电力系统的故障录波器是怎样实现时间同步的？

电力系统的故障录波器是选择以下其中一种与GPS对时设备实行时间同步的：
1秒脉冲信号(lpps),利用GPS所输出的lpps(每秒钟一个脉冲)方式,进行时间同步校准,获得与UTC同步的时间准确度较高,脉冲宽度:20ms-200ms,上升沿的时间准确度'1Ws这是国内外保护常用的对时方式
2分脉冲信号(lppm),利用GPS所输出的Ippm(每分钟一个脉冲)方式,进行时间同步校准,获得与UTC同步的时间准确度较高,脉冲宽度:20ms-200ms,上升沿的时间准确度'3Ns这是国内外保护常用的对时方式
3差分信号,其实质是秒脉冲经过差分芯片转换成差分电平输出,以增加对时距离,由秒脉冲信号几十米的距离提高到差分信号I km左右,而且差分信号可以与多个装置同时对时这是国内一些低压保护常用的对时方式
4串口校时(时间报文),时间报文应包括:y,m,d,h,min,s,也可包含用户指定的其他特殊内容,如接收CPS卫星数,告警信号等,报文信息格式为ASCII码或BCD码或16进制码为提高申口校时的精确度,需将传输的波特率选择合适(一般大约9600),精确度可以达到ms数量级串口RS-232传输距离为30m,RS-422传输距离为150m,加长后会造成时间延时
5IRIG-B时码,是一种编码时间信号,包含了比秒/分脉冲更多的信息IRIG时间标准有两大类:一类是并行时间码格式,传箱距离较近,且是二进制,因此远不如申行格式广泛;另一类是串行时间码,共有六种格式,即A,B,D,E,G,H它们的主要差别是时间码的技速率不同,其中B码应用最为广泛B码的主要特点是时帧速率为1帧/;拚带信息量大,经译码后可获得,10,100,1000c/:的脉冲信号和BCD编码的时间信息及掉制功能信息IRIG-B信号有调制IRIG-B (AC)和非调制IRIG-B(DC)两种 调制IRIG-B轴出的帧格式该格式每秒输出一帧,每帧有100个代码,每个代码占时001 s每一帧IRIGrB输出信号中,包含了秒段,分段,小时段,日期段等,在IRIG-B的输出当中,时间信息是从一年的1月1日零时零分零秒之后的多少日,多少时,多少分,多少秒来表示的 非调制IRIG-B信号,是一种标准的TTL电平,用在传输距离不大的场合,比如屏柜内部或者相邻的屏柜如果传输距离相距甚远,就应将代码进行调制 IRIG-B(AC)最大传输距离大约3到5km, IRIG-B(DC)的最大传输距离为几百mIRIG-B时码准确度525Ns,北美地区的产品大多采用这种对时方式,如Hathaway的IDM型故障录波器
6DCF77时码,是德国法兰克福授时中心,以原子钟作为时钟源,将标准时间信号(如:y,m,d,h,min,s,ms ,Ws等时间信息)进行编码利用低频(775kHz)载波方式将信号以无线电长波发播出去,需对时的装置通过内置微型无线电接收系统接收该低频无线电时码信号,由专用集成芯片进行时码信号解调,再由计时装置内设的控制机构自动调时通过这样一个技术过程,使得所有接收该标准时间信号的装置都与标准时间授时中心的标准时间同步这主要用在一些欧洲产品上,如德国西门子的6MD测控装置

故障录波器的故障录波器的启动方式

（1） 通过对故障录波图的分析，找出事故原因，分析继电保护装置的动作作为，对故障性质及概率进行科学的统计分析，统计分析系统振荡时有关参数。
（2） 为查找故障点提供依据，并通过对已查证落实的故障点的录波，可核对系统参数的准确性，改进计算工作或修正系统计算使用参数。
（3） 积累运行经验，提高运行水平，为继电保护装置动作统计评价提供依据。

