HKDFR-B 電力故障記錄裝置（簡稱 HKDFR-B 錄波器），是武漢華電科儀電氣有限公司在原錄波器系列產品基礎上研發成功的新型 IEC 61850 兼容嵌入式錄波器。該產品按照 IEC 61850 標準對錄波器建模，并在此基礎上實現錄波器的傳統功能。HKDFR-B 錄波器通過 IEC
61850-8-1 所要求的 MMS 通訊方式與變電站內錄波管理機及遠方調度通訊。
HKDFR-B 錄波器采用國際上技術先進的嵌入式硬件結構，使用 32 位浮點 DSP 進行采樣， 嵌入式計算機進行數據處理，具有分析能力強和運行速度快等特點；低功耗新型芯片，硬件 冗余設計等技術方案，使系統運行更加穩定可靠。
HKDFR-B 錄波器是集故障（暫態）錄波和實時運行監測、波形分析和測距為一體的新型 裝置。HKDFR-B 系列錄波器已在國內多個電力部門使用，客戶反饋良好。
1.1.1 功能及用途
HKDFR-B 電力故障記錄裝置，適用于 110KV 及以上變電站和發電廠等電力單位，用于 輸電線路的故障錄波及實時監測和故障分析。同時可進行各種運行參數和電氣量的實時監測 和分析；當電力系統發生故障或運行參數超過設定值時，自動起動錄波器進行故障錄波，供 日后進行故障分析及故障點測距。它是電力系統進行實時運行監測、故障分析及測距的可靠 工具，是保證電力系統安全運行的有力措施。
如配置了連續記錄單元，裝置可連續不中斷記錄采集數據。至少保存最近 7 天的數據。
1.1.2 特點
1) 支持 IEC 61850
l 服務器端按照 IEC61850-7-x 建模，客戶端對與客戶請求有關的模型進行映射。嚴 格按照 IEC61850-6 實現系統配置，具有可以獨立使用的配置工具。
l 支持新一代變電站通訊標準 IEC 61850，通訊協議符合 IEC 61850-8，映射為 MMS
服務；同時支持電力行業通訊標準 DL/T667-1999 （IEC60870-5-103）。
2) 高可靠性工業級全嵌入式結構：裝置采用了嵌入式硬件平臺和嵌入式軟件平臺，從 根本上保證了系統的穩定性和可靠性。
l 設計時把裝置各功能模塊統一考慮，使不同的功能模塊安裝在同一個機箱內，降低了裝置功耗，同時提高了抗干擾能力。
l 基于嵌入式理念設計開發實時軟件，并采用實時操作系統 LINUX，確保裝置軟 件的實時性和穩定性。
l 數據處理及后臺操作均在嵌入式高性能主板上完成，CPU 1.6G, 雙核，無風扇結 構。
3) 功能強大的離線分析軟件：
l 圖形化界面設計，運行于 LINUX 操作系統平臺，具有強大的在線幫助系統便于 用戶操作；
l 具有編輯、漫游功能，提供波形的顯示、迭加、組合、比較、剪輯、添加標注等 分析工具，可選擇性打印和打印預覽。
l 具有諧波分析、序量分析、矢量分析、頻率分析，功率分析，過激磁分析，差流 分析，阻抗圖分析并顯示阻抗變化軌跡等功能。
l 支持故障數據自動分析和手動高級分析，生成 XML 格式的故障報告，故障分析 輸出結果詳細清楚；
l 具有繼電保護特性分析和開關變位時序分析功能。
l 可靈活選擇特定通道的波形復制于文本文檔中，支持將錄波文件中模擬量數據直 接導出至表格文檔中。
l 具有錄波文件編輯功能，能按照定制的通道（如某一間隔的所有模擬量和開關量） 將錄波文件中的數據進行組合生成新的錄波文件。
l 可對當前已記錄的數據配置參數進行顯示、修改、還原、導入、導出功能。有效 避免了當定值參數配置錯誤后所記錄的數據無法正確分析問題。
4) 靈活可靠的組網及數據遠傳：
l 支持電力行業通訊標準 DL/T667-1999 （IEC60870-5-103）和新一代變電站通訊 標準 IEC61850 等。支持支持各種聯網及數據遠傳方式，可適應于撥號方式、專 線方式、TCP/IP 網絡連接方式等。
l 記錄單元采用嵌入式操作系統 LINUX，配置 3 個獨立網卡，設備內部通訊與對 外組網完全物理隔離，可以有效的防止病毒感染。
5) GPS 高精度對時：可以支持分脈沖，IRIG-B 對時方式，誤差不大于±1ms，同時也支 持 NTP 網絡對時方式。
6) 獨特的數據記錄格式：對于系統大擾動后的中期狀態數據（C 段）和系統動態過程數 據（D 段），傳統的記錄方式只記錄有效值。本裝置模擬量通道采用基波相量值（實 部+虛部）的方式記錄，這種記錄格式帶來了豐富的動態分析功能，如：可以輸出有 效值、相位、有功功率、無功功率和差流等信息；也可以進行相量分析、序量分析、阻抗分析和頻率分析等。
7) 故障前記錄時間長：傳統故障錄波方式故障前記錄 0.1s，本裝置故障前增加一個 A2 段，以基波相量值（實部+虛部）的方式長時間記錄故障前各電氣量的狀態，最大可 設為 10 秒，可幫助分析緩慢變化的發展性故障。
