FR-100G微机故障录波装置 技术说明书V1.0

FR-100G

微机故障录波装置

技术说明书

V1.0

阿城继电器股份有限公司

哈尔滨瑞雷电气科技发展有限责任公司

2005年08月

FR-100G

微机故障录波装置

技术说明书

V1.0

编 制：李正彬

审 核：鞠云峰

审 定：孙成发

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目 次

1 概述 .................................................................................................................................................................. 1 1.1 特点 ........................................................................................................................................................... 1 1.2 装置的主要功能 ...................................................................................................................................... 1 2 技术数据 .......................................................................................................................................................... 2 2.1 电源 ........................................................................................................................................................... 2 2.2 额定参数 ................................................................................................................................................... 2 2.3 过载能力 ................................................................................................................................................... 2 2.4 功率消耗 ................................................................................................................................................... 2 2.5 测量范围及精度 ....................................................................................................................................... 2 2.6 重量 ........................................................................................................................................................... 3 2.7 绝缘性能 ................................................................................................................................................... 3 2.8 电磁兼容 ................................................................................................................................................... 3 2.9 触点性能 ................................................................................................................................................... 3 2.10 防护等级 ................................................................................................................................................. 3 2.11 机械稳定性 ............................................................................................................................................. 4 2.12 环境条件 ................................................................................................................................................. 4 2.13 屏体及其尺寸 ......................................................................................................................................... 4 2.14 屏体接地 ................................................................................................................................................ 4 3 装置硬件 .......................................................................................................................................................... 4 3.1 采集站机箱 ............................................................................................................................................... 5 3.2结构及功能 ................................................................................................................................................ 6 4 起动暂态记录的参量 ...................................................................................................................................... 8 4.1 电压突变起动(含直流电压) ..................................................................................................................... 8 4.2 电压越限起动 ........................................................................................................................................... 8 4.3 负序电压越限起动 ................................................................................................................................... 8 4.4 零序电压越限起动 ................................................................................................................................... 8 4.5 三次谐波电压型起动 ............................................................................................................................... 9 4.6 电流突变起动 ........................................................................................................................................... 9 4.7 电流越限起动 ........................................................................................................................................... 9 4.8 负序电流越限起动 ................................................................................................................................... 9 4.9 零序电流越限起动 ................................................................................................................................... 9 4.10过励磁起动 .............................................................................................................................................. 9 4.11逆功率起动 ............................................................................................................................................ 10 4.12 开关量变位起动 ................................................................................................................................... 10 4.13 手动起动 ............................................................................................................................................... 10 4.14 发电机特殊起动方式 ........................................................................................................................... 10 5 装置整定参数表 ............................................................................................................................................ 12

5.1 首次运行设置 ......................................................................................................................................... 12 5.2 发电机整定参数 ..................................................................................................................................... 13 5.3 变压器整定参数 ..................................................................................................................................... 14 5.4 测量单元整定参数 ................................................................................................................................. 15 5.5 开关量单元整定 ..................................................................................................................................... 15 6 软件功能概况 ................................................................................................................................................ 16 6.1 采集站功能软件 ..................................................................................................................................... 16 6.2 分析站的故障录波分析软件 ................................................................................................................. 16 7 产品选型参考 ................................................................................................................................................ 17 8 订货须知 ........................................................................................................................................................ 17 附录A 系统接线图 .......................................................................................................................................... 17 附录B 交流原理图 .......................................................................................................................................... 18

1 概述

FR-100G微机故障录波装置（以下简称装置）适用于火电厂、水电厂、核电厂所用的微机型发电机

的动态记录装置及发电机变压器组的动态记录装置，组屏安装。 1.1 特点

a) 紧凑式设计，采集站、分析站模式，采集站和交流接口、直流接口为一整体，采用19英寸标准机箱。机架式安装方式，可靠性高。

b) 装置后台软件以Windows2000操作系统为平台,具有强大的录波、运行监视、实时显示、故障数据分析、数据通讯等功能。

c) 记录数据分为稳态数据记录和暂态数据记录两种方式。 d) 自动生成运行、操作日志，使录波器的运行、操作有据可查。 e) 高性能硬件配置

分析站计算机采用台湾研华原装整机IPC-610P4-30HC。采集站主机采用台湾研华高速嵌入式PC/104卡，智能采集卡采用32位单片机，5kHz采样率，14位A/D，具有完善的自诊断功能，现场免维护。