电力故障录波装置是什么？

启动方式的选择，应保证在系统发生任何类型故障时，故障录波器都能可靠的启动。一般包括以下启动方式：负序电压、低电压、过电流、零序电流、零序电压。
(1) 相电流突变和相电压突变：
相电流突变量起动采用：△i(k)=||i(k)-i(k-N)|-|i(k-N)-i(k-2N)|| i(k)为电流一个瞬时点
相电压突变量起动采用：△u(k)=||u(k)-u(k-N)|-|u(k-N)-u(k-2N)||
注：式中N 为一个工频周期内的采样点数，采用分相判别，用计算出的相电流或相电压突变
量与定值比较，连判三次满足突变量起动定值即被确认为起动。
(2) 相电流、相电压越限及零序电流、零序电压越限起动
用计算出的各相电压、各相电流以及零序电压、零序电流（采用
专用通道输入，而非采用对称分量法计算得到）同整定值比较以判断是否起动。
(3)频率越限与频率变化率起动
本装置采用硬件测频，用测得的频率与频率越限定值比较以判定是否起动。
频率变化率用式 df/dt=|f2-f1|/△T 其中： f2当前参考时刻测得的系统频率;
f1前一参考时刻测得的系统频率;
△T相临两参考时刻的间隔时间
(4)荡判断起动
线路同一相电流变化，05s内最大值与最小值之差 ≥10% 时起动振荡录波，并判断振
荡是否平息。并利用负序电流及零序电流的变化dI2+ dI0 检测振荡中是否发生故障。
（5）开关量起动
通过配置可设定任何开关量作为起动条件、变位方式可选。
(6) 正序、负序和零序电压启动判据。电力系统故障时，正序、负序和零序电压均
可以看成故障分量，因此可以利用这些量变化启动录波，具体可以按如下判据启动：
U2（负序）>= 3/1000UN
U1（正序）>= 90/1000UN
U0（零序）>= 2/1000UN

电力系统中的故障录波功能的作用？

电力故障录波装置（有时会简称为暂态故障录波装置TFR），可在电力系统发生故障（如线路短路、接地等，以及系统过电压、负荷不平衡等）时，自动地、准确地记录电力系统故障前、后过程的各种电气量（主要数字量，比如开关状态变化，模拟量，主要是电压、电流数值）的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平的作用。

故障录波器用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前、后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析、比较、对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平有着重要作用。

