故障录波器

故障录波器（共8篇）

故障录波器 篇1

l 音响电源滤波器不能接功放么？音响电源滤波器就一定有电感性元件，从而在有些时候会导致大功率器材效果“缩水”么？无感滤波和有感滤波有些什么区别？ l 电源的相位接反了，有什么影响？

l 音响电源滤波器一定要接地线才可以使用么？

（若您只是喜欢音乐，喜欢享受音乐生活而没有怎么烧，看看下面这段)l “告别拖线板时代”不仅是针对发烧友，更是对喜欢享受音乐享受生活的朋友而言的！

电源污染是指什么？我家不会被影响吧？为什么要使用滤波器？

打个简单的比方：对于电器来说，电源就像上游的水源：如果家里的水源被污染了，任您用什么样的高档厨具也去不掉饭菜里的污水味，同理，如果电源受到了污染，上游的任何污染都会随着电流带到每一个用电器，导致“任何好器材的质量都会被埋没”。引用一位资深发烧友的话：“这电供给我们的音响系统时，就像我们身体里的血液受到外物的污染会引致生病，试想在这情况下，组合又怎能会靓声呢？”

由于现今用电环境复杂，电源中的杂波干扰噪声可谓越来越多，无处不在：雷电会在电网里面造成尖脉冲；附近人家装修用的各种电钻、木材切割机、打钉器、电动设备工作等都会造成干扰，噪声都会随着输配电线进入我们家中；附近工厂的电动机的启停会引起电网干扰，家中电吹风、各种电器（抽油烟机，冰箱，电扇，空调等）电动机启停等都会在电网引起杂波干扰及噪声，这些杂波干扰及噪声会严重影响Hi-Fi、AV音响系统的视听效果（例如电源喇叭有“噼噼波波”的声音）。至于您家受不受影响，您想想上面说的跟您家周围环境是不是有些相符合，就知道了。举个最贴近的例子：我家就住在上海一个新式居民楼盘，入住一年旁边40余栋楼的邻居们没有断过装修，我把设备绕过滤波器直接接在插线板上试试，结果高音带刺，小提琴细节被拧干。有的发烧友认为音响跟其它电器分开拉的线就应该没有问题了：这种方法对于电网里面的污染就不能消除哦。

音响滤波器就是针对目前的Hi-Fi、AV器材，因为使用了「污染电源」,而无法将器材的功能完全发挥出来而设计开发的产品，它可以有效地消除电网中的共模、差模干扰及噪声（即所谓的「净化电源」。下面有使用滤波器前后所得到的对比图，可以看到滤波器完全滤去了电波上的高频干扰，电波曲线变得流畅没有毛刺，可以使抑制杂波电流好，动态内阻变化低，输出电流相应快—转换为用试听效果的词语来表达就是可以使Hi-Fi、AV音响系统的音色通透，解析力高，音质表现宽阔，背景层次清晰，细节丰富，低频动态延伸好，从而使您欣赏到完美的高保真音乐和清晰的图像（因为家里机器多，我用朋友实验室里的示波器对争先的几个机型都试了试，滤波效果以3000型的最为稳定，无感专利型的比有感的波形更平滑）。音响电源滤波器就一定有效果么？

往往刚刚接触产品不久的发烧友们，总是将信将疑地问我这个问题，网上也有些朋友说“听不出来嘛！”除了用上面滤波前后的效果图来给大家做个有利的参考之外，我还要问问大家一个问题：在你终于下决心升级一副上千元的线材时，当你到朋友家听着他那套几千元的装备打造出来的效果时，是不是有人觉得好得不得了，有人却觉得好像效果也就那么回事呢？

其实有时候发烧，一发的是听力，二发的是感觉，效果好还是一般，是置于环境和自身的两重影响下的才可以讨论的。我们常听有发烧友说“这次比上次升级前的听起来细节更丰富了”“背景层次更清晰了”，这个除了听力外还有长期听音乐培养出来的感觉。有的发烧友可能因为家中原来电污染得比较厉害，接上滤波器后有“脱胎换骨”的感觉；而对于一些极品的器材只要能提高些效果，其实又何尝不是有“画龙点睛”的意境呢？好多朋友一掷千金换一条线，换一个接头，不就是追求的是这个么？发烧美就美在能够不断地追求完美，如果音质效果有很大的提高，不就更是超值了么？

同时，从更理性的角度来说，只是花一副好线材十分之一可能都不到的价钱再增加一个音响电源滤波器，从而使得音响效果能够得到更进一步的提高，那么从成本收益来说，音响电源滤波器的投资回报率就要远远超过很多其他器材。

音响电源滤波器不能接功放么？音响电源滤波器就一定有电感性元件，从而在有些时候会导致大功率器材效果“缩水”么？无感滤波和有感滤波有些什么区别？

答案是：可以接；不是；区别蛮大

在说音响电源滤波器能不能接功放前我要先说说无感音响电源滤波器：其实无感的音响滤波器很早就问世了，争先牌无感音响电源滤波器就享有国家实用专利：它的原理完全革新了传统使用电感原件限制频宽而达到滤去高频杂音的技术，因为争先的无感滤波器是采用晶体管滤波技术，整个滤波器没有采用一个电感器件，就更不存在感抗。由于无感抗滤波器对大电流变化无阻碍，也无延缓等影响，所以功放完全可以放心地接在无感电源滤波器上---这样前后级都使用通过无感滤波的电流，比只是前级使用滤波更使得音质更上一个台阶，因为这种方式完全隔开了电源污染.有了上面这段铺垫，再来说功放其实可以接在一些音响电源滤波器上（注意，这里的“一些”代表的是“无感滤波器”）。在我说这一段时，特别是说起“音响滤波器都不能接功放”是一种误区时，很多朋友一开始都有点不屑：那为什么网络上甚至一些商品卖家和“资深”发烧友都不这么认为？其实可以理解：在早期的音响电源滤波器使用的原理均是电感滤波，就连国外古河这个有名的老牌子也不例外。同时网络这个载体有时也无法排除过时的信息，原来的评论和帖子现在还是可以被人们反复点击，再一一相传，这使得若要改变早期形成的概念需要一段时间，不过我一贯坚持那条真理：是金子，它早晚会发光的。

对于有感和无感滤波器的差别：由于无感滤波原理的不同，无感滤波器可以使得抑制杂波电流更好，动态内阻变化更低，输出电流相应更快，音质表现更加宽阔，背景层次更清晰，细节更丰富，低频动态延伸更好。若滤波器内部有独立的直流稳压电源作为滤波供给，它可为晶体管滤波电路提供稳定的静态工作点，这可以使得滤波更加稳定，而这种技术在争先专利旗舰型3000型上也得以了实现（这跟外国顶级品牌比都是领先的，国内机子能够做到这样的技术领先，这一直使我很自豪。国产的机子又在价格上占有无可匹敌的优势：仅为外国同器材的六到十分之一，而且国内机在工艺也日趋完善，做工精细，这使得国产滤波器成为了我不二选择。再补充几句无感和有感在音质上影响的和选购上的区别：对于一些高烧族，配置好，喜欢音乐音域宽，功放推喇叭的要求高因而功率大，使用有电感原件的滤波器会在某些时候会感觉造成“缩水”，音质失真，那么你如果已经选择了有感的滤波器，就请只让音源过滤波，后级直接通墙上插头就可以解决--对于您们还是建议最好选用无感的滤波器，这样不仅可以完全不用担心影响，而且可以有更好的音质。对于很多只是想听听音乐，特别是只是想唱唱卡拉ok，偶尔放放碟的朋友们，若您对音域范围的要求不是非常之阔，或者功率后级及超低音消耗不是非常大，有感滤波方式滤波效果是不错的，选用有感的滤波器也没有网上说得那么玄乎：更何况唱卡拉ok本身还要一些延迟呢—不过使用无感的滤波器也不失为一种很好的选择，因为其实从价格上来说无感有感差别并不大，无感的滤波器不仅带来更不错的音质，更是为以后的升级留下了足够的空间。