f) 分析站、采集站之间采用高速以太网通讯，稳定可靠。 g) 启动方式灵活多样，可根据需要自主配置。 h) 计算量可根据需要自由设定。

i) 测量内容丰富（工频电压、电流量，直流电压、电流量，中频量以及各种非电量，开关量等）。 j) 具有网络通讯功能，采用IEC60870-5-103标准通讯规约，数据存储为comtrade格式。可以同综合自动化系统进行通讯连接，设置装置定值，调用装置稳态和暂态数据，及获得装置的其它信息。

k) 试验功能，可进行机组大修后的短路、空载等项试验。 l) 适用温度范围宽：-5 C ～ +45 C。 m) 装置抗干扰能力强。

n) 装置技术条件符合电力标准《DL/T 873-2004 微机型发电机变压器组动态记录装置技术条件》。 1.2 装置的主要功能

a) 具有记录发电机变压器组正常运行数据的稳态记录功能，即对电压、电流（含负序电流）、有功功率、无功功率、频率等电气量自装置投入运行后即进行非故障启动的连续纪录；

b) 具有记录发电机变压器组、电网的异常或故障数据的暂态记录功能，当机组发生大扰动时能自动地对扰动的全过程按要求进行暂态记录，并当暂态过程结束后，自动停止暂态记录；

c) 当机组连续多次发生大扰动时，装置能够完整地记录每次大扰动的全过程数据； d) 装置所记录的数据真实、可靠、不失真，能准确反应谐波、非周期分量等；

e) 装置所记录的数据有足够的安全性，不会因装置连续多次启动、供电电源中断等偶然因素丢失； f) 装置具有保存外部电源中断前所采数据的能力，每路外部电源的输入都设置独立的保险，具有失电报警功能，起动报警功能，并有触点输出；

g) 当机组故障时，装置能输出简要的异常/故障信息，以便于运行人员的处理。输出信息包括：故障时间，设备名称、起动原因、保护及断路器跳合闸时间、保护及安全自动装置动作情况、开关量动作清单等。

h) 装置具有利用数据网（RS485）实现远方调用当前和历史数据的功能，通讯规约采用（IEC60870-5-103）规约；

i) 装置具有自动检测功能，当装置元器件损坏时，能发出装置异常信号。

j) 装置具有自复位功能，当软件工作不正常时，能通过自复位电路自动恢复正常工作。 k) 分析站可外接GPS时钟装置实现自动对分析站和采集站校时。

2 技术数据

2.1 电源 2.1.1 交流电源

a) 额定电压：单相220V，允许偏差：-20% ～ +15%； b) 频率：50Hz，允许偏差±0.5Hz； c) 波形：正弦，波形畸变不大于5%。 2.1.2 直流电源

a) 额定电压：220V、110V； b) 允许偏差：-20% ～ +15%； c) 纹波系数：不大于5%。 2.2 额定参数

a) 交流电流：5A或1A(订货时指明)； b) 交流电压：或100V； 3

c) 直流电压（转子）：0V～600V（需外附件）；

d) 直流电流（转子）：75mV；4mA～20mA/0V～5V（变送器输出）； e) 频率: 50Hz(励磁回路：400Hz)； f) 采样频率：5kHz。 2.3 过载能力

a) 交流电流回路：2倍额定电流，连续工作； 15倍额定电流，允许10s； 40倍额定电流，允许1s； b) 交流电压回路：2倍额定电压，连续工作； 2.4倍额定电压，允许10s； 2.4 功率消耗

a) 电源回路：不大于650 VA。 b）交流电流回路：每相不大于0.5VA。 c) 交流电压回路：每相不大于1VA。 2.5 测量范围及精度 2.5.1 线性测量范围

a) 交流电流：0.1In～30In ； b) 交流电压：0.1Un～2 Un ；

c) 直流电流：0V～75mV；4 mA～20mA/0V～5V（变送器输出） ；

d) 直流电压：50mV～1000V （需外附件：In-50mV～1000V ；Out-0～5V）； e) 模拟量通道测量频率：45Hz～55Hz ； d) 专用通道测量频率：0Hz～1000Hz。 2.5.2 起动量精度

a) 动作值单一电量越限型起动量（电压、电流等）平均误差的绝对值应不大于5% ；

b) 动作值单一电量突变型起动量（电压、电流等）平均误差的绝对值应不大于20% ； c) 动作值功率型电量起动量（有功、无功等）平均误差的绝对值应不大于10% 。 2.5.3 测量精度

a) 电流、电压：±0.5％； b) 有功功率、无功功率：±2％； c) 功率因数：±1％； d) 频率：±0.01Hz； 2.6 重量

装置总重量为：300kg (屏体重量)。 2.7 绝缘性能 2.7.1 绝缘电阻

在标准试验大气条件下，装置除非电量通道和开关量以外的各导电电路与外露非带电金属部分及外壳之间，以及电气上无联系的不同电路之间，用直流开路电压为500V的兆欧表分别测定其绝缘电阻值,应不小于100MΩ。