8) 多種錄波方式自由組合： 可以實現暫態錄波、，穩態錄波（連續錄波錄波）方式的自由組合。
l 暫態錄波：標準配置 64 路模擬量，128 路開關量（最大配置 96 路模擬量，192 路開關量）最大 10KHz 采樣率。
l 穩態錄波：標準配置 64 路模擬量，128 路開關量（最大配置 96 路模擬量，192 路開關量），最大 2KHz 采樣率。
l 暫態錄波單元和穩態錄波單元采用獨立硬件系統，兩個單元可分別單獨運行或同 時運行，一個錄波單元的器件損壞不影響另一個錄波單元的正常運行。
l 當系統擾動時，連續記錄單元自動產生標記事件，用戶可根據事件標示查找需要 的錄波文件。
l 穩態錄波記錄的通道可定制，采樣率不低于 2kHz，至少保存 7 天的數據量。
主要技術參數
2.1 機械及環境參數
1 外形尺寸及柜體顏色
表 2-1 外形尺寸及柜體顏色列表
|
外形尺寸
（高×寬×深）
|
2260mm×800mm×600mm（標準）
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可按用戶要求適當改變尺寸
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柜體結構
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前、后開門結構
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前開門旋轉式結構
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柜體顏色
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按用戶要求制作
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2 環境條件
表 2-2 環境條件參數列表
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海拔高度
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≤ 4000m
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保存溫度
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-25℃ ～70℃
|
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工作溫度
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-10℃ ～55℃
|
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相對濕度
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5% ～ 95%；當相對濕度＞90%時，環境溫度不低于 25℃
|
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大氣壓力
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80 kPa ～ 110kPa
|
2.2 額定電氣量
2.2.1 工作電源
表 2-3 工作電源參數列表
|
額定直流電源
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DC110V 或 220V，允許波動范圍：-20%～+10%，紋波系數≤5%
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額定交流電源
|
AC220V，允許波動范圍：-15%～+10%
|
|
額定頻率
|
50Hz，允許波動范圍：±0.5Hz
|
2.2.2 輸入回路參數
表 2-4 輸入回路參數列表
|
額定頻率
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50Hz
|
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交流額定電壓（PT 二次側電壓值）