关于上文提到的无感滤波器，主要是指这个专利：99241521.7，采用了Y电容和X电容滤波，没有用到电感。原理图如文中最后所附，电路其实很简单。采用了大量Y电容和一些X电容，对共模和差模干扰应该是有一些效果的，因为没有电感，对功放的瞬态供电是比较好的。但总体来仅仅只适合做功放滤波，因为没电感，滤波的性能是很差的，对其他产品就不大合适。APC的AV Surge由于需要过UL1449，LN对地漏电流不得超过0.5mA，因此不能加很多Y电容滤共模信号，主要靠MOV的寄生电容和共模电感。电源的相位接反了，有什么影响？

影响大大地！有的滤波器装有自动检测墙上电源相位是否接反的装置，一旦反了就会亮红灯，直到调整好为止---因为争先的滤波器就有自动检测电源相位的功能，很多买家（在没有开网店之前也经常遇见）被它弄得不耐烦----对于这方面请您一定要耐心一点点，因为电源的相位对音质有着至关重要的影响----这个你可以去网上淘淘看：有多少人在叫自己顶级设备音质怎么好像反而还没有一般的一套器材好，有的甚至非常的不怎么地。结果是反复拆装，请专家看，最后发现原因是出在自家电源相位是接反了。有一些办法可以检验自家墙壁上的插头相位有没有接反：可以参照李哥的有关电源的文章，上面教了很多办法，不过因为要用到电工的器材，像我这种只会换换保险丝的菜鸟，这些咚咚一般家中是不大有的，所以我对于可以自己检测相位的装备非常地满意----音响滤波的同时可以检测到相位是否正确，这对于性价比已经非常好的机子无疑是锦上添花。音响电源滤波器一定要接地线才可以使用么？

曾经在一个论坛上看到有发烧友说“音响电源滤波器一定要接地线才可以使用，否则就去搞个隔离变压器，阻抗反而小”，于是乎研究了一下滤波原理：不接地线不是不能使用，但是对于发烧友来说，音响电源滤波器接地使用的效果最好。因为电流对于音响的干扰分为两种：一种是共模干扰，一种是差模干扰。滤波时共模干扰是通过地线走掉的，而差模干扰则是通过电感原件（对于有感滤波器）或者晶体管（对于无感滤波器）滤掉的，在这两种干扰中差模干扰是主要干扰。隔离变压器相对来说的阻抗是蛮高的，效果反而要差些，选购时应该多比较内部设计图才是。“告别拖线板时代”不仅是针对发烧友，更是对喜欢享受音乐享受生活的朋友而言的！

故障录波器 篇2

北美电力可靠性公司(North American Electric Reliability Corporation)提出了一个关于建模、数据和分析的可靠性标准,其中关于发电机、励磁系统及原动机模型参数验证的标准为MOD26和MOD27[1]。该标准认为,为了使得电力系统安全运行及规划研究的结果具有可信度,必须定期(每隔5 a)进行常规的发电机、励磁系统、原动机与调速器模型验证和测试。该标准强化了机组参数定期测试的必要性和重要性。

当前有关于发电机系统参数的辨识方法,大多是在发电机离线的情况下,通过实验的方法,给发电机系统加入外部激励信号,记录发电机系统在此输入信号作用下的输出曲线,进而辨识出系统的参数[2,3,4,5]。文献[6-8]实现了基于现场阶跃实验的励磁系统参数辨识。文献[9-12]通过快速傅里叶变换(FFT)将时域信号转换到频域,再利用最小二乘法(LSM)原理辨识出励磁系统的模型参数。上述文献对于非线性环节的估计基本上均是基于经验公式进行。为了实现对非线性环节更准确的估计及辨识,文献[13-21]提出了基于遗传算法及蚁群算法的参数辨识。上述方法均是通过人为添加外部扰动信号并记录各个模块及系统的输出,然后通过曲线拟合的方式辨识出相应模块及系统的参数。该种方法的优点较明显,即可以对任意环节进行相应的测试,但也存在相应的缺点:

a.比较繁琐,且由于要人为地在系统的特定环节引入外加信号,可能会给机组带来一定的潜在伤害;

b.该实验只能在机组离线的方式下进行,因此会影响机组的正常运行;

c.机组某些参数在带载和离线运行时并不完全一样,通过实验方式获得的机组离线参数,相对于机组在线运行而言,只能是近似的,而更准确的参数应该是在机组在线运行状态下测试所获得的参数。

近年来,由于相量测量单元PMU(Phasor Measurement Unit)技术的发展,电气量的在线测量和记录技术已经比较成熟。文献[22]提出了基于PMU的功角测量的在线频率响应辨识方法,但当待辨识参数为同步电机的基本参数时,q轴参数的个数多于方程的个数,故存在解不能唯一确定的问题。文献[23]提出了基于PMU的励磁系统参数辨识,该方法通过PMU所记录的机端电压、电流及励磁电压、电流等电气量,建立发电机与励磁系统的解耦方程组,利用PMU所记录的电气量时间序列数据,对该模型进行辨识而得到励磁系统参数。该方法相对于通过实验来实现机组参数辨识的方法简单了许多。

由于PMU系统比较昂贵,且并非所有机组所在母线均装设相应单元,只是在关键机组及变电站处装设,所以若只单纯地依靠它的量测数据,很难实现所有机组参数的在线测试。而每台机组均装设故障录波器DFR(Digital Fault Recorder),当它感觉到系统发生故障时,就自动把故障发生前后一段时间该台机组的所有电气量以毫秒级频率记录下来。因此,本文提出基于DFR的机组参数在线参数辨识方法,以实现所有机组参数的测试。

1 基于DFR的机组参数辨识过程

1.1 DFR简介

DFR在电力系统或机组发生故障或振荡时自动记录装置安装处的各种信息。安装在网络节点中的DFR,记录包括节点电压、电流、有功功率、无功功率及系统频率在系统波动期间的变化全过程;而安装在发电机节点处的DFR,记录包括机端电压、机端电流、有功功率、无功功率、机组转速、励磁电压和励磁电流等相关数据在系统波动及机组故障期间的变化全过程。所记录的数据主要用于故障后对事故原因的分析。

录波器主要包括采集模块和管理分析模块。采集模块主要完成录波数据的采集、分析计算、录波启动判别等;管理分析模块主要完成数据的记录、分析和管理,故障类型分析,故障定位和故障再现等功能[24,25]。装置的原理框图如图1所示。