在非电量通道和开关量的各导电电路与外露非带电金属部分及外壳之间，用直流开路电压为250V的兆欧表分别测定其绝缘电阻值,应不小于10MΩ。 2.7.2 介质强度

在标准试验大气条件下，装置的各电路(非电量通道和开关量除外) 与外壳之间，以及无电气联系的各导电电路(非电量通道和开关量除外)之间，应能承受交流50Hz、2kV(有效值)试验电压，历时1min，无绝缘击穿或闪络现象。

装置的非电量通道和开关量对地以及无电气联系的各导电电路之间,应能承受0.5kV(有效值),50Hz的交流试验电压,历时1min,无绝缘击穿或闪络现象。 2.8 电磁兼容

a）脉冲群干扰检验符合GB/T 14598.13-1998中3.11规定，严酷等级为Ⅲ级； b）承受静电放电干扰检验符合GB/T 14598.14-1998中4.2规定，严酷等级为Ⅲ级； c）电磁场辐射抗扰度检验符合GB/T 14598.9-2002中4.11规定，严酷等级为Ⅲ级；

d）快速瞬变干扰检验符合GB/T 14598.10-1996中4.1规定，严酷等级为Ⅲ级； e）浪涌抗扰度检验符合IEC 60255-22-5：2002中第4章规定，严酷等级为Ⅲ级；

f）射频场感应的传导骚扰的抗扰度检验符合IEC 60255-22-6：2001中第4章规定，严酷等级为Ⅲ级；

g）工频抗扰度检验符合IEC 60255-22-7：2003中第4章规定，严酷等级为Ⅲ级； h）承受电磁发射检验符合GB/T 14598.16－2002中4.1和4.2规定，严酷等级为Ⅲ级。 2.9 触点性能 2.9.1 触点断开容量

交流: 5A, 250V AC； 直流: 2A, 30V DC。 2.9.2 触点长期允许闭合电流

装置输出触点长期允许闭合电流为2A。 2.10 防护等级

防护等级达到IP50。

2.11 机械稳定性

装置的抗振动检验符合GB/T 11287-2000的规定。 2.12 环境条件

a) 环境温度 工作：-5 C～+45 C；

贮存：-25 C～+70 C ，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。

b) 相对湿度

最湿月的月平均最大相对湿度为85%，同时该月的月平均最低温度为+25 C，且表面无凝露最高温度为+40 C 时，平均最大相对湿度不超过50%。

c) 大气压力86 kPa～106kPa （相对海拔高度2km 以下）。 2.13 屏体及其尺寸

标准PK-30屏: 2260mm/2360mm (高)×800mm (宽)×600mm (深)。如有特殊要求可特制。 2.14 屏体接地

屏体接地性良好，配有专门的接地铜牌，安装时必须将此处与专用地线相接（接地电阻小于0.4Ω）。

3 装置硬件

本装置在总体设计、各插件设计上均充分考虑了可靠性的要求，并在程序执行、信号指示、通信等方面给与了详尽考虑。

装置屏体采用分层分布式结构，由逆变电源、采集站、分析站和打印机组成,屏面设有键盘鼠标抽屉、交流220V电源指示灯、直流220V电源指示灯、24V电源指示灯、运行指示灯、启动指示灯以及复归按钮。分析站、采集站之间通过以太网相连，构成局域通讯网络, 分析站也可预留以太网端口用来方便地与综合自动化系统联网,运行屏面布置如图1所示。