|
57.74V，50Hz
|
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交流額定電流（CT 二次側電流值）
|
1A 或 5A，50Hz
|
|
開關量回路
|
常開或常閉空接點
|
|
模擬量線性工作范圍
|
交流電壓回路
（采用小 PT）
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0-120V（相電壓回路）
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0-180V（開口三角電壓回路）
|
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交流電流回路
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0-40In(In 為電流額定值)
|
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高頻回路
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0-30V（峰值）
|
|
直流回路
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0-600V/4-20mA
|
2.2.3 輸入回路功耗
表 2-5 功耗參數列表
|
交流電流回路功率消耗
|
1A 時功耗＜0.5VA/相
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5A 時功耗＜1VA/相
|
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交流電壓回路功率消耗
|
每相電壓＜0.5VA
|
|
直流功耗
|
≤50W（工作時）；
≤80W（動作時）；
|
2.2.4 輸入回路過載能力
表 2-6 過載能力參數列表
|
交流電壓回路
|
2 倍額定電壓，連續工作
|
|
交流電流回路
|
2 倍額定電流，連續工作
|
|
20 倍額定電流，工作 10 秒
|
|
40 倍額定電流，工作 1 秒
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2.3 主要技術指標
2.3.1 采樣指標
表 2-7 采樣指標參數列表
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采樣頻率
|
最大 10kHz
|
|
諧波分辨率
|
最大 99 次，諧波誤差＜5%
|
|
采樣精度
|
25℃時，額定值下，電流誤差＜0.2%
|
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25℃時，額定值下，電壓誤差＜0.1%
|
|
開關事件分辨率
|
0.1ms
|
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A/D 分辨率
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16 位
|
2.3.2 啟動性能指標
表 2-8 啟動性能指標表
|
定值條目
|
整定值
|
動作值誤差
|
|
相電壓突變量
|
5%UN
|
不大于整定值的 20%
|
|
零序電壓突變量
|
2%UN
|
不大于整定值的 20%
|
|
正序電壓越上限
|
110%UN
|
不大于整定值的 5%
|
|
正序電壓越下限
|
90%UN
|
不大于整定值的 5%
|
|
負序電壓越限
|
3%UN
|
不大于整定值的 5%
|
|
零序電壓越限
|
2%UN
|
不大于整定值的 5%
|
|
主變壓器中性點電流越限
|
10%IN
|
不大于整定值的 5%
|
|
頻率越上限
|
50.5Hz
|
不大于整定值的 0.01Hz
|
|
頻率越下限
|
49.5Hz
|
不大于整定值的 0.01Hz
|
|
頻率變化率
|
0.1s 內的 df/dt 大于 0.1Hz/s
|
0
|
|
1.5s 內電流變差 10%起動
|
0.4IN
|
不大于整定值的 30%
|
|
相電流突變量
|
10% IN
|
不大于整定值的 20%
|
|
相電流越限
|
110% IN
|
不大于整定值的 5%
|
|
負序電流越限
|
10% IN