故障录波是一种基于故障录波信息的调度端电网故障诊断系统。
故障录波功能的作用
1 电网故障诊断系统各模块及实现功能
基于调度端的电网故障诊断及信息分析系统分为几个功能模块：数据库模块、系统管理模块、故障诊断模块、故障信息分析模块、保护和开关动作行为评价模块等。
（1） 数据库模块：
本文利用SQL Sever技术建立了各种信息的数据库，并通过Visual C++提供的MFC ODBC数据库类来实现对数据库的访问。这些数据表包括：
1、系统参数类：线路参数表、变压器参数表、发电机参数表等；
2、故障录波类：故障录波数据文件表、故障录波组态文件表、录波器配置表、录波文件记录表、硬件保护动作表等；
3、关系对应类：元件与软保护对应表、元件与故障录波数据接口对应表等；
4、保护配置类：软保护配置表、硬件保护配置表等
该数据模块具有永久保存的功能，方便日后随时查询历史记录；同时设有用户权限；数据库模块可以满足各种查询和浏览及打印的需要，为现场运行和管理人员服务。
下面给出了数据表之一线路参数表：
（2）系统管理模块：
系统管理模块是本系统的重要模块，包括故障信息管理等子模块，并且协调故障诊断等功能模块完成相应的任务，负责系统建立和维护工作。
（3）故障诊断模块：
该模块是本系统的重点。当系统发生简单故障时，仅利用开关和保护信息就可以定位故障元件，而且得到的诊断结果可信度高。但是当系统发生复杂故障，或者开关、保护存在较多误动、拒动以及因信道干扰发生信息丢失或错误等诸多不确定因素时，仅依靠开关和保护信息已经不可能定位到故障元件，过去开发的智能诊断系统给出的结果往往可信度不高，可疑元件较多，甚至是错误的解，要达到准确诊断必须加入新的信息源。随着继电保护及故障录波信息网的建立，丰富的录波信息为进一步诊断提供了基础。本文对在复杂故障情况下利用中心站收集的故障录波信息进一步诊断的方法进行研究，提出了软保护的诊断思想，并建立了相应的面诊断模型，有效地弥补了利用开关、保护信息诊断的局限性。
（4）故障信息分析模块：
该模块首先根据(3)故障诊断模块的诊断结果调用相应元件的录波器数据分析以确定故障类型、故障相别等。如果是线路故障，则利用以上数据结果，采用较为精确的双端故障测距方法[3]，定位故障点。再次，运用微机保护中的计算机算法进行谐波含量的分析，以波形显示。最后是阻抗特性，功率方向分析等。本文利用VC++中封装的GUI(图形设备界面)类来实现各种图形的绘制．
（5）保护和开关的动作行为评判模块：
利用相关的关系数据库以及以上的分析结果，对故障元件相关保护及开关的动作行为的正确与否作出判断。本文利用专家系统的知识表示法框架法表示各种关系，用推理的思想，对其进行评价。
2 故障诊断模块
21软保护思想的提出
在实际的硬件保护中，由于实时性要求和通讯条件的限制等原因，势必造成保护可能不正确动作的缺陷，因此减弱了现场提供的保护信息的可靠性，所以，在离线分析的基础上，软模型的保护能充分克服以上缺陷，发挥录波信息（主要是电气量信息）的优势，完成对电网复杂故障的精确定位，并对硬件保护（考虑后备配合关系）有一定的评价能力。这样，利用故障录波器的信息，就可以来弥补故障发生时仅用保护、开关动作信息的不足。由于利用波形信息诊断的复杂性，诸多因素都将影响到诊断的性能，鉴于实际保护装置的保护功能对各种具体情况考虑得比较全面，因此，本文采用了软保护的方法来诊断系统中母线、变压器以及线路等元件。软保护就是用纯软件的方式实现实际硬件保护功能的模拟，它有着硬件保护无法比拟的优点：不受人为因素的影响、不受硬件故障的影响、不受自然条件的影响等。
22软保护模型的特点
由软件实现的软保护和实际硬件保护相比在功能上保证了完整性以外，实现方式比实际保护简单，诊断的可靠性更高。这是由软保护主要用来诊断的目的和其独有的特点所决定的。
（1）软保护结构模块化，一套完整的软保护模型按功能可以分成多个不同的模块，比如数据送入模块、软保护投入逻辑模块、滤波模块、保护启动模块、故障选相模块、PT/CT自检模块、振荡闭锁模块、阻抗继电器[4]模块、方向继电器模块、差动继电器模块等功能模块；
（2）不同软保护模型中相同模块可重复利用，实现模块的共享；
（3）各模块功能实现方法可以多样化，而且不同软保护采用的方法可以不同，比如选相模块中选相功能实现方法有突变量选相、序分量分区选相及它们的改进算法等；
（4）软保护的数据是静态的，在诊断中已经完全获得了整个故障过程的电流、电压录波数据，所以软保护中各个功能模块可以相互独立，结构简单；