图1 屏体正面和背面布置图

3.1 采集站机箱

采集站机箱为19英寸标准机箱，采用整面板、背插式结构，整面板为一整体结构、标明箱体名称。 背插式结构即插件从装置的背后插拔，各插件间的连线在整背板上，背板位于机箱的前部，该结构具有以下优点：

a) 各插件自带可插拔端子，母板上只有内部使用的5V和12V、24V电压等级回路连线，强弱电完全分开，可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合，增强装置的抗干扰能力，提高其可靠性和安全性；

b) 采用印制板作为背板总线与传统的总线方式相比,具有正确率高的特点,减少人为的失误并且便于插件按模块化设计；

c) 可取消交流变换模件的大电流端子提高装置的可靠性。

本装置由于充分考虑装置的可靠性，并且装置内部无可调节元件，使得装置在现场调试时无需插拔插件，因而背插式结构的上述优点得以充分体现。

机箱外形尺寸及开孔图尺寸见图2所示。

该机箱所有模块均以插件形式在箱后安装, 以嵌入式PC/104模块工控机为核心构成,所有交直流接口、采集卡与计算机、电源均在同一机箱内,大大提高了可靠性,提高了抗干扰能力,使装置更加紧凑。 采集卡分为智能模拟量采集模块、智能开关量采集模块；每个采集模块是自带32位CPU的智能化采集单元。可独立完成64/96路模拟量和48/96/144路开入量的数据采集和记录、3组开出量的报警和动作指示,同时还能完成各种直流量和非电量的采集。

图2 采集站机箱机箱外形尺寸及开孔图

3.2 结构及功能 3.2.1 采集站前面板

前面板为一整体结构、标明箱体名称。 3.2.2 采集站后面板

箱后面板由各个功能模块插件铭牌组成,含运行指示灯、电源开关、指示灯,接线端子等。 3.2.3 插件

从右至左各插件依次为:主机电源插件、开关量采集插件、主CPU插件、模拟量采集插件、交流接口插件、多功能非电量接口插件。 3.2.3.1 主机电源插件

该电源插件是自行设计、交、直流两用开关电源，具有过载保护、短路保护、各路电源根据负载不同，采用不同的隔离方式、同时具有故障报警继电器，提供两路输出触点；

该电源能够提供六组5V（1）、5V（2）、+12V、±12V、+24V（1）、+24V（2）电源供主机和信号板使用，其中24V（2）供外部开入使用，每组电压均不共地，且采用浮地方式。

铭牌上有5V、±12V、24V电源指示灯、电源开关、输入电源接线端子、电源故障报警触点。 3.2.3.2 开关量采集插件

包括一块开关量采集主机插件和两块开关量采集从机插件。

该插件用于开关量状态的检测，采用了多层印制板及表面贴装工艺，采用了32位单片机，通过板上双口RAM完成该板与主板PC/104CPU间的数据交换。

开关量信号采用单端输入光电隔离方式，开关量采集主机插件可同时完成48路开入量状态检测3路开关量输出（每路均有两组触点），每块开关量采集从机插件可同时完成48路开入量状态检测，需和主机插件配合使用，从机插件可根据需要选择安装。

该插件最多可同时检测144路开入量状态,3路开关量(继电器)输出。 开关量输出全部采用继电器触点方式输出,装置设置了三个基本功能继电器： a) 装置自检故障告警继电器: 装置一旦自检发现故障，继电器动作告警；

b) 录波起动信号继电器: 当装置启动录波后，继电器动作告警。该继电器需要手动复归； c) 打印机电源启动继电器: 装置正常工作时，打印机电源关闭。一旦装置启动录波，通过该继电器接通打印机电源。 3.2.3.3 主CPU插件

该插件工作主频为 650MHz，128M内存，PC104内部总线，CPLD逻辑管理。完成前置机的监控管理、故障启动判别以及录波数据的记录和上传等功能,铭牌上有显示器接口，键盘鼠标接口，以太网接口，USB接口等用于与外部连接和交换数据。 3.2.3.4 模拟量采集插件

包括一块模拟量采集主机插件和一块模拟量量采集从机插件。

该插件用于模拟量信号的检测，采用了多层印制板及表面贴装工艺，采用了32位单片机及14位A/D，具有转换速度快、采样偏差小、无可调整元件等特点，通过板上双口RAM完成该板与主板PC/104CPU间的数据交换。

