智能故障錄波器的功能及應用分析

佛山睿豐能科技有限公司 石秀美

1 常規錄波器現狀及存在問題

1.1 采集方式方面

在常規變電站中，常規錄波器的采集方式方面需要專門的傳感器機箱做支撐，對采集到的數據信息模擬量信號做隔離采樣出來，數量和種類都根據變電站的不同而存在差異；調試和測試方面。常規錄波器在調試過程中，需使用通信測試軟件、模擬繼電保護測試儀、萬用表及錄波器等工具，需調測的裝置包括傳感器、保護裝置及保信子站或調度主站。

1.2 運行維護方面

常規錄波器針對數據區進行自動覆蓋的過程中，往往無法呈現出良好的運行效能，在系統的運行過程中往往出現連續性故障，在這樣的情況下進一步表明，在錄波方面可能出現失敗情況，甚至可能導致錄波器出現重大安全隱患。當多次故障相繼發生時，若誤按錄波器的復歸按鈕會使錄波相關數據信息被丟失，這時要針對錄波器進行暫停使用，同時也要針對顯示器或者鍵盤等進行有效重啟，在硬盤內部明確相關錄波文件，且可進行有效拷貝。

1.3 通信規約方面

傳統的故障錄波器在通信規約方面存在局限性，有這種類型的通信合約，在具體操作環節把信息點表作為重要支撐，確保不同系統可得到有效規約，在系統的可操作性和需求變化適應方面體現出應用的價值，同時在調度程序方面進行不斷的調整和優化，在滿足規約的基礎之上進行轉型升級。就通信規約來說，傳統錄波器采用的規約不統一，對傳統錄波器的應用造成很大限制。

2 智能錄波器的功能與相關單元

2.1 智能錄波器的功能

智能錄波器同時應用于智能變電站和常規變電站，可更有效的集成網絡記錄分析及可視化系統等相關內容，把相關單元進行充分融合形成一個集合體系，以此確保變電站可安全穩定的運行，使其功能得到充分體現。變電站智能故障錄波裝置由電源、CPU 系統、數據采集插件、背板總線和對時與告警模塊五部分組成。報文首先通過各種采集裝置接口接入錄波器，CPU 對采集數據進行流量統計、解碼、報文分析，如監測到數據存在異常則進行告警，正常報文則開始提取與錄波功能相關的數據，如數據符合啟動錄波判據則啟動錄波功能，并記錄相關的波形及開關量信息。

智能錄波器可呈現出眾多功能和應用價值，如在具體的操作過程中，可針對各類文件進行科學合理的配置和優化管控，在二次回路的故障診斷方面進行有效強化，定位故障的具體位置和相關根源，與此同時在信息交互方面也可呈現出良好的應用價值。同時在針對信息進行采集的過程中，針對采集的范圍進行拓展，同時匹配與之相對應的保護裝置和智能終端，這樣可在二次連接回路的作用下體現出保護控制系統的應用效能。

智能錄波器在具體操作過程中是以SCD 文件為基礎，通過更加直觀形象的方式確保變電站保護系統可更及時有效地反應具體運行情況，確保各類內容可向專業維護人員進行有效呈現，這樣可針對二次系統進行更精準的運維管理，對異常指標進行科學和梳理，同時在電網的事故分析方面進行有效加強，為故障的切實處理提供必要的決策參考。

智能錄波器可針對整體線路和主變壓器進行有效連接，同時在機電保護裝置方面進行安全防護，同時有針對性的收集和整理相對應的開關量和模擬量，對于整體信號轉換功能進行科學合理的評估判斷和故障檢測，以此為著手點進行功能強化。3/2接線方式下智能錄波器具有信號合并能力，可將邊、中開關電流合成線路電流。智能故障錄波器統一采用IEC61850通信規約，應用層協議映射到MMS。