图1中的核心控制器通过对故障前后各种电气量的变化情况进行分析和比较,判断系统是否发生故障,从而决定是否启动数据的记录过程。故障录波器的采样频率一般在1~10 k Hz之间,并且采用分段记录方式:记录扰动前的状态数据不少于0.04 s;扰动初期数据记录不少于0.1 s;扰动中期数据记录不少于1.1 s。

1.2 基于DFR的参数辨识流程

发电机系统包括发电机、励磁系统、原动机及调速器,各模块之间的调节和控制关系可以用图2表示。

当DFR把系统扰动(或故障)期间机组的所有相关参数记录之后,依据图2所示的各个模块之间的关系,以各个模块待辨识参数为控制变量,分别建立各个模块的数学模型,采用优化和数据匹配的方式,得到各个模块待辨识参数。其过程如图3所示。

2 用于机组参数辨识的子系统建模方法

2.1 发电机模块

相关变量符号说明如下:ra为定子绕组电阻;xd、xq为d轴、q轴同步电抗;x′d、x′q为d轴、q轴暂态电抗;xd″、xq″为d轴、q轴次暂态电抗;τ′d0、τ′q0为d轴、q轴暂态开路时间常数;τ″d0、τ″q0为d轴、q轴次暂态开路时间常数;ed′、eq′、ed″、eq″为d轴、q轴的暂态电势和次暂态电势;ω为机组转速;Efd为励磁电压;φd、φq为d轴、q轴磁链;ut、ud、uq为机端电压、机端d轴电压、机端q轴电压;it、id、iq为机端电流、机端d轴电流、机端q轴电流。

对于发电机而言,待辨识的参数包括ra、xd、xq、x′d、x′q、xd″、xq″、τ′d0、τ′q0、τ″d0、τ″q0。描述发电机动态过程的微分代数方程组是7阶Park方程组;输入数据是机组转速ω、励磁电压Efd、机端d轴电流id、机端q轴电流iq;输出数据是机端电压ut。它们的关系如图4所示。

故障录波器实际测量到的是a、b、c三相机端电流it及电压ut,并不是机端d轴、机端q轴电流(id、iq);所以,首先要对测量到的机端电流进行如下的abc-dq坐标变换(机端电压的变换与之类似),即:

下面给出发电机的7阶Park方程组。

定子绕组电压方程:

定子绕组磁链方程:

转子绕组电压平衡方程:

把式(4)中的方程化为差分方程,并令y向量包括ed′、ed″、eq′、eq″;x0为待辨识参数向量,包括xd、x′d、xd″、xq、x′q、xq″、τ′d0、τd0″、τq0′、τq0″;u0表示输入向量,包括id、Efd、iq。相应的差分方程组可以表示为:

由式(5)可以求得y,然后把y代入式(2)、(3),并化简,得到:

其中,xgen代表待辨识参数,包括ra、xd、xq、x′d、x′q、xd″、xq″、τ′d0、τ″d0、τ′q0、τ″q0;ugen代表输入量,包括id、iq、ω、Efd。把式(6)代入式(7),并化简,得到如式(8)所示的机端电压ut与待测量xgen及输入ugen之间的关系。

当xgen为估计值时,结合相应的ugen,即可求得相应的输出。

2.2 励磁系统模块

对于实际的励磁系统,其型式及结构众多。本文以BPA软件所能处理的11种模型(包括FA、FB、FC、FD、FE、FF、FG、FH、FJ、FK、FL)作为辨识对象。下面以FA型励磁系统的建模为例说明建模过程。FA型励磁系统传递函数框图如图5所示。

根据图5所示的传递函数框图,在Us信号能够量测或算得之后,分别写出每一个环节的微分方程,再离散化为代数方程,最后将各个环节的代数方程联立,就获得了励磁系统的数学模型。

在图5的串联校正环节中,u1代表输入;y1代表输出;令x1代表待辨识参数,包括τb、τc。将传递函数化为微分方程:

式(9)经差分及化简之后,可以表示为:

在图5的功率放大环节中,y1代表输入;ur代表输出;令x2代表待辨识参数,包括τa、Ka、Uamax、Uamin。将传递函数化为微分方程:

式(11)经差分及化简之后可以表示为:

在图5的并联校正环节中,Efd代表输入;Uf代表输出;令x3代表待辨识参数,包括τf、Kf。将传递函数化为微分方程:

式(13)经差分及化简之后可以表示为:

在图5励磁机与饱和环节中,ur代表输入;Efd代表输出;令x4代表待辨识参数,包括τe、Ke、Se。将传递函数化为微分方程:

式(15)经差分及化简之后可以表示为:

将式(10)、(12)、(14)、(16)联立,化简可得:

式(17)中,x5代表励磁系统中所有待辨识参数,包括τb、τc、Ka、τa、Kf、τf、Uamax、Uamin;u2代表励磁系统输入量,包括id、iq;当x5为其估计值时,结合u2,由式(17)即可求得。

需要指出的是,在PSS出口信号Us可以测得的前提下,上述励磁模型中的所有参数均是可辨识的,限于篇幅,略去其证明。

2.3 原动机与调速器模块

本文以IEEE 1981版GS型调速器模型和TA型原动机模型的建模为例说明其建模过程。传递函数框图分别如图6、图7所示。以下的推导基于P0信号可以量测得到。

下面分别对图6调速器每个环节进行建模。

在图6的模块1中,u3代表输入,即为ω;y2代表输出;令x6代表待辨识参数,包括τ1、τ2。将传递函数化为微分方程:

对上式进行差分,然后化简得到:

在图6的模块2中,y3代表输入,y3=P0-y2-Pgv,其中P0为初始有功功率,Pgv为调速器的输出;y4代表输出。将传递函数化为代数方程:

式(20)可简写为:

在图6的模块3中,y4代表输入;y5代表输出;令x7代表待辨识参数,包括τ3。将传递函数化为代数方程:

它可以表示为:

在图6的模块4中,y5代表输入;y6代表输出;令x8代表待辨识参数,包括Pup、Pdown。将传递函数化为代数方程:

它可以记为:

在图6的模块5中,y6代表输入,y7代表输出。将其传递函数化为微分方程:

将其进行差分并化简之后,可以表示为:

在图6的模块6中,y7代表输入;Pgv代表输出;令x9代表待辨识参数,包括Pmax、Pmin。与其相对应的函数为:

它可以表示为:

至此,调速器每个环节已分别化为微分或代数方程。将式(19)、(21)、(23)、(25)、(27)、(29)联立,写出调速器输入量ω与输出量Pgv函数关系式,得:

其中,u3代表调速器输入量ω;x10代表调速器中所有待辨识参数,包括τ1、τ2、τ3、Pup、Pdown、Pmax、Pmin;Pgv代表调速器的输出量。

对于图7所示的原动机传递函数框图,仅有一个环节,其相应的传递函数为:

将其进行差分并化简之后,可以表示为:

把式(30)代入式(32),可得:

其中,x12代表原动机与调速器系统中所有待辨识参数,包括τ1、τ2、τ3、Pup、Pdown、Pmax、Pmin、τch;u3代表输入量ω;Pm代表输出量。从式(33)中就可以得到输入量ω与输出量Pm的函数表达式。当x12为其估计值,结合u3,由式(33)即可求得输出量。

