HKDFR-B 电力故障记录装置产品概述
HKDFR-B 电力故障记录装置（简称 HKDFR-B 录波器），是武汉华电科仪电气有限公司在原录波器系列产品基础上研发成功的新型 IEC 61850 兼容嵌入式录波器。该产品按照 IEC 61850 标准对录波器建模，并在此基础上实现录波器的传统功能。HKDFR-B 录波器通过 IEC
61850-8-1 所要求的 MMS 通讯方式与变电站内录波管理机及远方调度通讯。
HKDFR-B 录波器采用国际上技术先进的嵌入式硬件结构，使用 32 位浮点 DSP 进行采样， 嵌入式计算机进行数据处理，具有分析能力强和运行速度快等特点；低功耗新型芯片，硬件 冗余设计等技术方案，使系统运行更加稳定可靠。
HKDFR-B 录波器是集故障（暂态）录波和实时运行监测、波形分析和测距为一体的新型 装置。HKDFR-B 系列录波器已在国内多个电力部门使用，客户反馈良好。
1.1.1 功能及用途
HKDFR-B 电力故障记录装置，适用于 110KV 及以上变电站和发电厂等电力单位，用于 输电线路的故障录波及实时监测和故障分析。同时可进行各种运行参数和电气量的实时监测 和分析；当电力系统发生故障或运行参数超过设定值时，自动起动录波器进行故障录波，供 日后进行故障分析及故障点测距。它是电力系统进行实时运行监测、故障分析及测距的可靠 工具，是保证电力系统安全运行的有力措施。
如配置了连续记录单元，装置可连续不中断记录采集数据。至少保存最近 7 天的数据。
1.1.2 特点
1) 支持 IEC 61850
l 服务器端按照 IEC61850-7-x 建模，客户端对与客户请求有关的模型进行映射。严 格按照 IEC61850-6 实现系统配置，具有可以独立使用的配置工具。
l 支持新一代变电站通讯标准 IEC 61850，通讯协议符合 IEC 61850-8，映射为 MMS
服务；同时支持电力行业通讯标准 DL/T667-1999 （IEC60870-5-103）。
2) 高可靠性工业级全嵌入式结构：装置采用了嵌入式硬件平台和嵌入式软件平台，从 根本上保证了系统的稳定性和可靠性。
l 设计时把装置各功能模块统一考虑，使不同的功能模块安装在同一个机箱内，降低了装置功耗，同时提高了抗干扰能力。
l 基于嵌入式理念设计开发实时软件，并采用实时操作系统 LINUX，确保装置软 件的实时性和稳定性。
l 数据处理及后台操作均在嵌入式高性能主板上完成，CPU 1.6G, 双核，无风扇结 构。
3) 功能强大的离线分析软件：
l 图形化界面设计，运行于 LINUX 操作系统平台，具有强大的在线帮助系统便于 用户操作；
l 具有编辑、漫游功能，提供波形的显示、迭加、组合、比较、剪辑、添加标注等 分析工具，可选择性打印和打印预览。
l 具有谐波分析、序量分析、矢量分析、频率分析，功率分析，过激磁分析，差流 分析，阻抗图分析并显示阻抗变化轨迹等功能。
l 支持故障数据自动分析和手动高级分析，生成 XML 格式的故障报告，故障分析 输出结果详细清楚；
l 具有继电保护特性分析和开关变位时序分析功能。
l 可灵活选择特定通道的波形复制于文本文档中，支持将录波文件中模拟量数据直 接导出至表格文档中。
l 具有录波文件编辑功能，能按照定制的通道（如某一间隔的所有模拟量和开关量） 将录波文件中的数据进行组合生成新的录波文件。
l 可对当前已记录的数据配置参数进行显示、修改、还原、导入、导出功能。有效 避免了当定值参数配置错误后所记录的数据无法正确分析问题。
4) 灵活可靠的组网及数据远传：
