〔摘要〕介紹了大亞灣核電站400kV/500kV開關(guān)站故障錄波裝置更換情況及效果，具體描述了改造后使用的故障錄波器的硬件設(shè)備及軟件結(jié)構(gòu)。〔關(guān)鍵詞〕開關(guān)站；故障錄波器；系統(tǒng)改進大亞灣核電站400kV/500kV開關(guān)站故障錄波裝置原來采用的是美國ROCHESTER公司開發(fā)的第一代TR-1630微機型故障錄波器，隨著時間的推移，在系統(tǒng)的運行過程中逐漸暴露出一些問題：故障率較高；設(shè)備專用性強，在故障時必須返回原廠維修；采購不到備件，維修周期長、費用高，而且服務沒有保證。因而有必要對微機型故障錄波器進行升級改造。
1改進系統(tǒng)簡介改進系統(tǒng)采用武漢吉特威電子有限公司自主研制生產(chǎn)的GTW-II型故障錄波器。這是一種分散型的故障錄波器，主要包含硬件和軟件兩個部分。

1.1硬件部分共配有11個錄波單元，每個錄波單元主錄一條線路，其中1個錄波單元后備，相鄰的兩個單元互為備用。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。每個錄波單元由變送器、采樣卡和采集站組成。智能化采樣卡具有以下一些特點：與ISA總線(工業(yè)標準總線)完全兼容，即可應用于ISA總線的商用機和工控機；卡上帶CPU，自成獨立子系統(tǒng)，其運行不占主機CPU時間；采用雙端口，大大提高了卡的工作效率，解決了主機與卡轉(zhuǎn)送數(shù)據(jù)時的瓶頸問題；采集速度快，轉(zhuǎn)換時間短；模塊化結(jié)構(gòu)，插入主機總線槽即可工作。由于計算機時鐘系統(tǒng)固有的一些問題，使其時鐘系統(tǒng)在毫秒數(shù)量級上無法進行校準，而故障錄波系統(tǒng)為了判定事故發(fā)生的先后順序，必須精確到毫秒級。為了解決這個問題，在開關(guān)站新的故障錄波器中，專門設(shè)置了GPS對時系統(tǒng)，保證各錄波單元之間的時標誤差小于0.2ms，GPS接收器保證時鐘源與標準時鐘一致。

1.2軟件部分大亞灣核電站開關(guān)站故障錄波系統(tǒng)軟件分4個層次，包括各種數(shù)據(jù)采集卡軟件、數(shù)據(jù)采集站軟件、實時網(wǎng)絡軟件、分析站軟件，如圖2所示。數(shù)據(jù)采集卡軟件包括模擬量采集軟件、開關(guān)量采集軟件、頻率量采集軟件和GPS同步時鐘卡軟件等4種。實時網(wǎng)絡軟件又分為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集局域網(wǎng)的信息傳輸軟件和與管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交流的網(wǎng)際信息傳輸軟件。

1.2.1采集站軟件模塊設(shè)置有以下一些模塊：內(nèi)存管理模塊、時鐘與定時器調(diào)用模塊、中斷服務模塊、初始化報警模塊、網(wǎng)絡傳輸模塊、人機交互模塊、記錄過程調(diào)度模塊、啟動判斷模塊等。其核心是啟動判斷模塊，包含的故障啟動判據(jù)有:(1)相電壓、零序電壓突變量；(2)正序電壓越限；(3)負序電壓越限；(4)零序電壓越限；(5)主變中性點電流越限；(6)頻率越限與頻率變化率；(7)1.5s內(nèi)電流變差；(8)相電流突變量；(9)相電流越限；(10)負序電流越限；(11)零序電流越限；(12)指定開關(guān)量變位；(13)手動、遠程啟動。

1.2.2分析站軟件模塊錄波系統(tǒng)硬件設(shè)置模塊：主要用于管理系統(tǒng)硬件參數(shù)庫中相關(guān)內(nèi)容。可以改變采集卡管理數(shù)據(jù)庫，新增、刪除、修改采集站配置，改變網(wǎng)絡和通信標準。當電力系統(tǒng)線路改變或擴建時，管理員可用此功能進行相應配置調(diào)整。當改變系統(tǒng)硬件參數(shù)庫中內(nèi)容時，有關(guān)內(nèi)容迅速通過網(wǎng)絡傳遞到整個錄波網(wǎng)絡系統(tǒng)。