（5）软保护搜集的数据是多端的，即信息具有全面性，这一特点是硬件保护所不具备的，利用这一特性可以对很多功能模块中的实现算法进行改进，提高软保护诊断的可靠性。
（6）软保护输入的数据窗要比实际保护长，因为它还可以加上保护出口到开关跳闸这一段时间，而且软保护在速度上要求并不高，这样可以改进滤波算法，提高结果的精度，这一点对提高软保护诊断的可靠性有直接的效果。
23 软保护诊断系统的设计与实现
软保护诊断过程是由故障录波数据记录的CT和PT的测量值作为保护的采样值输入，通过保护功能函数的计算与整定值比较来判断保护是否动作。诊断系统并不是给诊断元件建立所有的实际保护模型，而是按照以下原则选取：Ⅰ）保护范围不明确的保护不建立；Ⅱ）对定值不易整定的保护不建立，以此来避免整定值错误而造成实际保护误动。由上述原则，对母线选用母差保护，对变压器选用差动保护，对线路建立方向、纵差以及距离Ⅰ段保护模型。
24故障元件诊断流程
要实现故障录波数据的精确诊断，要求录波输出的数据在时间上同步，一方面利用GPS来实现电网故障测量同步，另外通过分析程序把故障录波所测量到的故障电流或电压突变量起始时刻作为故障分析的起始点。诊断流程以时间为坐标，用开关、保护信息诊断出的可疑故障元件集形成诊断元件链表，对每一个元件匹配相应的软保护和数据库中的数据进行诊断。下面以某线路距离I段保护为例分别说明保护诊断前的匹配过程和保护的诊断流程。
①、保护匹配过程
(1)首先判断开关、保护信息诊断后可疑故障元件链表中是否有数据，如果有，按照链表的顺序逐一取出，假设取出该线路为可疑元件；
(2) 根据该线路名称，查找元件属性参数表，读入其属性参数，并保存在元件属性数据缓冲区；
(3) 根据该线路名称，查找元件与软保护对应表，确定其所配置的软保护；
(4) 根据该线路名称，查找元件与故障录波数据接口对应表，确定其各端录波数据所在的文件，并根据COMTRADE格式读入录波数据缓冲区。
(5) 根据该线路名称和其配置的一种软保护（距离I段），查找软保护配置表，读入保护整定值缓冲区；
(6) 最后，根据该线路名称和距离I段软保护，查找软保护模块功能选择接口IID表，匹配用户所需的功能算法，这样一套完整的距离I段软保护模型就形成了，可以对该线路进行诊断。
②、保护的诊断流程
具体的软保护诊断流程是根据具体的保护模型配置的功能模块顺序进行。下面给出该线路的距离I段软保护的诊断流程，由于数据是静态的，流程按照顺序进行。
(1) 对距离保护进行参数初始化，包括标志位、过程参数等；
(2) 获取录波数据缓冲区的数据结构指针，对PT和CT进行断线自检；
(3) 调用起动模块，判断距离保护是否起动；
(4) 调用选相模块和发展性故障判断模块，确定线路的故障类型；
(5) 调用振荡闭锁模块，判断系统是否发生振荡以及振荡过程中是否又发生短路；
(6) 调用距离I段阻抗元件动作特性（即阻抗继电器）模块，将计算的阻抗值和整定值按照保护动作判据进行判断，给出保护是否动作。
25 综合诊断
由于元件诊断模型是单个元件的独立诊断，存在一定的局限性，可能会出现各个元件诊断信息之间发生矛盾和诊断可信度不足的情况，需要在搜集全部智能信息的基础之上，对信息做综合的诊断。比如诊断某一输电线路MN。由元件诊断获取的信息有:线路软差动保护动作，线路的M侧软距离Ⅰ段保护动作，线路的M侧软方向保护动作，线路的N侧软方向保护动作。综合诊断时首先处理两侧距离Ⅰ段信息，由于距离Ⅰ段保护范围是线路全长的80%，所以有一侧软保护动作，那么距离Ⅰ段判线路故障，此时，有M侧软距离Ⅰ段保护动作，则距离Ⅰ段判线路故障；线路软差动保护动作可直接判线路故障，因此由线路软差动保护动作可判线路故障；对软方向保护，只有两侧都动作可判线路故障，由线路的M、N两侧软方向保护都动作判线路故障。最后这三套保护中至少有两套判线路故障可最终判该线路故障，此时线路三套保护都判线路1故障，则该线路为故障元件。另外，对线路的软保护，收集了方向保护、纵差保护、距离Ⅰ段保护的保护缺陷知识，即判断该线路是否出现了知识库中列举的所有会引起上述保护不正确动作的情况，当出现上述情况时，将该保护退出，即失去诊断功能。
这样，整个诊断过程分为分布式软保护诊断和综合诊断两部分。综合诊断是利用分布式诊断的信息做全局性的诊断，得出最后诊断结果，这样做可以尽量弥补由于灵敏度不足漏诊和信息之间有矛盾而误诊的情况，相当于对智能信息进行一次过滤处理。

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