度问题、独立的行波测距装置存在的反射波识别问题及近区无法识别反射波的问题。所述的行波测距与故障录波一体化装置减少了电力系统继电保护设备的投资，且有利于线路运行维护人员准确、快速的查找故障点，大大缩短故障修复的时间，减少因停电造成的损失，提高供电质量。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。[0008]进一步，所述电流变送器为双路输出的电流变送器，用于将输入的电流信号转变成两路并联输出的电压信号，并将所述输出的两路电压信号分别地输送至所述录波接入插件的所述模数转换器和所述行波插件的所述高速模数转换器进行采样。采用上述进一步方案的有益效果是，整台装置的接线方式与单独的录波装置完全一样，避免了独立的行波测距装置也需要串入电流回路导致的二次接线复杂性。进一步，所述DSP插件内设置有第一 FPGA和第一 DSP，第一 FPGA控制所述模数转换器同步采样，并将模数转换器的采样数据发送至第一 DSP。进一步，所述第一 DSP采用32位浮点DSP，用于录波启动判据的计算、录波过程控制和/或录波数据的发送。进一步，所述录波启动判据包括电压/电流突变量启动、电压/电流越限量启动、 电压/电流序量启动、开关量变位启动。进一步，所述行波插件还包括第二 FGPA、第二 DSP，第二 FPGA控制所述高速模数转换器进行高速采样，并将采样数据通过高速通道发送至第二 DSP，第二 DSP将接收的高采样率数据保存到MM中，同时将该高采样率数据抽样保存到独立的低采样率缓冲区，第二 DSP 利用低采样率数据进行启动判据的计算，并记录满足启动判据算法的高采样率数据，并将该高采样率数据发送给CPU插件。进一步，所述的高采样率为IMHz，对该高采样率数据的抽样率为IKHz。进一步，低采样率缓冲区为256个。采用上述进一步方案的有益效果是，行波采样率高，数据量非常大，为保证行波记录的数据可以可靠的传给CPU，而不至于很快被覆盖掉而高采样率数据采用了 256个缓冲区。当启动判据不满足时，高采样率数据在一个缓冲区内循环覆盖，当判据满足后，记录满当前缓冲区后切换到下一个缓冲区。在填满本缓冲区期间，不再做启动判据计算。在下一个缓冲区时，同样是启动判据不满足则在本缓冲区内循环覆盖。如此反复，256个高采样率缓冲区循环使用。
图1为本实用新型内部结构示意图；具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。如图1所示，本实用新型实施例所述的行波测距与故障录波一体化的装置，包括电压变送器、电流变送器、录波接入插件、DSP插件、行波插件和CPU插件；所述录波接入插件内设置有模数转换器A/D和光耦，用于将输入的模拟量电压信号、模拟量电流信号经A/ D转换成数字量信号后，与光耦接收的开关量信号一起传送至DSP插件；所述行波插件包括高速模数转换器，行波插件分别与所述DSP插件和所述CPU插件相连接，由CPU插件进行行波分析。 所述电流变送器为双路输出的电流变送器，用于将输入的电流信号转变成两路并联输出的电压信号，并将所述输出的两路电压信号分别地输送至所述录波接入插件的A/D 和所述行波插件的所述高速模数转换器进行采样。[0022]所述DSP插件内设置有第一 FPGA和第一 DSP，第一 FPGA控制所述模数转换器同步采样，并将模数转换器的采样数据发送至第一 DSP。所述第一 DSP采用32位浮点DSP，用于录波启动判据的计算、录波过程控制和/或录波数据的发送。所述录波启动判据包括电压/电流突变量启动、电压/电流越限量启动、电压/电流序量启动、开关量变位启动。所述行波插件还包括第二 FGPA、第二 DSP，第二 FPGA控制所述高速模数转换器进行高速采样，所述的高采样率为1MHz，第二 FPGA将采样数据通过LinkPort高速通道发送至第二 DSP，第二 DSP采用32位高速浮点DSP，第二 DSP将接收的所有通道的IMHz高采样率数据保存到RAM中，同时将该高采样率数据抽样为IKHz保存到独立的低采样率缓冲区， 第二 DSP利用低采样率数据进行启动判据的计算，并记录满足启动判据算法的高采样率数据，并将该高采样率数据发送给CPU插件。由于行波采样率高，数据量非常大，为保证行波记录的数据可以可靠的传给CPU， 而不至于很快被覆盖掉。高采样率数据采用了 256个缓冲区，当启动判据不满足时，高采样率数据在一个缓冲区内循环覆盖，当判据满足后，记录满当前缓冲区后切换到下一个缓冲区。在填满本缓冲区期间，不再做启动判据计算。在下一个缓冲区时，同样是启动判据不满足则在本缓冲区内循环覆盖。如此反复，256个高采样率缓冲区循环使用。