1.2.3被錄線路的啟動參數(shù)整定模塊主要用于管理被錄線路的啟動參數(shù)庫中相關(guān)內(nèi)容。可以改變啟動參數(shù)數(shù)據(jù)庫，管理員可用此功能進行相應的用戶名、啟動參數(shù)值、線路參數(shù)的設(shè)定。當改變被錄線路的啟動參數(shù)庫中內(nèi)容時，有關(guān)內(nèi)容通過網(wǎng)絡傳遞到整個錄波網(wǎng)絡系統(tǒng)。

1.2.4網(wǎng)絡傳送與故障錄波數(shù)據(jù)管理模塊故障錄波數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡模塊進行收集與傳送，故障數(shù)據(jù)經(jīng)檢驗、格式轉(zhuǎn)換、故障分析后存入故障錄波主數(shù)據(jù)庫。另設(shè)故障錄波臨時數(shù)據(jù)庫，未經(jīng)系統(tǒng)鑒別或未經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換的故障錄波數(shù)據(jù)不進入主數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡傳送與故障錄波數(shù)據(jù)管理模塊工作原理如圖3所示。

1.2.5故障分析模塊用于對故障記錄數(shù)據(jù)進行下列分析：(1)電量分析：分析電力系統(tǒng)故障前后電流、電壓、頻率、功率變化的特征(如最大最小峰值等)。(2)故障判定：判定故障輸電線路、故障類型。可分辨以下10種故障：三相故障1種；二相短路故障3種；二相接地短路3種、單相接地短路故障3種。(3)測定輸電線路上故障點距離。

1.2.6故障波形顯示與打印模塊故障波形可自由縮放、標注、編輯。模擬量、開關(guān)動作、頻率量均可以時序方式波形顯示和打印。

1.2.7系統(tǒng)診斷模塊系統(tǒng)診斷模塊用于監(jiān)控故障錄波系統(tǒng)的運行，提供故障錄波系統(tǒng)管理員使用的工作平臺。它的主要作用有：(1)監(jiān)控主機系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行。(2)監(jiān)控、管理各采集站的運行，必要時重新啟動該站。(3)監(jiān)測各采集卡和各采集通道的實時數(shù)據(jù)。

1.2.8密碼安全管理模塊雖然系統(tǒng)主要在專用網(wǎng)絡環(huán)境中運行，但實際運行中，系統(tǒng)尚可能經(jīng)過工業(yè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)、磁盤介質(zhì)與外界網(wǎng)絡互聯(lián)等。為了提高網(wǎng)絡安全性，采用了密碼安全管理模塊。密碼安全管理模塊用于隔離外界網(wǎng)絡對故障錄波操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的侵入。外界系統(tǒng)只有通過了安全認證這一關(guān)，才可以得到系統(tǒng)應用服務程序提供的服務。密碼安全管理模塊主要提供如下兩種服務：(1)對系統(tǒng)收到的數(shù)據(jù)塊進行驗證，以證實其是否是故障錄波系統(tǒng)中合法用戶所發(fā)，并可識別相應用戶的目的；(2)對數(shù)據(jù)的完整性進行檢查，以防止數(shù)據(jù)被中途篡改或在傳輸過程中發(fā)生錯誤。密碼安全管理模塊提供調(diào)用接口給各應用模塊。

1.2.9遠程訪問子系統(tǒng)遠程訪問子系統(tǒng)提供調(diào)度部門遠程訪問端口。2改進效果改造后的故障錄波系統(tǒng)具有以下幾方面的特點：(1)可靠性高。這是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定的。大亞灣核電站開關(guān)站故障錄波系統(tǒng)采用了按線路分散錄波，交叉?zhèn)溆茫蟹治龅南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)。由于每臺錄波單元負荷較小，故障幾率變小；互為備用的模式保證在一個錄波單元故障時有補救措施；數(shù)據(jù)在采集站和分析站雙重保存，避免錄波數(shù)據(jù)丟失。(2)時鐘系統(tǒng)先進。徹底摒棄了對時誤差較大的網(wǎng)絡對時和計算機時鐘系統(tǒng)，用專用的對時系統(tǒng)將對時精度提高到0.2ms，為事故分析提供了強大的支持。(3)故障分析軟件界面友好，分析工具先進。