与励磁系统类似,在其参考值P0可以确定的前提下,上述原动机调速系统模型中的所有参数均是可辨识的,限于篇幅,其公式推导略。

3 基于优化技术的机组参数辨识

3.1 参数辨识策略

若把分别用式(8)、式(17)及式(33)表示的发电机模块、励磁系统模块及调速器模块等的输入/输出关系中的待辨识参数用向量x表示,输入变量用向量u表示,输出变量用向量z表示,输入和输出之间的关系用函数f(·)表示,则其关系可记为:

对于N对DFR数据(为保持一定的冗余度,N是待辨识变量数的1.5~3倍),若对于每一输入u,待辨识变量估计值记为,估计输出为,则辨识问题即为求如式(35)所示的最优x:

因此本文提出如下的辨识策略:

步骤1 k=0,给定ε;

步骤2对于由DFR记录所得的输入u,待测量当前估计值为,基于式(34),即可获得当前辨识输出;

步骤3计算与实际输出z(k)的差为Δz(k)。若|Δz(k)|<ε,获得了待测值的最优估计值,算法结束,否则基于优化技术,对于当前待测量估计值进行调整,获得其新值;

步骤4 k=k+1,转向步骤2。

上述辨识策略的过程如图8所示。

对于图8中的优化算法,本文采用基于速度位置搜索模型的粒子群优化(PSO)算法。

3.2 PSO算法简介[26]

PSO算法的思想是将每个个体看作是在D维搜索空间中的一个没有重量和体积的粒子,每个粒子代表搜索空间的一个候选解,所有的粒子都有一个由优化问题决定的适应值,及粒子飞行方向和距离。在给定误差阈值,迭代次数上限,惯性权重w,学习因子c1、c2,以及相互独立的随机数r1、r2等相关参数之后,通过迭代不断地更新粒子的位置和速度,使得目标函数达到给定的误差阈值或者迭代次数到达给定迭代次数上限,而得到最优解。

4 应用实例

本文应用上述辨识方法,利用天津大港电厂某一台发电机的DFR数据进行了相应的机组参数辨识计算,以验证算法的正确性。

大港电厂的DFR所记录的数据包括:三相定子电压和电流;三相有功和无功功率;频率;励磁电流和励磁电压。

2006年7月,大港电厂1号机组励磁系统发生TV一次侧断线,最终导致机组解列。DFR记录此次事故的整个过程,该记录中的数据经过标幺转换之后波形如图9—11所示,图中,纵坐标均为标幺值,分别为机端电压ut、有功功率P、励磁电压uf。

大港电厂1号机组的发电机采用7阶模型;其励磁系统模型为BPA程序中的FU类模型。

在本文算例的辨识过程中,为了使得辨识结果具有推广性,用于辨识的输入输出数据对均保持3倍的冗余度,即为待辨识参数的3倍。辨识优化过程的各参数初值为制造产家提供的数值。试验机器配置如下:CPU,1200 MHz;RAM,376 MB。

该算例的PSS出口信号根据大港电厂的建议,因其结构及参数多年不变,采用DFR的录波信号算得。采用本文上述辨识方法所辨识得到的发电机参数、励磁系统参数以及厂家提供的参数,分别示于表1、2中(皆为标幺值)。其中辨识平均值表示连续辨识10次之后,所得到的平均值,作为辨识的最终结果;,其中n为相应参数辨识的次数,xi为相应参数第i次辨识结果(i=1,2,…,n),为这n个辨识结果的平均值。从表1及表2结果可以看出,辨识结果的平均差和方差都较小,故辨识结果的稳定性较高。

从表1的参数对比可以看出,最大的差别达到21.1%(如参数τd0″);而表2中的参数对比,最大的差别达到21.7%(如参数Kc)。因此,可以看出辨识之前及辨识之后参数具有明显的差别。在误差为10-3数量级时,辨识一次的时间平均是1 s。因此,本文的算法具有较快的计算速度。

分别将经辨识得到的参数、厂家提供的初始参数,代入相应的励磁系统及发电机模型,分别得到经辨识之后的机组机端电压输出和厂家参数未辨识输出,并与相应的实测数据画在同一图中进行对比。发电机系统参数的辨识对比结果如图12所示,输入数据是机组转速ω、励磁电压Efd、机端d轴电流id、机端q轴电流iq;输出数据是机端电压ut。

励磁系统的辨识对比结果如图13所示,输入是机端d轴电流id、机端q轴电流iq;输出数据是励磁电压Efd。

将发电机模块与励磁系统模块综合起来视为一个整体(此处称之为整体系统),即以励磁系统的输入为输入,以机端电压为输出,并分别利用厂家给的参数所做出的输出(即未辨识输出)和实测曲线进行对比,其对比曲线如图14所示。

从图12—14可以看出,采用经过辨识后的参数,其仿真输出的结果明显更加接近实测曲线;从而表明由辨识所获得的参数更加接近于实际参数。

需要指出的是,因大港电厂无法提供原动机及调速器传递函数中相关参数的出厂或试验参数,故本文无法进行相应的辨识。因其辨识过程与励磁系统及发电机模块的相关参数完全一样,因此,只要有相应参数的初始值,预期采用DFR录波一样可以完成其辨识,并能取得与励磁系统及发电机系统类似的辨识效果。

5 结论

本文提出了基于DFR的机组参数辨识方法。该方法采用DFR所记录的有关机组电气量,通过数学建模及优化,无需现场试验即可实现对机组系统所有参数的辨识。该方法具有辨识精度高且实际应用方便的优点,因此,具有较强的工程实际推广价值。

摘要：提出基于故障录波器(DFR)的机组参数辨识新方法,采用DFR所记录的有关机组的量测量,通过对发电机子系统、励磁子系统、调速及原动机子系统等所有子系统进行数学建模,获得各子系统输入、输出及待测量之间的函数关系。采用基于粒子群的调节优化技术,对所有待测量进行迭代调整和优化,使得模型输出逼近实际输出。该方法无需进行现场试验,仅基于DFR记录数据即可实现机组各子系统所有参数的辨识。算例表明该方法具有辨识精度高、计算速度快且实际应用方便的优点。

电站故障录波系统设计 篇3

关键词：故障录波；数据采集；TMS320C6713；ADS7864

中图分类号： TM935.39 文献标识码： B 文章编号： 1673-1069（2016）32-180-2

0 引言

本文主要介绍了基于DSP芯片的故障录波器数据采集卡的硬件开发、数据传输原理，并对其主要性能指标作了介绍。

1 基于DSP的数据采集系统概述

数据采集系统的基本原理是把接收到的模拟信号转换为数字信号，然后再将数字信号传送给计算机进行处理、显示和存储。基于DSP的数据采集系统能进行高精度、高速度采样与实时分析，实现从强背景噪声中拾取微弱信号以及在一定的频带内对被测信号进行采样等。由于本采集卡将要应用到电力系统精确故障定位这样实时性很高的场合，因此我们要设计专门的硬件方案：①A/D采集单元；②DSP处理单元；③高速输出单元。为了获得高速的采集速度，那么就应该注重提高每一部分的速度。