l 支持电力行业通讯标准 DL/T667-1999 （IEC60870-5-103）和新一代变电站通讯 标准 IEC61850 等。支持支持各种联网及数据远传方式，可适应于拨号方式、专 线方式、TCP/IP 网络连接方式等。
l 记录单元采用嵌入式操作系统 LINUX，配置 3 个独立网卡，设备内部通讯与对 外组网完全物理隔离，可以有效的防止病毒感染。
5) GPS 高精度对时：可以支持分脉冲，IRIG-B 对时方式，误差不大于±1ms，同时也支 持 NTP 网络对时方式。
6) 独特的数据记录格式：对于系统大扰动后的中期状态数据（C 段）和系统动态过程数 据（D 段），传统的记录方式只记录有效值。本装置模拟量通道采用基波相量值（实 部+虚部）的方式记录，这种记录格式带来了丰富的动态分析功能，如：可以输出有 效值、相位、有功功率、无功功率和差流等信息；也可以进行相量分析、序量分析、阻抗分析和频率分析等。
7) 故障前记录时间长：传统故障录波方式故障前记录 0.1s，本装置故障前增加一个 A2 段，以基波相量值（实部+虚部）的方式长时间记录故障前各电气量的状态，最大可 设为 10 秒，可帮助分析缓慢变化的发展性故障。
8) 多种录波方式自由组合： 可以实现暂态录波、，稳态录波（连续录波录波）方式的自由组合。
l 暂态录波：标准配置 64 路模拟量，128 路开关量（最大配置 96 路模拟量，192 路开关量）最大 10KHz 采样率。
l 稳态录波：标准配置 64 路模拟量，128 路开关量（最大配置 96 路模拟量，192 路开关量），最大 2KHz 采样率。
l 暂态录波单元和稳态录波单元采用独立硬件系统，两个单元可分别单独运行或同 时运行，一个录波单元的器件损坏不影响另一个录波单元的正常运行。
l 当系统扰动时，连续记录单元自动产生标记事件，用户可根据事件标示查找需要 的录波文件。
l 稳态录波记录的通道可定制，采样率不低于 2kHz，至少保存 7 天的数据量。
主要技术参数
2.1 机械及环境参数
1 外形尺寸及柜体颜色
表 2-1 外形尺寸及柜体颜色列表
|
外形尺寸 （高×宽×深） |
2260mm×800mm×600mm（标准） |
|
可按用户要求适当改变尺寸 |
|
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柜体结构 |
前、后开门结构 |
|
前开门旋转式结构 |
|
|
柜体颜色 |
按用户要求制作 |
2 环境条件
表 2-2 环境条件参数列表
|
海拔高度 |
≤ 4000m |
|
保存温度 |
-25℃ ～70℃ |
|
工作温度 |
-10℃ ～55℃ |
|
相对湿度 |
5% ～ 95%；当相对湿度＞90%时，环境温度不低于 25℃ |
|
大气压力 |
80 kPa ～ 110kPa |
2.2 额定电气量
2.2.1 工作电源
表 2-3 工作电源参数列表
|
额定直流电源 |
DC110V 或 220V，允许波动范围：-20%～+10%，纹波系数≤5% |
|
额定交流电源 |
AC220V，允许波动范围：-15%～+10% |
|
额定频率 |
50Hz，允许波动范围：±0.5Hz |
2.2.2 输入回路参数
表 2-4 输入回路参数列表
|
额定频率 |
50Hz |
|
|
交流额定电压（PT 二次侧电压值） |
57.74V，50Hz |
|
|
交流额定电流（CT 二次侧电流值） |
1A 或 5A，50Hz |
|
|
开关量回路 |
常开或常闭空接点 |
|
|
模拟量线性工作范围 |
交流电压回路 （采用小 PT） |
0-120V（相电压回路） |
|
0-180V（开口三角电压回路） |
||
|
交流电流回路 |
0-40In(In 为电流额定值) |