模拟量采集主机插件完成64路模拟量的数据采集，从机插件完成32路模拟量的数据采集，需和主机插件配合使用，从机插件可根据需要选择安装。

一路脉冲输入型转速信号测量输入，可以精确测量1000Hz以内的频率信号。 3.2.3.5 交流接口插件

该插件包括10路电流变换器CT和10路电压变换器PT，采用电流端子作为接线端子，CT、PT位置可根据需要随意安装，原理图参见附录，用于将系统CT、PT的二次侧电流、电压信号转换成弱电信号，供A/D转换用，并起强弱电隔离作用。 3.2.3.6 多功能非电量接口插件

a) 鉴于发电机转子励磁电压幅值较大，过电压水平较高，为防止高压直接上屏可能对装置的正常 工作产生危害以及保证运行人员安全，发电机励磁电压引入装置前首先通过交直流电压传感器进行预降压，本板有两路励磁电压、两路励磁电流输入（0～75mV）回路；

b）本插件能够处理多种不同输入类型的非电量,接收现场的变送器信号,经过转换进行测量，信号 源可以是电压或电流。有5路0～5V电压型变送器输入信号处理回路、5路4mA～20mA电流型变送器输入信号处理回路，同时还有一路电压输入型转速信号测量输入信号处理回路，可以精确测量1000Hz以内的频率信号；接口插件中每路测量回路均有线性隔离电路，可实现被测回路与机箱内部电路的高度绝缘和电气隔离。

装置背后接线端子见图3；装置背后接线见图4。

图3 装置背后接线端子图

图4 装置背后接线图

4 起动暂态记录的参量

基本起动方式

4.1 电压突变起动(含直流电压)

性能：起动设置可按通道设定，整定值不小于5%Un时，动作值误差不大于整定值的20%。 原理：当装置计算出的相电压(含直流电压)中任意一个电压突变高于电压突变起动定值时，装置起动录波。

起动判据：△U >△Uzd；

△Uzd: 电压突变整定定值

整定：推荐整定值5%Un。 4.2 电压越限起动

性能：起动设置可按通道设定，分高限和低限，整定值在（90%～110%）Un，要求动作值误差不大于整定值的5%,当电压≤0.5%Un时，自动退出电压越低限起动判据；

原理：当装置计算出的相电压中任意一个电压有效值高于或低于电压越限起动定值时，装置起动录波。

起动判据： U > Uzdg或U< Uzdd

Uzdg: 电压高限整定定值 Uzdd: 电压低限整定定值

整定：推荐高限整定值110%Un, 低限整定值90%Un 4.3 负序电压越限起动

性能：起动设置可按通道设定，整定值不小于3%Un时，动作值误差不大于整定值的10%。 原理：当装置计算出的负序电压高于负序电压起动定值时，装置起动录波。 起动判据：U2 > U2zd；

U2zd: 负序电压整定定值 整定：推荐整定值3%Un。 4.4 零序电压越限起动

性能：起动设置可按通道设定，整定值不小于3%Un时，动作值误差不大于整定值的10%。 原理：当装置计算出的零序电压高于零序电压起动定值时，装置起动录波。 起动判据：U0 > U0zd；

U0zd : 零序电压整定定值 整定：推荐整定值3%Un。

4.5 三次谐波电压型起动

性能：起动设置可按通道设定，整定值不大于1.5时，动作值误差不大于整定值的5%。

原理：三次谐波电压型起动的输入信号时发电机机端三次谐波电压U3s和中性点三次谐波电压U3n，机端三次谐波电压取自发电机机端TV的开口绕组，中性点三次谐波电压取自发电机中性点TV或配电变压器、或消弧线圈，该判据为发电机内部故障定子接地提供起动判断，反映发电机机端三次谐波电压和中性点三次谐波电压的比值。

起动判据：|U3s/U3n | > Kzd； Kzd :整定定值 整定：推荐整定值1.50。 4.6 电流突变起动

性能：起动设置可按通道设定，整定值不小于10%In时，动作值误差不大于整定值的20%。 原理：当装置计算出的相电流中任意一个电流突变高于电流突变起动定值时，装置起动录波。 起动判据：△I >△Izd；

△Izd: 电流突变整定定值

整定：推荐整定值10%In。 4.7 电流越限起动

性能：起动设置可按通道设定，整定值在不小于110%In，动作值误差不大于整定值的5%； 原理：当装置计算出的电流中任意一个电流有效值高于电流越限起动定值时，装置起动录波。 起动判据： I > Izd

Izd: 电流整定定值 整定：推荐整定值110%In。 4.8 负序电流越限起动

性能：起动设置可按通道设定，整定值不小于10%In时，动作值误差不大于整定值的5%。 原理：当装置计算出的负序电流高于负序电流起动定值时，装置起动录波。 起动判据：I2 > I2zd；