为提高故障分析的准确性，按照下述原则将阻抗原理的故障判相、故障测距和行波故障测距的结果进行综合处理1)如果相同时间内有故障录波但没有行波录波，则认为无故障线路；2)如果相同时间内有行波录波但没有故障录波，则认为是干扰行波启动的，无故障线路；3)如果故障录波的故障判相结果是无故障，则认为无故障线路；4)如果故障录波是近端故障且行波录波无法分析出入射行波和反射行波波头时间，则认为是近端故障，故障报告中采用阻抗测距结果；5)如果故障录波是近端故障且行波录波测距结果与故障录波差别不大，则故障报告中采用两者测距结果的平均值；6)否则，故障报告采用行波测距的结果。主要指标a)输入信号1)录波插件最大可接入80路模拟量和160路开关量；2)行波插件最大可接入12路电流信号G条线)；3)行波和录波插件共用电流变送器。b)性能指标1)录波数据最高采样率为IOkHz ；2)行波数据采样率为IMHz ；3) 25°C时，额定值下的电流、电压波形采样精度优于士0.3% ；4)25°C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士0. 5% ；5)有功功率、无功功率、视在功率测量误差不超过士0. 5% ；6)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° ；[0045]7)温度从_20°C至60°C变化引起的误差不超过满刻度的士 1. 0% ；幻采用零漂自适应技术。C)通信接口和规约1)提供4个网络接口，可选为4个电口，或3电1光；2)电以太网口为10/100Mb自适应RJ45接口 ；3)光以太网口速度为100Mb，可选择单模或多模光纤，接口为SC或ST ；4)支持IEC61850-8 MMS通信规约，最大允许8个客户端；5)支持TCP/IP协议和103规约，103规约最大允许16个客户端。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种行波测距与故障录波一体化的装置，包括电压变送器、电流变送器，其特征在于，还包括录波接入插件、DSP插件、行波插件和CPU插件；所述录波接入插件内设置有模数转换器和光耦，用于将输入的模拟量电压信号、模拟量电流信号经模数转换器转换成数字量信号后，与光耦接收的开关量信号一起传送至DSP插件；所述行波插件包括高速模数转换器，行波插件分别与所述DSP插件和所述CPU插件相连接，由CPU插件进行行波分析。
2.根据权利要求1所述的行波测距与故障录波一体化的装置，其特征在于，所述电流变送器为双路输出的电流变送器，用于将输入的电流信号转变成两路并联输出的电压信号，并将所述输出的两路电压信号分别地输送至所述录波接入插件的所述模数转换器和所述行波插件的所述高速模数转换器进行采样。
3.根据权利要求1所述的行波测距与故障录波一体化的装置，其特征在于，所述DSP插件内设置有第一 FPGA和第一 DSP，第一 FPGA控制所述模数转换器同步采样，并将模数转换器的采样数据发送至第一 DSP。
4.根据权利要求3所述的行波测距与故障录波一体化的装置，其特征在于，所述第一 DSP采用32位浮点DSP，用于录波启动判据的计算、录波过程控制和/或录波数据的发送。
5.根据权利要求4所述的行波测距与故障录波一体化的装置，其特征在于，所述录波启动判据包括电压/电流突变量启动、电压/电流越限量启动、电压/电流序量启动、开关量变位启动。
6.根据权利要求1所述的行波测距与故障录波一体化的装置，其特征在于，所述行波插件还包括第二 FGPA、第二 DSP，第二 FPGA控制所述高速模数转换器进行高速采样，并将采样数据通过高速通道发送至第二 DSP，第二 DSP将接收的高采样率数据保存到RAM中，同时将该高采样率数据抽样保存到独立的低采样率缓冲区，第二 DSP利用低采样率数据进行启动判据的计算，并记录满足启动判据算法的高采样率数据，并将该高采样率数据发送给CPU 插件。
7.根据权利要求6所述的行波测距与故障录波一体化的装置，其特征在于，高采样率为IMHz，对该高采样率数据的抽样率为IKHz。
8.根据权利要求6所述的行波测距与故障录波一体化的装置，其特征在于，低采样率缓冲区为256个。
专利摘要本实用新型涉及一种行波测距与故障录波一体化的装置，包括电压变送器、电流变送器，还包括录波接入插件、DSP插件、行波插件和CPU插件。录波接入插件内设置有模数转换器和光耦，用于将输入的模拟量电压信号、模拟量电流信号经模数转换器转换成数字量信号后，与光耦接收的开关量信号一起传送至DSP插件。行波插件分别与所述DSP插件和所述CPU插件相连接，由CPU插件进行行波分析。本实用新型在单台装置内部集成故障录波装置的功能和行波测距装置的功能，并综合分析行波测距装置和录波装置的测距结果，得出最优的测距结果，提高输电线路故障点定位的准确性和精度，缩短故障查线和故障修复时间。
文档编号G01R31/08GK202305731SQ20112042282
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者任俊, 卓露, 张小波, 张雁忠, 李国武, 段振坤, 陈奇 申请人:华北电网有限公司张家口供电公司, 武汉中元华电科技股份有限公司