|
|
高频回路 |
0-30V（峰值） |
|
|
直流回路 |
0-600V/4-20mA |
|
2.2.3 输入回路功耗
表 2-5 功耗参数列表
|
交流电流回路功率消耗 |
1A 时功耗＜0.5VA/相 |
|
5A 时功耗＜1VA/相 |
|
|
交流电压回路功率消耗 |
每相电压＜0.5VA |
|
直流功耗 |
≤50W（工作时）； ≤80W（动作时）； |
2.2.4 输入回路过载能力
表 2-6 过载能力参数列表
|
交流电压回路 |
2 倍额定电压，连续工作 |
|
交流电流回路 |
2 倍额定电流，连续工作 |
|
20 倍额定电流，工作 10 秒 |
|
|
40 倍额定电流，工作 1 秒 |
2.3 主要技术指标
2.3.1 采样指标
表 2-7 采样指标参数列表
|
采样频率 |
最大 10kHz |
|
谐波分辨率 |
最大 99 次，谐波误差＜5% |
|
采样精度 |
25℃时，额定值下，电流误差＜0.2% |
|
25℃时，额定值下，电压误差＜0.1% |
|
|
开关事件分辨率 |
0.1ms |
|
A/D 分辨率 |
16 位 |
2.3.2 启动性能指标
表 2-8 启动性能指标表
|
定值条目 |
整定值 |
动作值误差 |
|
相电压突变量 |
5%UN |
不大于整定值的 20% |
|
零序电压突变量 |
2%UN |
不大于整定值的 20% |
|
正序电压越上限 |
110%UN |
不大于整定值的 5% |
|
正序电压越下限 |
90%UN |
不大于整定值的 5% |
|
负序电压越限 |
3%UN |
不大于整定值的 5% |
|
零序电压越限 |
2%UN |
不大于整定值的 5% |
|
主变压器中性点电流越限 |
10%IN |
不大于整定值的 5% |
|
频率越上限 |
50.5Hz |
不大于整定值的 0.01Hz |
|
频率越下限 |
49.5Hz |
不大于整定值的 0.01Hz |
|
频率变化率 |
0.1s 内的 df/dt 大于 0.1Hz/s |
0 |
|
1.5s 内电流变差 10%起动 |
0.4IN |
不大于整定值的 30% |
|
相电流突变量 |
10% IN |
不大于整定值的 20% |
|
相电流越限 |
110% IN |
不大于整定值的 5% |
|
负序电流越限 |
10% IN |
不大于整定值的 5% |
|
定值条目 |
整定值 |
动作值误差 |
|
零序电流越限 |
10% IN |
不大于整定值的 10% |
|
开关量变位 |
闭合（断开）时间不超过 2ms |
0 |
|
100%定子绕组单相接地 起动 |
三次谐波电压比 1 |
不大于 5% |
|
基波零序电压比 10%UN 1 |
||
|
不完全纵差越限起动 |
不大于 5% |
|
|
完全纵差越限起动 |
1 |
不大于 5% |
|
横差越限起动 |
1 |
不大于 5% |
|
过激磁起动 |
1.1 |
不大于 5% |
|
逆功率启动 |
3 |
不大于 10% |
2.3.3 同步性指标
各模拟量通道相互之间的相位测量误差不大于 2°。
2.3.4 对时精度
1） 校时方式：IRIG-B 码方式、分脉冲，NTP 网络对时。
2） 装置自身时钟精度：24h 误差≤±1s。
3） 具有与 GPS 时钟信号同步功能，同步误差不大于±1ms。
2.3.5 抗电磁干扰能力
抗电磁干扰能力满足 DL/T 663-1999 规定的严酷等级标准，如下表所示：
表 2-9 抗电磁干扰能力
|
试验项目 |
本装置试验等级 |
|
辐射电磁场干扰试验 |
Ⅲ级 |
|