2 数据采集卡的设计要求及性能指标

2.1 主要技术指标

①模拟量通道：采样率100kps，36路5V差动输入（交流量），12bitAD，可选信号隔离，36路同步采样，128点RMS计算累积误差小于50mV（1%）；

②开关量通道：8路继电器输出，64路开关量输入，带光电隔离；

③采用GPS时钟同步；

④通过PCI总线与工控机进行数据交换；

⑤满足36路模拟量及相应的开关量的数据的存储要求。

2.2 该数据采集卡的优点

①采集路数较多，包含36路模拟量输入和64路开关量输入；

②采集速率高，通道数多。采集速率100kHZ；

③采用了高速DSP芯片；

④智能控制，能够在线改变采样速率。

3 数据采集卡的硬件设计

本数据采集卡采用型号为TMS320C6713的DSP芯片，具有速度高、可靠性强、具备良好的扩展能力，其采样率可自动调节。

数据采集卡的总体框图如下。包含信号调理与模数转换（A/D）部分、中央处理单元（DSP）、数据存储部分、与工控机的通信部分等。（图1）

硬件说明如下。

3.1 DSP芯片

TI的高性能32位浮点数DSP芯片TMS320C6713（PYP），提供16位外部数据总线，片内集成256kB SRAM，可灵活地外扩SDRAM，SRAM，Flash ROM等多种类型的存储器芯片。在150M Hz的时钟频率下，能够实现1200MIPS/900MFLOPS的定点和浮点运算。其HPI接口可灵活地同PCI控制器进行连接。集成2个32位定时器，其时钟和PLL单元提供4路不同频率的时钟输出，3路可由管脚引出，便于全系统使用统一的时钟同步运行。

3.2 SDRAM

采用128Mbit的同步DRAM芯片，MT48LC8M16A2-75，使用一块芯片即可实现8M×16的存储器配置，有效地节省了电路板的面积。

3.3 Flash ROM

使用一片Am29LV160D实现1M×16的存储器配置，可使用DSP开发系统在线对该芯片进行编程操作。

3.4 PCI橋接控制器

使用PCI2040作为主机和数据采集卡DSP局部总线的桥接控制器，它允许DSP局部总线以50MHz的频率高速运行。

3.5 模拟量通道

使用TLC4502对输入模拟量进行调理放大后，采用12bit，500kps的A/D转换芯片ADS7864进行同步数据采集。ADS7864进行一次AD变换所需时间为2μs，一次转换2路通道，完成6路模拟量的采集需6μs。在采用6芯片并行同步采样的条件下，进行一次36路模拟量采集的时间不大于10 μs，系统可以100kps的速率进行采样。在最大采样速率下，每周波可采2048点。单次采样采集精度为1LSB，在对128点RMS运算的累积误差小于50mV（1%）。

3.6 开关量通道

提供64路开关量通道，4路开关量动作可触发DSP中断。系统每100 μs或每采集一次模拟量对开关量扫描一次。提供8路继电器输出，通过信号隔离板驱动外部220V继电器。

3.7 GPS时钟同步

采用GARMIN GPS25 LVS接收GPS卫星信号，其秒脉冲输出触发DSP NMI中断同步DSP内部定时器TIMER0，控制模拟量的同步采集。GPS报文通过异步串行口TL16C550BN传送到DSP数据采集卡，DSP提取时间后作为所采数据的时标。

3.8 地址译码及系统控制

由3-4片G22V10完成。亦可选用CPLD器件，这样一片即可实现全部译码和控制工作，但需要一套开发系统。

3.9 电源及复位电路

使用LTC3413芯片由3.3V降压提供TMS320C6713（PYP）核心所需的1.2V电压，3.3V电源由PC机主板提供，采集卡所需的5V逻辑电源由另外的开关电源提供，采用12V电源经线性稳压电源芯片7805降压后输出5V电源供给模拟量采集部分。采用TPS3110E12芯片对DSP核心和I/O电源进行监测。

3.10 36路模拟量经过信号调理TLC4502

将+5V或-5V的电压转换为0～5V；起到调幅，电平移位的作用。

3.11 总线驱动

①增强驱动能力。

②电平转换：5V与3.3V之间的转换。

3.12 74164245

将持续的电平转换为脉冲，避免一路信号长期占用总线，DSP一次只能读取16位的信号，64路信号需要分4次读取，可以说这64路开关量是通过这个芯片控制分时占用总线。

3.13 中断逻辑生成

有些时候开关量发生了变化或者其他原因，我们可以由此生成中断，要求DSP停止读写操作。实际上由于要求是每1ms 采一次数据，所以我们的这部分的功能可能用不上。

3.14 74573锁存器

将脉冲转换为持续电平，因为信号在总线上出现的时间极短，而进行继电器输出及其驱动或者使二极管亮灯等这是需要一定时间的，所以必须利用74573将这一时刻的信号锁存。

采集卡还可以实现8路继电器输出及其驱动，以及状态指示输出。

4 数据的传输

该数据采集卡本身并不能保存采样数据，它通过通信接口（PCI总线）将需要保存的数据发送给工控机，工控机将数据存储在其大容量硬盘上。

利用TMS320C6713上的并行端口（HPI）可以很方便地和上位机进行无缝接口，其接口的主控权由上位机掌管。

PCI2040负责为TMS320C6713与PCI之间提供无缝接口（兼容PCI局部总线规范2.2版本）。PCI2040提供了到DSP芯片HPI接口的无缝连接，因此减少了同PCI9054连接所需要的一些逻辑转换环节，这就简化了后续的编程工作。

PCI2040与TMS320C6713之间的接口电路如下图：

参 考 文 献

[1] 锁小军，孙超图.故障录波器简析[J].陕西水力发电，2000，6（1）：32-35.

[2] 孙淑东.电力系统故障录波装置使用中的几个问题[J].继电器，2000，28（8）：59-61.

[3] 王哲，焦彥军.高性能故障录波器的设计方案[J].电力自动化设备，23（3）

[4] 王念旭，等.DSP基础与应用系统设计[M].北京航天航空大学出版社，2001，8.

[5] “TMS320C6713 FLOATING一POINT DIGITAL SIGNAL PROCESSOR，.TexasInstrument，2003.

[6] “PCI2040 PCI-DSP Bridge Controller data manual”，Texas Instrument，1999 J.Degens

[7] “TMS320C6000 EMIF to External Flash Memory”，Texas Instrument，2002.

[8] 李连昌.微机型故障录波器综述[J]. 电力情报，1996，1.