I2zd: 负序电流整定定值 整定：推荐整定值10%In。 4.9 零序电流越限起动

性能：起动设置可按通道设定，整定值不小于10%In时，动作值误差不大于整定值的5%。 原理：当装置计算出的零序电流高于零序电流起动定值时，装置起动录波。 起动判据：I0 > I0zd；

I0zd: 零序电流整定定值 整定：推荐整定值10%In。 4.10 过励磁起动

性能：起动设置可按元件设定，整定值不小于1.1时，动作值误差不大于整定值的5%。 原理：发电机(变压器)会由于电压升高或者频率降低而出现过励磁，发电机的过励磁能力比变压器的能力要低一些，因此过励磁特性一般应按发电机的特性整定，过励磁保护反应的是过励磁的倍数，过励磁倍数定义如下：

其中：U、f：电压、频率；

Ue、fe：额定电压、额定频率； U*、f*：电压、频率标么值； B、Bn：磁通量和额定磁通量； 过励磁电压取自机端TV相电压。

起动判据：N > Nzd 其中Nzd：过励磁整定定值

整定：过励磁倍数整定值一般在1.0 ～1.5之间，推荐整定值1.1 。 4.11 逆功率起动

性能：起动设置可按元件设定，整定值P逆不小于5%Pn时，要求动作值误差不大于整定值的10%。 原理：逆功率起动用于汽轮机，当主汽门误关闭或机组保护动作于关闭主汽门，而出口断路器未跳闸时，发电机将变为电动机运行，从系统中吸收有功功率，此时由于鼓风损失，汽机尾部叶片有可能过热，造成汽机损坏，因此一般不允许这种情况长期存在，逆功率起动反应发电机从系统吸收有功的大小。

起动判据： P ≤ - RPzd

RPzd: 有功功率整定定值

整定：逆功率保护定值范围0.5% - 10% Pn, Pn 为发电机额定有功功率，推荐整定值5% Pn。 4.12 开关量变位起动

起动设置可按通道设定，可选择起动录波或记录变位。

当外部开关量触点闭合（或断开）时间大于1ms时，应自动起动暂态记录。 4.13 手动起动

在分析站中用鼠标按动快捷键中“手动录波”按钮，或在菜单中选择“手动录波”选项，装置起动暂态记录的功能。 4.14 发电机特殊起动方式

为提高装置性能，针对发电机内部故障和异常运行工况，本装置设置了以下几种特殊起动判据，用户可根据需要选择投入或退出。 4.14.1 横差电流起动

性能：起动设置可按元件设定，整定值Ihc不小于10%In时，要求动作值误差不大于整定值的10%。 横差电流起动是发变组保护中的主保护，可作用于发电机内部匝间短路，也可作用于发电机内部相 间短路及定子绕组开焊故障。

单元件横差原理：

单元件横差电流取自发电机定子并联绕组中性点之间单个TA的电流。装置检测到横差电流大 于整定电流后动作。

起动判据：Ihc > Ihczd；

Ihczd: 单元件横差电流整定定值 裂相横差原理：

裂相横差将发电机的分支分成两组后引入保护， 一组IA1、IB1、IC1 ，二组IA2、IB2、IC2 ，使用裂相横差的发电机必须配有上述两组TA方能实现。接线方式见图5。

图5 电流极性接线图

裂相横差整定相对比较复杂，它和所使用的一次TA变比，分支的组合方式都有关系，尤其当 两个臂的分支数不相等时更加复杂。

为了避免严重故障时TA 饱和等因素引起的差动延时动作，装置设有一高比例和高起动值的比 率差动，利用其比率制动特性抗区外故障时TA 的暂态和稳态饱和，而在区内故障TA 饱和时能可靠正确动作。

起动判据：Id > K|I1+I2|；

I1、I2: 每组互感器二次电流值 |I1+I2| ：裂相横差整定定值 K：可靠系数 定值：推荐整定值10%In；

裂相横差可靠系数在1～2之间，推荐取1.2。 4.14.2 无功功率反向起动

性能：起动设置可按元件设定，整定值Q无不小于5%Qn时，动作值误差不大于整定值的10%。 定子电流不小于10%In时，要求动作值误差不大于整定值的5%。

原理：本起动是针对发电机低励/失磁工况设定，当发电机励磁降低到不允许值的标志是逆无 功和定子过电流同时出现， 逆无功原理失磁判据，则是根据这一特点构成的。在发电机失磁之后，必然会出现逆无功和定子过电流（发电机空载或负载很小的情况下失磁除外）。根据这一特点构成的失磁判据具有比较明确的物理概念，此外通过对失磁过程的分析可以发现，发电机失磁之后无功很快从正值变为负值（逆无功出现在功角小于90°时），并且在整个失磁过程中无功始终为负值，因此利用逆无功判据可以较快较好地检测出失磁 。