2.2 智能錄波器管理單元

智能錄波器管理單元由錄波文件分析、網絡報文分析及結果展示、二次系統可視化、智能運維等相關功能模塊，在具體操作過程中通過二次系統可視化功能，這樣可呈現出設備的狀態監視功能，同時也可針對二次過程層光纖回路有效監視器，在故障的診斷評估和處理過程中可體現出故障的處理效果，在綜合分析的背景之下使其綜合效能得到充分體現。

管理單元支持接入變電站內所有采集單元以及保護裝置等二次設備，對自身信息進行建模，具備用戶權限管理功能，支持管理員根據需要設置某個用戶具有所有允許權限的某幾項的組合權限。管理單元具有二次系統可視化的性能可針對二次回路的故障進行相對應的定位和診斷，同時也可體現出監視預警的作用。

二次虛回路具有十分顯著的在線監視功能，在具體的操作過程中，利用更加形象直觀的圖像，針對變電站的相關回路構成和具體的運行狀態進行有效呈現，與此同時也要選定與之相對應的保護設備，以此對于自連接情況進行充分的呈現；過程層光纖回路在線監視功能能在過程層光纖回路上查看所對應的虛鏈路及虛鏈路的狀態、可充分結合保護裝置的具體運行情況以及異常告警信息，對于回路的具體故障進行有效診斷，并且定位故障的具體位置，然后進行行政效率應對和處理。

二次虛回路出現故障的情況下，要結合交換機以及保護裝置的具體情況，針對光纖接口的具體信息進行監視，同時明確異常指標、把握告警信息，然后全面深入的分析，結合分析結果進行有效應對和處理，同時也要結合所對應的過程層光纖回路，進行故障根源的探究和有效定位，然后利用生動呈現的形式，對于故障的具體位置進行有效明確；可視化展示網絡拓撲關系，在網絡拓撲圖上展示光纖回路狀態，當光纖回路發生故障時，能夠根據網絡鏈路物理拓撲關系，輔助定位故障點或故障區域，給出提示信息。

具備全站二次設備狀態監視總覽畫面，監視全站二次設備的告警狀態、動作狀態、通信狀態，并能實現二次設備狀態監視預警；在單臺保護裝置的狀態監視界面上能顯示裝置名稱、生產廠家、裝置版本等設備臺賬信息。能接收保護裝置動作、告警信息、狀態變位、監測信息、壓板狀態、定值區號、運行工況、裝置面板指示燈等各種信息并能可視化在線監視；能根據裝置異常告警等各類數據信息，明確故障的具體位置，然后結合智能終端的跳閘或者合閘的具體信息，體現出應有的診斷效果，與此同時對于故障的具體位置進行充分明確，然后針對異常情況給出相對應的處理建議。

具備保護裝置溫度和電壓等情況符合具體的要求和標準，同時對于各類數據進行監測統計和分析明確歷史數據的具體情況，進行精準有效的查詢，同時針對各類突變情況進行及時有效的預警，明確故障的根源，通過及時預警來針對各類保護裝置進行有效優化和完善。來源于相同一次設備的模擬量和開關量進行同源數據比對分析。

管理單元還具備智能運維管理模塊、信息管理和綜合分析、保護裝置接入、采集單元接入、信息存儲、與主站系統通信、設備與圖形建模、日志記錄、遠程維護等相關功能。

2.3 智能錄波器采集單元

采集單元的運行過程中要充分針對各類通信報文或信息進行及時采集和整合利用，然后通過錄播文件的形式對其生成相關報告，同時在網絡通信功能方面也可體現出良好的應用價值，在具體操作環節通過直流電壓回落，進一步融入智能錄播器的形式，這樣可針對開關進行有效隔離，同時可做好數據的采集分析和整理在數據記錄和傳播等方面體現良好的功能性。

具備與主站的遠程交互接口，可實現與遠端主站系統的信息交互。能記錄智能終端收到及輸出跳合閘命令的反饋信息。有獨立的DC/DC 變換器，電源模塊應設置監視回路，電源異常時閉鎖裝置并發出告警信號。具有在線自檢功能，如果某一個原部件出現不同程度的問題或者異常指標，對此，可充分明確損壞元件的具體位置，同時在不利的情況下充分定位相關故障，然后進行應對和處理。