数字滤波器调研报告 篇4

一、数字滤波器

数字滤波器由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理，以达到改变信号频谱的目的。数字滤波器对信号滤波的方法是：用数字计算机对数字信号进行处理，处理就是按照预先编制的程序进行计算。数字滤波器的原理如图所示，它的核心是数字信号处理器。

二、数字滤波器发展背景

随着信息科学与计算技术的迅速发展，数字信号处理的理论与应用得到飞跃式发展，形成了一门极为重要的学科。不仅如此，它还以不同的形式影响及渗透到其他的学科中去。不论是国民经济或者是国防建设都与之息息相关，紧密相连。

我们现实生活中会遇到多种多样的信号，例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、控制信号、气象信号、地震勘探信号、机械振动信号、遥感遥测信号等等。上述这些信号大部分是模拟信号，也有小部分是数字信号。模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化(采样)和幅度上的离散化(量化)，这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是用数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列；而图像

信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个二维离散空间序列。信号处理的目的一般是对信号进行分析、变换、综合、估值与识别等。如何在较强的噪声背景下提取出真正的信号或信号的特征，并将其应用于工程实际是信号处理的首要任务。根据处理对象的不同，信号处理技术分为模拟信号处理系统和数字信号处理系统。数字信号处理(Digital signal Processing，DSP)与模拟信号处理相比有许多优点，如相对于温度和工艺的变化数字信号要比模拟信号更稳健，在数字表示中，精度可以通过改变信号的字长来更好地控制，所以DSP技术可以在放大信号的同时去除噪声和干扰，而在模拟信号中信号和噪声同时被放大，数字信号还可以不带误差地被存储和恢复、发送和接收、处理和操纵。许多复杂的系统可以用高精度、大信噪比和可重构的数字技术来实现。

目前，数字信号处理已经发展成为一项成熟的技术，并且在许多应用领域逐步代替了传统的模拟信号处理系统，如通讯、系统控制、电力系统、故障检测、语音、图像、自动化仪器、航空航天、铁路、生物医学工程、雷达、声纳、遥感遥测等。

数字信号处理中一个非常重要且应用普遍的技术就是数字滤波。所谓数字滤波，是指其输入、输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号所含的频率成分的相对比例或滤除某些频率成分，达到提取和加强信号中的有用成份，消弱无用的干扰成份的目的。数字滤波与模拟滤波相比，有精度高、可靠性高、灵活性好等突出优点，可以满足对幅度和相位的严格要求，还能降低开发费用，缩短研制到应用的时间，在很多领域逐步代替了传统的模拟信号系统。

数字滤波器，在数字信号处理中有着广泛的应用，因此，无论是在理论研究上还是在如通讯、HDTV(高清晰度电视)、雷达、图象处理、数字音频等实际应用上都有着美好的技术前景和巨大的实用价值。

三、国内外发展状况

数字滤波器精确度高、使用灵活、可靠性高，具有模拟设备所没有的许多优点，已广泛地应用于各个科学技术领域, 例如数字电视、语音、通信、雷达、声纳、遥感、图像、生物医学以及许多工程应用领域。随着信息时代数字时代的到来，数字滤波技术已经成为一门极其重要的学科和技术领域。以往的滤波器大多采用模拟电路技术，但是，模拟电路技术存在很多难以解决的问题，例如，模拟电路元件对温度的敏感性，等等。而采用数字技术则避免很多类似的难题，当然数字滤波器在其他方面也有很多突出的优点，这些都是模拟技术所不能及的，所以采用数字滤波器对信号进行处理是目前的发展方向。关于数字滤波器的研究，在40年代末期就有人研究过它的可能性问题，在50年代也有人在研究生班讨论过数字滤波的问题。直到60年代中期美国科学家库利、图基总结前人的研究成果，经过长期的研究，才开始形成了一套完整关于数字滤波器的正规理论。在这一时期，各种各样的数字滤波器原理结构和特性被提出，并且出现了各

种数字滤波器的逼近方法和实现方法，对递归和非递归两类滤波器作了全面的比较和分析。数字滤波器经历了有限冲激响应（FIR）和无限冲激响应（IIR）关系的认识转化过程。当利用快速傅利叶变换（FFT）来实现卷积运算的概念被提出之后，发现高阶有限冲激响应滤波器也可用较高的运算效率来实现，因此使得人们对高性能的有限冲激响应滤波器的设计方法进行了大量的研究分析，从而出现了此后数字滤波器设计中频域方法与时域方法的局面。

我国在DSP技术起步较早，产品的研究开发成绩斐然，基本上与国外同步发展，而在FPGA方面起步较晚。全国有100来所高等院校从事DSP&FPGA的教学和科研，除了一部分DSP芯片需要从国外进口外，在信号处理理论和算法方面，与国外处于同等水平。而在FPGA信号处理和系统方面，有了喜人的进展，正在进行与世界先进国家同样的研究。比如西北工业大学和国防科学技术大学的ATR实验室采用了FPGA可重构计算系统进行机载图像处理和自动目标识别，主要是利用该系统进行复杂的卷积运算，同时利用它的可变柔性来达到自适应的目的。北京理工大学研究利用FPGA提高加解密运算的速度，等等。

随着我国科学技术的快速发展，国内有很多专家教授在数字滤波领域展开长期的深入研究，如天津大学的王兆华教授、山东大学的赖晓平教授等。无论是在理论方面还是在工程技术领域，都有很多科研成果。因而数字滤波器不断应用在各行各业里，我国现有滤波器的种类及应用技术己基本上满足现有各种电信设备需求。从整体而言，我国无源滤波器发展比有源滤波器迅速，而数字滤波器比模拟滤波器的发展较缓慢。

关于数字滤波器理论研究的发展也带来了数字滤波器在实现上的空前发展。20世纪60年代起，由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器的发展上了一个新台阶，朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉等方向努力，其中高精度、小体积、多功能、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向，导致数字滤波器、RC有源滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展。到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成己被研制出来并得到应用，90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。

故障录波器 篇5

虚拟仪器课程设计

报告

题 目：双通道虚拟示波器 姓 名：杨玉志 学 号：1067106202 班 级：10自动化2班 指导教师：肖俊生

内蒙古科技大学课程设计说明书

目录

一、引言…………………………………………………………………3

二、设计要求……………………………………………………………3

三、设计思路……………………………………………………………3

四、设计过程……………………………………………………………3

1、双通道虚拟示波器前面板的设计……………………………………3（1）波形图………………………………………………………………4（2）确定（开始）、停止和退出按钮及其属性设置……………………4（3）X（时间）、Y（幅值）轴调整旋钮及其属性设置………………6（4）水平指针滑动杆（通道选择）及其属性设置……………………7(5)前面板的整体设计…………………………………………………8

2、双通道虚拟示波器程序框图的设计…………………………………8（1）系统开始、停止和退出运行模块的设计…………………………8(2)信号的采集和读取模块的设计……………………………………9(3)通道选择模块的设计………………………………………………9(4)示波器显示时间和幅值调节模块设计……………………………9(5)示波器程序框图的整体设计 ……………………………………10

五、测量结果显示 ……………………………………………………10

六、心得体会 …………………………………………………………11

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基于LabVIEW2013的双通道虚拟示波器设计

一、引言

虚拟仪器(VI-Virtual Instrument)是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过友好的图形界面操纵计算机，就像在操纵自己定义，自己设计的单个仪器一样，从而完成对被测量的采集、处理、分析、判定、显示、数据存储等。在这种仪器系统中，各种复杂测试功能、数据分析和结果显示都完全由计算机软件完成，在很多方面较传统仪器有无比巨大的优点，如使用灵活方便、测试功能丰富、价格低廉、一机多用等，这些使得虚拟仪器成为未来电子测量仪器发展的主要方向之一。

二、设计要求 使用虚拟仪器软件

LabVIEW2013设计一个双通道虚拟示波器，可实现的功能如下：运行、停止；显示两路波形；X、Y轴可调整；单通道、多通道显示模式，运算模式(两通道相加、两通道相减等)；可测量频率、周期、幅值、上升时间、占空比等参数；所有功能必须通过硬件板卡PCI-6221来实现。