|
不大于整定值的 5%
|
|
定值條目
|
整定值
|
動作值誤差
|
|
零序電流越限
|
10% IN
|
不大于整定值的 10%
|
|
開關量變位
|
閉合（斷開）時間不超過 2ms
|
0
|
|
100%定子繞組單相接地 起動
|
三次諧波電壓比 1
|
不大于 5%
|
|
基波零序電壓比 10%UN 1
|
|
不完全縱差越限起動
|
不大于 5%
|
|
完全縱差越限起動
|
1
|
不大于 5%
|
|
橫差越限起動
|
1
|
不大于 5%
|
|
過激磁起動
|
1.1
|
不大于 5%
|
|
逆功率啟動
|
3
|
不大于 10%
|
2.3.3 同步性指標
各模擬量通道相互之間的相位測量誤差不大于 2°。
2.3.4 對時精度
1） 校時方式：IRIG-B 碼方式、分脈沖，NTP 網絡對時。
2） 裝置自身時鐘精度：24h 誤差≤±1s。
3） 具有與 GPS 時鐘信號同步功能，同步誤差不大于±1ms。
2.3.5 抗電磁干擾能力
抗電磁干擾能力滿足 DL/T 663-1999 規定的嚴酷等級標準，如下表所示：
表 2-9 抗電磁干擾能力
|
試驗項目
|
本裝置試驗等級
|
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輻射電磁場干擾試驗
|
Ⅲ級
|
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快速瞬變干擾試驗
|
Ⅳ級
|
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脈沖群干擾試驗
|
Ⅲ級
|
|
靜電放電試驗
|
Ⅳ級
|
|
浪涌抗擾度
|
Ⅲ級
|
|
射頻場感應的傳導騷擾抗擾度檢測
|
Ⅲ級
|
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電磁發射
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承受 GB/T 14598.16 規定
|
|
工頻抗擾度
|
A 級
|
2.3.6 絕緣性能
1） 絕緣電阻：裝置所有電路與外殼之間的絕緣電阻在標準試驗條件下，不小于 100MΩ。
2） 介質強度：裝置所有電路與外殼之間的介質強度能耐受交流 50Hz、電壓 2kV（額定 電壓小于 60V 電路為 500V）和歷時 1min 試驗，而無絕緣擊穿或閃絡現象。
2.3.7 錄波器配置
錄波器基本配置 32 路模擬量和 64 路開關量�？筛鶕脩粜枰獢U展到最大配置 96 路模擬 量、192 路開關量。高頻/直流根據可根據用戶實際需要配置。
3、 定值整定推薦值
啟動定值為二次值，線路參數為一次值。線路參數要輸入每公里分布的參數值，如每公 里單位阻抗值（Ω/km），如是線路全長的阻抗值要除以線路長度。
3.1.1 通道信息（定值參數整定）
|
通道類型
|
起動項
|
典型值
|
建議投入原
則
|
說明
|
|
交流電壓
|
突變
|
2.88V
|
應投入
|
無
|
|
交流電壓
|
上限
|
63.47V
|
應投入
|
無
|
|
交流電壓
|
下限
|
51.93V
|
應投入
|
無
|
|
交流電壓
|
2 次諧波
|
5.77V
|
可投入
|
對電壓的諧波監測
有要求時，可投入
|
|
交流電壓
|
3 次諧波
|
5.77V
|
可投入
|
對電壓的諧波監測
有要求時，可投入
|
|
交流電壓
|
5 次諧波
|
5.77V
|
可投入
|
對電壓的諧波監測
有要求時，可投入
|
|
交流電壓
|
7 次諧波
|
5.77V
|
可投入
|
對電壓的諧波監測
有要求時，可投入
|
|
交流電流
|
突變
|
0.10A（IN 為 1A）
0.50A（IN 為 5A）
|
應投入
|
無
|
|
交流電流
|
上限
|
1.10A（IN 為 1A）
5.50A（IN 為 5A）
|
應投入
|
無
|
|
交流電流
|
2 次諧波
|
0.10A（IN 為 1A）
0.50A（IN 為 5A）
|
可投入
|
對電流的諧波監測
有要求時，可投入
|
|
交流電流
|
3 次諧波
|
0.10A（IN 為 1A）
|
可投入
|
對電流的諧波監測
|
|
|
|
0.50A（IN 為 5A）
|
|
有要求時，可投入
|
|
交流電流
|
5 次諧波
|
0.10A（IN 為 1A）
0.50A（IN 為 5A）
|
可投入
|
對電流的諧波監測
有要求時，可投入
|
|
交流電流
