学文网摘 要 在研究电网运行的过程中，故障录波信息数据是一项重要的关键数据，其对于向外进行和对于数据的共享都起到十分重要的作用。所以，建立起一个电网故障录波分析的系统，可以在电网出现故障问题时及时有效的分析出来并解决故障，对电网的安全正常运行具有重大意义。本文针对故障录波装置在满足智能变电站需求的基础上，结合现有技术条件，分析了故障录波装置的基本构成及各功能介绍和关键技术。
【关键词】故障录波 关键技术
电力系统故障录波器是研究现代电网的基础，也是评价继电保护动作行为及分析设备故障性质和原因的重要依据。性能优良的故障录波器装置对于保证电力系统安全运行及提高电能质量有重要的作用。故障录波信息数据是对事故进行分析和研究对电网的运行情况进行研究的主要依据和关键性的研究基础。在经济和科技高速发展的现代化社会中，要建立起科学的先进的电网故障录波分析系统，能够快速的进行分析处理，保证电网的正常安全运行工作，提高工作效率。
1 装置基本构成和功能分析
1.1 故障录波装置的构成
故障录波装置由管理单元、记录单元、采集单元三部分。该设备接入一个网络：接入过程层网络，接收合并单元提供的采样值数据，接收智能终端的断路器状态和保护装置发出的各类跳闸和告警信号。
1.2 故障录波装置各功能分析
1.2.1 管理单元功能
管理单元对应于故障录波器的报文分析模块，实现系统的人机接口，管理多台记录单元，管理单元既可以使用Windows操作系统，又可以使用Linux操作系统，基于安全的考虑，越来越多的变电站选择Linux操作系统来实现。主要包括：
（1）系统的组态及参数配置模块。
（2）系统状态监视模块，实时监视SV控制块、GOOSE控制块、PTP报文及其他网络报文等的总流量、断链、异常等统计信息，当满足设定条件的异常情况时，给出相应的告警条目。
（3）暂态数据检索及分析模块。
（4）网络报文***检测模块。
（5）网络报文检索及分析模块。
1.2.2 记录单元功能
记录单元对应于故障录波装置的报文记录模块，记录单元实现***解析、文件管理、MMS通信服务，时钟同步功能，是整套系统的核心单元。该单元与分析管理单元通信，将实时数据、统计分析结果等传送至分析管理单元进行展示，记录单元一般采用嵌入式操作系统来实现，目前主要用于Linux系统。包括：
（1）网络报文统计及记录模块；
（2）文件管理模块；
（3）实时通信服务模块；
（4）装置自检模块；
（5）参数***整定模块；
（6）对时及守时模块；
（7）故障录波模块。
1.2.3 采集单元功能
采集单元对应于故障录波装置的报文接收模块，采集单元提供采集通信接口，采集输入装置的SV、GOOSE、MMS镜像网络报文等，。采集单元一般利用DSP等CPU爱实现，不使用嵌入式操作系统。采集控制模块接收外部发送来的SV、GOOSE、PTP等网络报文，实时报文的高速高精度捕捉。
2 故障录波装置工作原理
录波数据记录方式分为连续数据记录和触发数据记录。连续数据的记录采用非故障启动的连续记录方式，对电流、电压、有功功率、无功功率、频率等电气量自装置投入运行后进行连续记录。触发数据记录是当电网或机组有大扰动时，装置自动启动，进入暂态记录过程。
录波启动判据包括：突变量启动元件、越线启动元件、慢变化启动元件、序分量启动元件、频率限值启动元件、频率变化率元件、谐波电压启动、触点量变化启动元件、手动和远方启动元件。
录波波形分析是故障滤波器的重要组成部分，通过分析软件能查看波形，支持通道选择、波形放大缩小等基本功能，同时进行常规分析、线路分析和发电机分析。
录波数据远传，故障录波装置设有工业以太网口，直接支持基于TCP/IP的联网，即节省了投资，又方便了分布式的厂站监控系统的集中管理，录波数据采用FTP服务器的型式远传至保护故障信息系统或技术管理部门，也可接入MIS网。通信采用断点续传技术，解决了庞大录波数据的传输问题。录波装置亦可采用103规约IEC61850规约，由以太网接口与监控系统相连。
3 关键技术实现
在智能变电站中，站控层、间隔层、过程层的通信网络中，充斥着SV、GOOSE、MMS、1588及其他规约或不能识别的报文，这些报文都要接入到网络报文分析记录装置中，由网络报文记录分析装置完整准确地记录这些报文并进行分析处理。特别是在网络压力较大时要保证不丢包、不跳变。完整准确的原始报文是网络报文记录分析装置稳定运行的基础。对于网络报文记录分析装置，应具备 MU数量不低于24个，GOOSE控制块个数不低于256个，网络数据流量不低于400Mbit/s的接收及处理能力。应具备连续SV记录24h以上，连续GOOSE记录14天以上、异常报文记录10000条以上的数据存储能力。针对这样的处理要求，网络报文记录分析装置的软件硬件设计上主要采取的技术措施包括：
（1）网络数据采集分布式设计。装置采用网络数据采集单元***设计，解决了额网络数据采集和数据深度处理硬件一体化设计商的电磁兼容、协调调度、散热等问题，使装置工作更稳定可靠。
（2）记录单元双核全嵌入式设计。记录单元采用全嵌入式设计方法，采用源码开放的Linux嵌入式实时操作系统，告诉双核CPU协调运算处理系统，极大提供了记录单元的数据吐吞能力，处理实时性和动态相应特性。
（3）数据压缩存储技术。采用先进的数据压缩存储技术，最大压缩可达到20倍，常规运行时压缩比在9倍左右。
（4）网络数据采集单元全嵌入式设计，无操作系统系统调度，保证数据处理能力及实时性，以及运行稳定可靠和抗干扰能力。
采取这些措施后，装置运行稳定性良好。当记录功能投入时，模拟量通道和开关量通道最大化配置，所以元件启动投入，装置启动并在大规模写入文件时，装置的CPU使用率控制在60%之内。
4 结束语
在智能变电站中，SV、GOOSE、报文取代了传统的交流量电缆，SV、GOOSE报文的异常有可能引起保护的误动或拒动，甚至电流系统的崩溃。SV、GOOSE报文的重要性可见一斑。对于故障录波器，不仅要求能够完整记录SV、GOOSE的原始报文，而且能够识别异常情况，给出报警，预防电力系统事故的发生。
参考文献
[1]付国新，戴超金，侍昌江，等.智能变电站故障录波系统设计与探索[J].电力自动化设备，2010，30（7）：131-133.
[2]杨永标，丁孝华，黄国方，等.基于IEC61850的数字化故障录波器的研制[J].电力系统自动化，2008，32（13）：58-61.
作者简介
韩东升（1980-），男，河南省鄢陵县人。现为河南立新监理咨询有限公司助理工程师，从事电力工程监理工作。
李峰瑞（1985-），男，河北省邢台市人。现为河南立新监理咨询有限公司助理工程师，从事电力工程监理工作。
作者单位
河南立新监理咨询有限公司 河南省郑州市 450000