起动判据：I > Izd Q > -Qzd

Izd：定子电流整定定值 Qzd：无功功率整定定值

定值：逆无功定值Qzd 为保证不误动一般整定为0.05Qn，定子电流一般整定为1.2～1.25In 。 4.14.3 低频过流起动

性能：起动设置可按元件设定，整定值F低不小于85%Fn时，动作值误差不大于整定值的10%。 整定值I高不小于10%In时，动作值误差不大于整定值的10%。

原理：对于水轮发电机，在启动过程中，转速逐步升高，当升高到额定转速的85%时，进行升压操作 ，逐渐加励磁升高定子绕组电压，这时定子绕组中电流应该是零或接近零，如果有电流且超过允许值，则说明定子绕组有短路，装置应起动。

起动判据：I > Izd

F > Fzd

Izd：定子电流整定定值 Fzd：频率整定定值

定值：频率一般整定为86%Fn，定子电流一般整定为1%In 。

5 装置整定参数表

5.1 首次运行设置

FR-100故障录波装置分析站软件首次运行时将进行以下设置，设置完成后无需重复设置。 5.1.1 采集站设置

见图6。该设置根据系统实际情况设置，其中“采集站名”可随意设置。

图6 采集站设置窗口

5.1.2 RS485端口设置

该端口用于同本地网进行通讯，规约采用103规约，设置图见图7。

图7 RS485端口设置

5.1.3 GPS端口设置

如果卫星同步时钟系统从分析站接入，需要设置GPS端口，设置图见图8 。

图8 GPS端口设置

5.2 发电机整定参数 5.2.1 发电机整定参数表

表1 发电机整定参数

5.2.2 发电机特殊判据参数表

表2 发电机特殊判据参数表

5.2.3 发电机通用判据参数表

表3 发电机极端电压1、机端电压2起动判据参数表

表4 发电机机端电流、机尾电流起动判据参数表

5.3 变压器整定参数 5.3.1 变压器整定参数表

表5 变压器整定参数

5.3.2变压器特殊判据参数表

表6 变压器特殊判据参数表

5.3.3变压器通用判据参数表

表7 变压器高压侧电压、低压侧电压起动判据参数表

表8 变压器高压侧电流、低压侧电流起动判据参数表

5.4 测量单元整定参数

表9 测量单元整定参数

整定参数，重复添加过程，直至添加完所有测量单元的整定参数。

注 * “比例”的设置：

如果该测量单元是“按直流量取值”，则该“比例”是系统侧满额度最大测量值。如测励磁电 流时，最大电流是1000A时，变送器输出75mV，本装置满量程，该“比例”就设置成 1000；

如果该测量单元是“按交流量取值” 则该“比例”是装置互感器二次侧变比。如该测量单元 从本装置交流电压通道进入时，二次侧互感器是120/3.53，如外部接变换器，还需将变换器变比乘进去。

例如外部测量量是交流1000V，变换器变比是10，二次互感器是120/3.53，则该“比例”就 设置成

10×120÷3.53=339.943。

本装置最多可设置14个测量单元。 5.5 开关量单元整定

表12 开关量整定参数

定参数，重复添加过程，直至添加完所有开关量的整定参数。 本装置最多可设置144个开关量。

6 软件功能概况

6.1 采集站功能软件

6.1.1 本机的初始化、自检和数据采集

a) 装置投入运行后，首先对各相关模板进行初始化和初次自检，若装置运行正常，则开始进行模拟量及开关量的定时采样。采样数据保存于指定的RAM区，并不断刷新。

b) 在每次定时中断采样过程中进行相关启动量的计算，以检测是否有故障发生，并穿插进行硬件自检、整定值校核以及与分析站的巡检等。

c) 分析站内置或外接GPS时，校准本机实时时钟后，可以对采集站进行对时，保证各站时钟的统一。

d) 一旦起动量满足起动要求，则立即停止自检，保留所需的故障前采样数据，并按故障记录时段的要求，记录故障后的采样数据，同时起动相关信号继电器。

e) 录波数据及相关的起动信息将通过通讯网卡及时上传给分析站，存入硬盘保存，并据此打印故障报告。

f) 装置投入运行后，采集站每周波都将系统稳态数据上传至分析站，作为稳态数据存储和分析使用。

6.1.2 故障的起动判别

根据事先整定的故障起动方式、定值大小与实测的采样数据进行比较。一旦故障起动条件满足，故障后的采样数据将转存微机的高端内存，内存容量可保存15次连续故障录波数据。 6.1.3 装置实时数据读取