|
7 次諧波
|
0.10A（IN 為 1A）
0.50A（IN 為 5A）
|
可投入
|
對電流的諧波監測
有要求時，可投入
|
|
直流電壓
|
突變
|
0.10UDC
|
可投入
|
無
|
|
直流電壓
|
上限
|
1.10UDC
|
可投入
|
無
|
|
直流電壓
|
下限
|
0.90UDC
|
可投入
|
無
|
|
直流電流
|
突變
|
0.10IDC
|
可投入
|
無
|
|
直流電流
|
上限
|
1.10IDC
|
可投入
|
無
|
交流通道二次額定電壓 UN 為 57.7V，UDC 為直流額定電壓，IDC 為直流額定電流。
3.1.2 開關量通道定值參數整定
|
起動量
|
建議投入
原則
|
說明
|
|
開關量啟動
|
應投入
|
無
|
3.1.3 線路信息（定值參數整定）
|
通道類型
|
起動項
|
典型值
|
建議投入原
則
|
說明
|
|
電壓組
|
正序上限
|
63.47V
|
應投入
|
ABC 或 ABCN 接線
方式有效
|
|
電壓組
|
正序下限
|
51.93V
|
應投入
|
ABC 或 ABCN 接線
方式有效
|
|
電壓組
|
零序上限
|
5.77V
|
應投入
|
ABC 接線方式時，
零序采用自產零序； ABCN 接線方式時，零 序采用外接零序
|
|
電壓組
|
零序突變
|
5.77V
|
應投入
|
ABC 接線方式時，
零序采用自產零序； ABCN 接線方式時，零 序采用外接零序
|
|
電壓組
|
負序上限
|
5.77V
|
應投入
|
ABC 或 ABCN 接線
方式時有效
|
|
電流組
|
零序上限
|
0.10（IN 為
1A）
0.50（IN 為
5A）
|
應投入
|
ABC 接線方式時，
零序采用自產零序； ABCN 接線方式時，零 序采用外接零序
|
|
電流組
|
零序突變
|
0.10（IN 為
1A）
0.50（IN 為
5A）
|
應投入
|
ABC 接線方式時，
零序采用自產零序； ABCN 接線方式時，零 序采用外接零序
|
|
電流組
|
負序上限
|
0.10（IN 為
1A）
0.50（IN 為
5A）
|
應投入
|
ABC 或 ABCN 接線 方式時有效
|
|
電流組
|
振蕩
|
0.20
|
可投入
|
對于負荷變動較劇
烈的地區，可將定值相 應的增大
|
|
電流組
|
橫差
|
/
|
可投入
|
僅用于平行雙回線
|
3.1.4 線路故障測距參數整定
|
線路參數
|
示例
|
說明
|
|
零序電阻(Ω/km)
|
0.17
|
無
|
|
零序電抗(Ω/km)
|
0.92
|
若知零序電感值 L0 ，則零序電抗值為
2πfL0(f 為系統額定頻率)
|
|
正序電阻(Ω/km)
|
0.02
|
無
|
|
正序電抗(Ω/km)
|
0.28
|
若知正序電感值 L1 ，則零序電抗值為
2πfL1(f 為系統額定頻率)
|
|
零序電導(uS/km)
|
0.00
|
忽略泄漏電流和電暈損耗時，可認為零序
電導接近 0
|
|
零序電納(uS/km)
|
1.73
|
若知零序電容值 C0 ，則零序電納值為
1/(2πfC0)(f 為系統額定頻率)
|
|
正序電導(uS/km)
|
0.00
|
忽略泄漏電流和電暈損耗時，可認為正序
電導接近 0
|
|
正序電納(uS/km)
|
4.15
|
若知正序電容值 C1 ，則正序電納值為
1/(2πfC1)(f 為系統額定頻率)
|
|
互電阻(Ω/km)
|
0.10
|
線路類型為雙回路時有效
|
|
互電抗(Ω/km)
|
0.58
|
線路類型為雙回路時有效
|
以上線路參數采用一次值,參數為每公里分布的參數值。
3.1.5 變壓器定值參數整定
|
起動項
|
典型值
|
建議投入
原則
|
說明
|
|
過激磁
|
1.10
|
可投入
|
根據需要是否設置
|
|
差流
|
1.00（IN 為 1A）
5.00（IN 為 5A）
|
可投入
|
根據需要是否設置，差流歸算
到高壓側電流二次值，高壓側為星 型聯結時，采用高壓側從星型側向 三角形側補償方式。
|
3.1.6 頻率起動參數整定
|
起動項
|
典型值
|
建議投入
原則
|
說明
|
|
頻率上限值
|
50.5
|
應投入
|
頻率上限起動只針對電壓組
|
|
頻率下限值
|
49.5
|
應投入
|
頻率下限起動只針對電壓組
|
|
頻率變化率
|
0.3
|
可投入
|
頻率變化率起動只針對電壓組，
因數據窗較短，在電壓不穩定時，可 將整定值相應地提高。
|