快速瞬变干扰试验 |
Ⅳ级 |
|
脉冲群干扰试验 |
Ⅲ级 |
|
静电放电试验 |
Ⅳ级 |
|
浪涌抗扰度 |
Ⅲ级 |
|
射频场感应的传导骚扰抗扰度检测 |
Ⅲ级 |
|
电磁发射 |
承受 GB/T 14598.16 规定 |
|
工频抗扰度 |
A 级 |
2.3.6 绝缘性能
1） 绝缘电阻：装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下，不小于 100MΩ。
2） 介质强度：装置所有电路与外壳之间的介质强度能耐受交流 50Hz、电压 2kV（额定 电压小于 60V 电路为 500V）和历时 1min 试验，而无绝缘击穿或闪络现象。
2.3.7 录波器配置
录波器基本配置 32 路模拟量和 64 路开关量。可根据用户需要扩展到最大配置 96 路模拟 量、192 路开关量。高频/直流根据可根据用户实际需要配置。
3、 定值整定推荐值
启动定值为二次值，线路参数为一次值。线路参数要输入每公里分布的参数值，如每公 里单位阻抗值（Ω/km），如是线路全长的阻抗值要除以线路长度。
3.1.1 通道信息（定值参数整定）
|
通道类型 |
起动项 |
典型值 |
建议投入原 则 |
说明 |
|
交流电压 |
突变 |
2.88V |
应投入 |
无 |
|
交流电压 |
上限 |
63.47V |
应投入 |
无 |
|
交流电压 |
下限 |
51.93V |
应投入 |
无 |
|
交流电压 |
2 次谐波 |
5.77V |
可投入 |
对电压的谐波监测 有要求时，可投入 |
|
交流电压 |
3 次谐波 |
5.77V |
可投入 |
对电压的谐波监测 有要求时，可投入 |
|
交流电压 |
5 次谐波 |
5.77V |
可投入 |
对电压的谐波监测 有要求时，可投入 |
|
交流电压 |
7 次谐波 |
5.77V |
可投入 |
对电压的谐波监测 有要求时，可投入 |
|
交流电流 |
突变 |
0.10A（IN 为 1A） 0.50A（IN 为 5A） |
应投入 |
无 |
|
交流电流 |
上限 |
1.10A（IN 为 1A） 5.50A（IN 为 5A） |
应投入 |
无 |
|
交流电流 |
2 次谐波 |
0.10A（IN 为 1A） 0.50A（IN 为 5A） |
可投入 |
对电流的谐波监测 有要求时，可投入 |
|
交流电流 |
3 次谐波 |
0.10A（IN 为 1A） |
可投入 |
对电流的谐波监测 |
|
|
|
0.50A（IN 为 5A） |
|
有要求时，可投入 |
|
交流电流 |
5 次谐波 |
0.10A（IN 为 1A） 0.50A（IN 为 5A） |
可投入 |
对电流的谐波监测 有要求时，可投入 |
|
交流电流 |
7 次谐波 |
0.10A（IN 为 1A） 0.50A（IN 为 5A） |
可投入 |
对电流的谐波监测 有要求时，可投入 |
|
直流电压 |
突变 |
0.10UDC |
可投入 |
无 |
|
直流电压 |
上限 |
1.10UDC |
可投入 |
无 |
|
直流电压 |
下限 |
0.90UDC |
可投入 |
无 |
|
直流电流 |
突变 |
0.10IDC |
可投入 |
无 |
|
直流电流 |
上限 |
1.10IDC |
可投入 |
无 |
交流通道二次额定电压 UN 为 57.7V，UDC 为直流额定电压，IDC 为直流额定电流。
3.1.2 开关量通道定值参数整定
|
起动量 |
建议投入 原则 |
说明 |
|
开关量启动 |
应投入 |
无
|
|
通道类型 |
起动项 |
典型值 |
建议投入原 则 |