采集單元具備上送定值、故障信息報告、告警、波形文件功能。能響應管理單元等裝置對設定時間段內錄波列表的召喚、異常報文列表的召喚，應能響應管理單元等裝置通過DL/T 860文件服務對錄波列表和異常報文列表內任一文件的召喚。采集單元有錄波啟動、裝置異常、裝置失電報警硬接點信號輸出；采集單元能對GOOSE、MMS、SV 報文進行實時分析。采集單元包含暫態記錄與穩態記錄功能，暫態記錄包括暫態錄波記錄與異常報文記錄，穩態記錄包括穩態錄波記錄與連續報文記錄。

采集單元具有足夠的啟動元件，在系統發生故障時可靠啟動，并具有記錄動作序號的功能。采集單元啟動錄播之后，可使故障信息報告得到有效明確并啟動相對應的采集單元，以此進行相對應的故障原件的分析處理和有效利用；采集單元能記錄電流、電壓、開關量，具有直流信號接入功能。

3 智能錄波的通信及應用

110kV 變電站智能錄波裝置按接入調度數據網II 區考慮。智能變電站智能錄波器站內通信模式示意圖如圖1所示，常規變電站智能錄波接入拓撲圖如圖2所示。

圖1 智能變電站智能錄波器通信示意圖

圖2 常規變電站智能錄波器通信示意圖

3.1 常規變電站的配置

110kV 常規變電站按配置1套智能錄波器考慮，含1面智能錄波管理單元屏、1面采集單元屏。采集單元應具備不少于96路模擬量（含4個直流母線電壓開入），192路開關量。管理單元屏含管理單元1臺，C 網交換機2臺（24電口，2光口，100/1000M 自適應交換機，不少于24路電口2路光口）。在最近的工程應用中，110kV 桂城變電站是常規變電站，主接線為單母線接線，主變2臺、110kV 線路2回。現在配置1套智能故障錄波器，含1面管理單元屏、1面采集單元屏（不少于96路模擬量（含4個直流母線電壓開入），192路開關量），安裝于主控室備用屏位。

3.2 智能變電站的配置

110kV 智能變電站配置1套智能錄波器，含1面智能錄波管理單元屏、不少于2面采集單元屏（按站內規模配置）。采集單元應具備不少于80路模擬量（含4個直流母線電壓開入），能接入不少于64個GOOSE 控制塊，經過挑選的GOOSE 信號不少于512路。管理單元屏含管理單元1臺，C 網交換機2臺（C1、C2網交換機各1臺）。110kV 變電站的110kV電壓等級（含線路、母聯、分段、旁路）、主變應分別設置獨立的采集單元。主變部分宜按每兩臺（組）變壓器設置一臺采集單元。

在最近的工程應用中，110kV 紅木變電站是新建的智能變電站，本期規模為主變1臺，110kV線路3回，單母分段接線。組網方式為常規采樣GOOSE 跳閘。現在配置1套智能故障錄波器，含1面智能錄波管理單元屏、2面智能錄波采集單元屏（每面屏采集單元不少于64路模擬量、GOOSE 信號512路），安裝于主控室備用屏位。其中一面采集單元屏用于#1主變及遠期#2主變間隔；另外一面采集單元屏用于110kV 線路間隔。

配置的智能錄波器由采集單元屏和管理單元屏等相關部位有小組成，在該系統中主要涉及相關網絡信息以及一次、二次設備等在其中也涉及故障的診斷和網絡記錄分析等相關內容，在智能化的運維管理方面體現處理好的運行價值，另外也可進行可視化的回路建模，進而確保變電站可在得到運維管理的基礎之上，使定位得到有效明確，把握故障的具體根源，然后應對和處理。