三、设计思路

虚拟示波器是由信号调理器，PCI总线的数据采集卡组成的外部采集系统加上软件构成的分析处理系统组成。被测信号送到信号调理电路，进行隔离、放大、滤波整流后送数据采集卡进行A/D转换，最后由控制软件对测试信号进行数据处理，完成波形显示，参数测量等功能。

四、设计过程

1、双通道虚拟示波器前面板的设计

运行软件LabVIEW2013，新建一个VI文件，先进行前面板的设计。鼠标 右击空白处，在控件里边依次选择波形图，确定按钮，停止按钮，旋钮，水平指针滑动杆控件放在前面板上。为了满足设计要求，考虑到各个控件的参数和物理特性对图形显示的影响，将其属性分别进行设置，例如对最大值和最小值的设置，对外观的设计等。如下所示：

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（1）波形图：

（2）确定（开始）、停止和退出按钮及其属性设置：

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（3）X（时间）轴调整旋钮及其属性设置：Y（幅值）轴调整旋钮及其属性设置：

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（4）水平指针滑动杆（通道选择）及其属性设置：

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（5）前面板的整体设计

在不影响双通道虚拟示波器正常工作的前提下，为了使前面板的设计美观大方，将各个控件进行合理地布局，其整体结构图如下：

2、双通道虚拟示波器程序框图的设计：

（1）系统开始、停止和退出运行模块的设计

示波器程序开始运行由条件结构来实现，在程序框图面板上右击，在结构中选择条件结构，如下图所示：

示波器程序停止运行由While循环条件来实现，如下图所示：

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示波器程序退出运行由最外层While循环条件来实现，如下图所示:

（2）信号的采集和读取模块的设计

此模块中时钟采样方式设置为连续采样，如下图所示：

（3）通道选择模块的设计

示波器各通道的选择均由条件结构来实现，如下图所示： 通道AB: 通道A：

通道B：

（4）示波器显示时间和幅值调节模块设计

如下图所示：

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（5）示波器程序框图的整体设计：

五、测量结果显示

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六、心得体会

示波器测电容设计性实验教案 篇6

指导老师：钟双英

教学目的

1、进一步熟悉数字示波器的主要技术性能与使用并利用示波器测电容的容值。

2、观察RC和RLC串联电路暂态过程，加深对电容充、放电规律特性的认识。

3、学会用半衰期方法测量RC暂态过程时间常数。

4、观察RLC串联电路的谐振现象，用示波器确定谐振频率。教学内容要求

1、依据自己的设计实验方案，选取两种不同的方法测量电容的容值。

2、观察RC和RLC组成的串联电路暂态过程，测量相应暂态过程的时间常数并与理论值比较。

3、把正弦交流电输入到RLC组成的串联电路时，观察谐振现象，确定谐振频率。教学学时：6学时 实验仪器

双踪数字示波器、多功能信号源、电阻、电容、电感、导线若干 教学重点

1、RC暂态过程及RLC串联电路谐振现象观察分析

2、示波器的熟练使用及正确测量数据

3、设计性实验报告的撰写及实验数据处理、结果对比分析。教学过程

第一次课（3学时），让同学进一步熟悉数字示波器的主要技术性能与使用，并根据实验室提供的仪器回答预习问题及设计实验方案。

预习问题如下：

1、查阅资料，整理RC、RLC串联电路暂态特性、稳态特性、谐振特性及电容元件在生活生产中的应用。

2、设计两种种实验方法测量给定电容的容值，说明每种方法依据实验原理、实验步骤。

3、在实验中如何判断RLC串联电路发生了谐振？为什么？

4、RLC串联电路谐振频率是否依赖电阻R是否影响？改变C是否影响谐振频率？

5、用示波器如何确定RLC串联电路谐振频率？

6、实验时有哪些应注意的事项？

第二次课（3学时），自主完成实验数据的测量。

1、依据自己的设计实验方案，选取两种不同的方法测量电容的容值。

2、观察RC和RLC组成的串联电路暂态过程，测量相应暂态过程的时间常数并与理论值比较，测出电容的实验值。

3、把正弦交流电输入到RLC组成的串联电路时，观察谐振现象，确定谐振频率，给出电容的实验值。设计性实验报告要求

1、阐明实验的研究意义、实验依据原理、设计测量方案和实验步骤。

2、根据实验结果，比较两种测量方法的测量精度并与理论值比较，分析误差来源。

浅谈故障录波器网络化管理的实现 篇7

目前华东地区一些在运行的500kV变电所, 故障录波器还存在着分散布置、分散管理方式的, 特别是某些投运时间较久的变电站, 更是存在着一个站配备了多种型号的故障录波器, 且分散布置在不同物理位置的继保小室。这对于运行人员迅速调取故障录波, 准确分析判断故障, 是非常不利的。本文从现场实际情况出发, 摸索出一套有效的故障录波器网络化管理的改造方案, 在实践过程中证明效果良好。

1 现场分析

该变电站现场共有故障录波器8台, 型号分别为YS-88、YS-88A、HATHAWAY (IDM) 、BEN-5000, 分散分布在5个继保小室。考虑到重新改变故障录波器物理位置具有一定的难度, 所以笔者从故障录波器的集中管理方式上加以着手。由于上述四种型号的录波器都具有备网络功能, 若利用故障录波器的网络功能, 可以以较低的成本实现不同型号的录波器的集中管理。

主要设计思路:采用一台电脑作为集中控制和数据处理中心, 对分布在五个继保室的多台故障录波器施放网线, 加装远传接口, 并安装网络协议及故障录波器的分析软件, 以实现故障录波器网络化集中管理。

2 方案设计。

系统构成主要由服务器和故障录波器终端构成, 服务器和各个终端间采用TCP/IP通讯协议。故障录波器网络结构图 (参见图1) 。

服务器安装在控制室, 以实现从主控室快速有效地调取站内故障录波器内的数据。

3 方案实施

3.1 220kV系统

220kV故障录波器4台, 采用南京银山电子公司的YS88和YS88A故障录波器。2个继保小室各有YS88和YS88a一台。由于银山的故障录波器自带网卡, 故采用TCP/IP协议互通再通过光转将电信号统一转为光信号送到YS88A屏后的光交换机, 将光信号送到35继保小室的保护信息子站屏的220kV录波交换机上, 然后上送到主控室的后台机上。

3.2 500kV系统

500kV故障录波器5台, 均为Qualitrol公司BEN和HATHAWAY系列的故障录波器。51继保小室有ben5000一台 (ben-480) , 52小室有IDM1和ben5000 (ben-400) 各一台, 35小室有IDM2一台, IDM3一台。ben480通过光信号接至ben400下的串口服务器, ben400则通过电信号接至ben400下的串口服务器, IDM1则通过光转, 一起走IDM1下的光交换机送至IDM2下的光交换机, IDM2则通过光转送至IDM2下的光交换机。通过IDM2下的光交换机再将信号送子站交换机, 通过子站交换机上送到主控室的后台机。

所有网络连接接全部采用单模光缆, 特别要强调的是由于BEN系统录波器并不配备网络接口, 所以笔者在现场采用了串口服务器, 利用232口转TCP/IP, 使用效用完全正常, 且改造过程中没有影响运行设备。故障录波器网络分布图见图2。

3.3 应用软件安装

在完成上述网络布置后, 在主控室后台机上分别安装ben5000、hathaway和银山系统三个录波管理软件 (由厂家出厂时提供) , 经测试与调试, 实现完全兼容。