说明 |
|
电压组 |
正序上限 |
63.47V |
应投入 |
ABC 或 ABCN 接线 方式有效 |
|
电压组 |
正序下限 |
51.93V |
应投入 |
ABC 或 ABCN 接线 方式有效 |
|
电压组 |
零序上限 |
5.77V |
应投入 |
ABC 接线方式时， 零序采用自产零序； ABCN 接线方式时，零 序采用外接零序 |
|
电压组 |
零序突变 |
5.77V |
应投入 |
ABC 接线方式时， 零序采用自产零序； ABCN 接线方式时，零 序采用外接零序 |
|
电压组 |
负序上限 |
5.77V |
应投入 |
ABC 或 ABCN 接线 方式时有效 |
|
电流组 |
零序上限 |
0.10（IN 为 1A） 0.50（IN 为 5A） |
应投入 |
ABC 接线方式时， 零序采用自产零序； ABCN 接线方式时，零 序采用外接零序 |
|
电流组 |
零序突变 |
0.10（IN 为 1A） 0.50（IN 为 5A） |
应投入 |
ABC 接线方式时， 零序采用自产零序； ABCN 接线方式时，零 序采用外接零序 |
|
电流组 |
负序上限 |
0.10（IN 为 1A） 0.50（IN 为 5A） |
应投入 |
ABC 或 ABCN 接线 方式时有效 |
|
电流组 |
振荡 |
0.20 |
可投入 |
对于负荷变动较剧 烈的地区，可将定值相 应的增大 |
|
电流组 |
横差 |
/ |
可投入 |
仅用于平行双回线 |
3.1.4 线路故障测距参数整定
|
线路参数 |
示例 |
说明 |
|
零序电阻(Ω/km) |
0.17 |
无 |
|
零序电抗(Ω/km) |
0.92 |
若知零序电感值 L0 ，则零序电抗值为 2πfL0(f 为系统额定频率) |
|
正序电阻(Ω/km) |
0.02 |
无 |
|
正序电抗(Ω/km) |
0.28 |
若知正序电感值 L1 ，则零序电抗值为 2πfL1(f 为系统额定频率) |
|
零序电导(uS/km) |
0.00 |
忽略泄漏电流和电晕损耗时，可认为零序 电导接近 0 |
|
零序电纳(uS/km) |
1.73 |
若知零序电容值 C0 ，则零序电纳值为 1/(2πfC0)(f 为系统额定频率) |
|
正序电导(uS/km) |
0.00 |
忽略泄漏电流和电晕损耗时，可认为正序 电导接近 0 |
|
正序电纳(uS/km) |
4.15 |
若知正序电容值 C1 ，则正序电纳值为 1/(2πfC1)(f 为系统额定频率) |
|
互电阻(Ω/km) |
0.10 |
线路类型为双回路时有效 |
|
互电抗(Ω/km) |
0.58 |
线路类型为双回路时有效 |
以上线路参数采用一次值,参数为每公里分布的参数值。
3.1.5 变压器定值参数整定
|
起动项 |
典型值 |
建议投入 原则 |
说明 |
|
过激磁 |
1.10 |
可投入 |
根据需要是否设置 |
|
差流 |
1.00（IN 为 1A） 5.00（IN 为 5A） |
可投入 |
根据需要是否设置，差流归算 到高压侧电流二次值，高压侧为星 型联结时，采用高压侧从星型侧向 三角形侧补偿方式。 |
3.1.6 频率起动参数整定
|
起动项 |
典型值 |
建议投入 原则 |
说明 |
|
频率上限值 |
50.5 |
应投入 |
频率上限起动只针对电压组 |
|
频率下限值 |
49.5 |
应投入 |
频率下限起动只针对电压组 |
|
频率变化率 |
0.3 |
可投入 |
频率变化率起动只针对电压组， 因数据窗较短，在电压不稳定时，可 将整定值相应地提高。 |