当装置进入实时数据状态后，采集站仍然可以进行故障起动判别，并且将根据分析站下传的实时命令，完成当前模拟量和开关量采样数据的上传给分析站，由分析站完成实时数据的显示。 6.2 分析站的故障录波分析软件

分析站软件主要完成整个装置的运行和调试的监控管理、装置的定值整定、录波数据的存储及简要故障报告的形成和打印等、与采集站的定时互检和对时等。详细内容及操作方法参见本装置使用说明书。

a) 实时数据的显示

装置实时数据显示，用于检查各个通道模拟量和开关量的精度，以及稳态状态下，装置设置的各个元件各个测量点的值和计算值，比如：机端电压、机端电流、有功、功率因数等。装置实时数据有以下几种显示功能：模拟量数据一次值、模拟量数据二次值、开关量显示、调试显示等；

b) 暂态数据的显示与分析

本软件为方便分析装置记录的故障数据设计。可再现故障时刻的电气量数据及波形，并完成机组故障分析需要的各种电气量的分析计算。可绘出谐波分析图、矢量分析图、故障波形图、趋势图、轨迹图等，同时可根据需要自行进行相序量计算、幅值计算、发电机、变压器有功功率、无功功率计算、频率计算，机端测量阻抗计算等。

c) 稳态数据的显示与分析

装置可保存3天以上历史稳态数据，可随意调出3天内任意时刻历史数据，作为系统稳态运行状态分析依据，主体功能同暂态数据的显示与分析。

d) 电气试验

用于机组第一次投运、检修和大修时的机组试验，以及各个电气量的变化检查等工作。电气试验数据，能够自动生成数据报表，保存文件，可以在离线的方式打开文件进行回放。数据最小分辨率为1秒。

7 产品选型参考

本装置分两种基本生产型，差别是输入量的不同配置。特别说明：本装置的模拟量配置电压电流数量比例可根据用户指定装配。

a) FR-100-I型：标准配置为30路电压模拟量、30路电流模拟量、96路开关量输入，两路励磁电压、两路励磁电流（0～75mV）输入，一路电压输入型转速信号测量输入、一路脉冲输入型转速信号测量输入，适用于中、小容量发电机、变压器组的故障录波分析。

b) FR-100-II型：标准配置为40路电压模拟量、40路电流模拟量、144路开关量输入，两路励磁电压、两路励磁电流（0～75mV）输入，非电量有5路0V～5V电压型变送器输入、5路4mA～20mA电流型变送器输入，一路电压输入型转速信号测量输入、一路脉冲输入型转速信号测量输入，适用于大、中容量的发电机、变压器组的故障录波分析。

8 订货须知

a) 订货时，请参考“7、产品选型参考”，若接入的模拟量或者开关量与之不符，请与本公司联系； b) 需参考附录中“装置录波分析主要模拟量示意图”及屏端子图，请提供机组需要录波分析的模拟量和开关量的情况；

c) 系统情况：例如是中性点接地系统，或是Ｂ相接地系统； d) 发电机机端PT、CT的二次侧参数（57.7V或100Ｖ，5A或1A）； e) 变压器高压侧的PT、CT的二次侧参数（57.7V或100Ｖ，5A或1A）； f) 厂用变压器的PT、CT的二次侧参数（57.7V或100Ｖ，5A或1A）。 g) 励磁系统：发电机励磁极间电压值，励磁机极间电压值；

主励输出Ａ、Ｂ、Ｃ三相电压、电流值及频率；

副励输出Ａ、Ｂ、Ｃ三相电压、电流值及频率。 h) 现场直流变送器二次值是多少；

i) 需要录波分析的开关量（常开／常闭无源空接点）的数量； j) 如有特殊情况，请详细告知。 k) 告知屏体尺寸和颜色； l) 是否要求配置远传功能。

注：说明书中的配置恕不另行通知，以随货说明书为准。

附录A 系统接线图

见图A.1

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rpp1.html