4 系统使用

4.1 ben5000系统信息调用

双击后台机桌面IEDComTransfer.exe, 根据出现的画面, 点击ben400/ben480, ben32分析软件进入相关录波器察看。在出现分析中心-BDE界面下选择刚才点击的相关录波器, 在出现的存储器画面中, 点击刷新目录, 待刷新后选取所需的文件, 然后点击调目录, 提取文件出来, 再选择打开纪录, 即出现相关故障报告画面。 (注:有打勾的表示已调取至主机, 可直接打开文件了。)

如该故障录波器有多条线路, 点击下一页图标, 可进行选择。

4.2 hathaway系统信息调用

双击桌面上的replay plus图标, 出现IDM欢迎画面;选取相应的DAU, 点击设备, 选中所要的装置, 点击右键, 选择获取目录;选择默认的DFR, 点击获取目录;选择所需时间段的故障报告, 然后点击开始取回;在取回后, 可从记录中看见刚才所取回的报告;然后在记录界面下双击该报告, 故障报告就自动打开了。

4.3 银山系统信息调用

双击桌面上的银山系统分析软件, 首先选择一台录波器点击右键选择通讯如下;然后点击考参将录波器的参数过来 (第一次操作必须考参, 以后不必在进行操作) , 传输完后在将工作状态给刷新一下。刷新后软件的左边会出现录波器最近几次录波, 双击录波文件, 这时录波文件将开始传输, 完成后点击刷新, 窗口右边会出现传上来的文件, 选择文件点击右键。可选择波形分析、综合分析、故障分析等;对于具体线路的板卡选择, 可根据板卡显示的线路参数来挑选。

结语

按照该方案完成的故障录波器网络化集中管理, 能有效实现了故障录波器远方管理功能, 实现了同一个平台对不同型号录波器的信息调用与后台分析, 人工触发, 参数下装等功能, 为500kV变电站运行和管理人员提供一个先进高效的实用工具, 保证了分析、处理事故的正确性, 提高人员的工作效率, 使运行人员有了更多的时间和精力放在故障设备的处理上。

后期网省公司录波联网工程都直接调用了其站内服务器的数据, 直接完成了调用变电站录波数据。几年下来一直稳定运行, 可供相同时期变电站的录波联网参考。

摘要：本文从现场改造现场实际出发, 通过现场分析, 利用改造现场的实际情况, 设计了一套故障录波器网络化管理的方案, 实践中证明效果良好。

关键词：故障录波器,网络化,集中控制

参考文献

[1]BEN5000故障录波仪操作手册, 北京电研电子仪器有限公司.

[2]Hathaway电力故障录波器说明书, 武汉哈德威电力监控系统有限公司.

故障录波器 篇8

关键词:有源滤波器;无源滤波器;混合型有源电力滤波器

在各种有源电力滤波器中单独使用的并联型有源电力滤波器是最基本的一种,也是工业中应用最多的一种。与无源滤波器相比有源滤波器有很多优点,但由于使用电力电子开关,因此有源电力滤波器成本高,要在配电系统中广泛推广还有困难。有源电力滤波器的成本的与容量成一定的比例关系,因此对于一定容量的非线性负载,如果能减小有源电力滤波器的容量就可以减低成本。为此人们提出了将无源滤波器与有源滤波器结合起来组成混合型有源电力滤波器(Hybrid Active Power Filter-HAPF),其基本思想是利用LC滤波器分担有源滤波器的部分补偿任务。它一方面克服了单独使用无源或有源滤波器的不足,另一方面又可以有效降低有源滤波器的容量,从而可以有效降低成本。

一、并联有源滤波器与无源滤波器的连接方式

并联型有源电力滤波器与LC滤波器混合使用的方式又可分为两种:一种是有源电力滤波器与LC滤波器并联;另一种是有源电力滤波器与LC滤波器串联。

图1所示为并联有源电力滤波器与LC滤波器并联方式的两种形式。图1(a)的方式中,有源电力滤波器与高通滤波器均与谐波源接入并联电网,两者共同承担补偿谐波的任务,高通滤波器主要补偿较高次的谐波。这里,高通滤波器,一方面用于消除补偿电流中因主电路中器件通断而引起的谐波,另一方面它可消除补偿对象中次数较高的谐波,从而使得对有源电力滤波器主电路中器件开关频率的要求也可以有所降低。

这种方式中,由于LC滤波器只分担了少部分补偿谐波的任务,故对降低有源电力滤波器的容量起不到显著的作用。图1(b)的方式,LC滤波器包括多组单调谐滤波器及高通滤波器,承担了绝大部分补偿谐波和无功的任务。有源电力滤波器的作用是改善整个系统的性能,其所需的容量与单独使用方式相比可大幅度降低。但是从理论上讲,凡使用LC滤波器均存在与电网阻抗发生谐振的可能,因此在有源电力滤波器与LC滤波器并联使用的方式中,需对有源电力滤波器进行有效的控制,以抑制可能发生的谐振。

图2所示为并联有源电力滤波器与无源滤波器串联方式。该方式中,无源滤波器由调谐在5、7和11等次的单调谐滤波器,或者一个高通滤波器并联构成,谐波和无功功率主要由无源滤波器补偿,有源电力滤波器的作用是改善LC滤波器的滤波特性,它只需补偿LC滤波器未能补偿的谐波,并克服LC滤波器易受电网阻抗的影响、易与电网阻抗发生谐振等缺点。然而,在这种方式中,有源电力滤波器不用承受交流电源的基波电压,而且只需要提供很小的补偿电流,因此,其所需装置容量不是很大。

二、并联混合型有源电力滤波器的补偿原理与补偿特性

根据图2,可以画出并联混合型有源电力滤波器的单相等效电路[10],如图3所示,其中ZS为系统阻抗,ZF为LC滤波器的总阻抗(为讨论方便,下面将系统和LC滤波器的基波阻抗记为ZS和ZF,而谐波阻抗记为ZSH和ZFH),uS、uAF分别表示系统电压和APF输出电压,iS、iL、iF分别表示系统侧电流、负载电流和滤波器支路电流。

采用电流比例控制,控制APF的输出电压等于系统侧谐波电流的K倍,即

uAF=KiSh

这里将有源滤波器等效为一个受控电压源,则整个电路为线性电路,可以利用迭加原理对图4进行分析。

在理想情况下,通过控制混合型滤波器中有源部分的输出电压即可达到补偿谐波的目的。此时,由于无源滤波器在谐波下的阻抗很小,使得有源滤波器的输出电压uAF也很小,使其容量仅占整个滤波器容量很小的一部分,整体的成本得以下降。同时,当无源滤波器和电力系统之间的并联阻抗在某次谐波下接近无穷大时将会发生并联谐振,有源滤波器的投入使得无源滤波器支路对各次谐波阻抗均为零,不会达到并联谐振的条件,可以抑制并联谐振的发生;当无源滤波器和电力系统之间的串联阻抗在某次谐波下接近零时,只要它们之间有一定的谐波电压就会导致谐波放大,发生串联谐振,有源滤波器的投入使无源滤波器和电力系统串联阻抗之间的谐波电压为零,可以有效地抑制串联谐振。