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● 產(chǎn)品概述

隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行水平的不斷提高，無人值守變電站的逐步普及，用戶對錄波器運(yùn)行的穩(wěn)定性、錄波的可靠性、信息傳遞的實(shí)時(shí)性等方面提出了更高的要求。在總結(jié)過去運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，消化吸收最新的軟硬件技術(shù)和數(shù)據(jù)處理算法的基礎(chǔ)上，國電武儀應(yīng)用當(dāng)前最前沿的SOC（System On Chip）等嵌入式技術(shù)，自主開發(fā)了技術(shù)先進(jìn)、功能完善、穩(wěn)定可靠的新一代WY9故障錄波裝置。

WY9包括WY9X線路錄波和WY9F發(fā)電機(jī)變壓器組錄波兩大系列，如下表。

WY9配置了一個(gè)錄波管理單元（EMU），通過以太網(wǎng)分別與暫態(tài)錄波、穩(wěn)態(tài)錄波通訊。EMU實(shí)時(shí)收取暫態(tài)錄波啟動(dòng)記錄的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)的二級存儲(chǔ)；對穩(wěn)態(tài)錄波，EMU僅收集標(biāo)記數(shù)據(jù)的異常事件信息及對應(yīng)的數(shù)據(jù)。此外，EMU還完成數(shù)據(jù)的離線分析計(jì)算。

錄波管理單元（EMU）配置有鍵盤、鼠標(biāo)輸入設(shè)備和顯示、打印輸出設(shè)備，是用戶與設(shè)備交互的平臺(tái)。通過錄波管理單元，用戶可以設(shè)定設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，分析錄波文件，打印輸出需要的信息，錄波管理單元同時(shí)為遠(yuǎn)程主站提供信息務(wù)。

● 系統(tǒng)構(gòu)架

WY9的系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示，開關(guān)量采集插件和模擬信號變換器均輸出兩路信號并行發(fā)送到暫態(tài)錄波和穩(wěn)態(tài)錄波。暫態(tài)錄波和穩(wěn)態(tài)錄波通過CPLD控制信號的采樣、保持和A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，以DMA方式送到采樣循環(huán)區(qū)。

暫態(tài)錄波和穩(wěn)態(tài)錄波具有相同的硬件結(jié)構(gòu)，按不同的方式并行工作，產(chǎn)生的記錄文件保存在各自的存儲(chǔ)器中。

● 關(guān)鍵技術(shù)

1.“照相”+“攝像”雙重錄波

WY9支持“照相”、“攝像”兩種方式并行記錄電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中，“照相”方式為有啟動(dòng)元件的暫態(tài)錄波，記錄啟動(dòng)元件動(dòng)作前后一段時(shí)間的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)；“攝像”方式為無啟動(dòng)元件的連續(xù)記錄的穩(wěn)態(tài)錄波，以采樣值不間斷地連續(xù)記錄電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。兩種方式采用各自獨(dú)立的硬件系統(tǒng)并行工作。

2.基于硬件的模擬量/開關(guān)量采集技術(shù)

WY9的模擬信號采集系統(tǒng)采用CPLD管理，即由硬件實(shí)現(xiàn)多A/D并行處理，無采樣同步誤差，也不存在因軟件干擾“死機(jī)”的可能性。采集系統(tǒng)采用DMA傳輸，同時(shí)配置了檢錯(cuò)糾錯(cuò)編碼，保證數(shù)據(jù)采集/傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和抗干擾性能。

WY9采用FPGA采集開關(guān)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的去抖和變位判別，這種基于硬件的采集方式不僅精確、可靠，而且大大減輕了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲毫陀?jì)算單元的負(fù)荷。

3.采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)無損壓縮

穩(wěn)態(tài)錄波不間斷地以采樣值記錄電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如果按原始的采樣值存儲(chǔ)，記錄時(shí)間短，存儲(chǔ)介質(zhì)一定時(shí)間內(nèi)循環(huán)使用的次數(shù)多，易損壞。此外，用戶提取數(shù)據(jù)也需要大量占用網(wǎng)絡(luò)資源。WY9針對電網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)開發(fā)了實(shí)時(shí)無損壓縮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)8:1的數(shù)據(jù)壓縮，當(dāng)采用80G硬盤，以2KHz采樣率記錄64路模擬量，128路開關(guān)量時(shí)，能保證存儲(chǔ)最近30天數(shù)據(jù)。硬盤平均無故障時(shí)間（MTBF）不少于50000小時(shí)。

4.雙FLASH交錯(cuò)存儲(chǔ)技術(shù)、順序均衡存儲(chǔ)算法和多鏈表索引

WY9存儲(chǔ)算法包括雙FLASH存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、順序存儲(chǔ)策略和鏈表檢索方法等。這些措施保證錄波能夠被迅速存儲(chǔ)和檢索，同時(shí)，存儲(chǔ)介質(zhì)得到充分利用，大大提高存儲(chǔ)器的使用壽命。

5.基于嵌入式LINUX系統(tǒng)的錄波管理軟件

傳統(tǒng)的錄波管理單元采用Windows操作系統(tǒng)，聯(lián)網(wǎng)后易被病毒攻擊而陷入癱瘓。WY9錄波管理軟件采用LINUX操作系統(tǒng)，具有跨平臺(tái)特性，不僅能保證人機(jī)界面的友好性、軟件的通用性、穩(wěn)定性，又能大幅減少計(jì)算機(jī)病毒的傳播。

6.故障文件的分級快速檢索

WY9采取了兩級篩選的策略，在采集數(shù)據(jù)的過程中對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，初步篩選出可能記錄故障過程的文件并加以標(biāo)識(shí)。數(shù)據(jù)上送后，管理單元優(yōu)先分析帶標(biāo)識(shí)的文件，從而保證記錄故障的文件被迅速處理。

● 技術(shù)特點(diǎn)

1.軟、硬件高度集成，可靠性高

WY9將多達(dá)96路模擬信號的采集、數(shù)據(jù)處理、錄波存儲(chǔ)集成到一個(gè)6U的插件上，內(nèi)部總線不外引，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。

2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)效率高、檢索快，存儲(chǔ)介質(zhì)壽命長、穩(wěn)定性好

WY9數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存采用雙FLASH交錯(cuò)方式，存儲(chǔ)空間被充分利用，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)快，保證頻繁錄波時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的速度要求。介質(zhì)寫入采用BACK-BACK方式順序存儲(chǔ)，使得介質(zhì)被均衡使用，使用壽命長。數(shù)據(jù)索引采用多鏈表方式，檢索快，同時(shí)，可避免固定扇區(qū)反復(fù)使用易于失效的缺陷。

3.不僅提供真實(shí)可靠的錄波數(shù)據(jù)，同時(shí)提供完善的故障信息服務(wù)

WY9支持兩種方式并行記錄，數(shù)據(jù)多級存儲(chǔ)，錄波的可靠性高。裝置從數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、篩選到分析處理各環(huán)節(jié)充分考慮了故障分析處理的實(shí)時(shí)性要求。

4.為穩(wěn)態(tài)錄波提供了完整的解決方案

穩(wěn)態(tài)錄波是一種新的記錄方式，沒有啟動(dòng)“0”時(shí)標(biāo)，數(shù)據(jù)量較大。WY9針對穩(wěn)態(tài)錄波特點(diǎn)，開發(fā)了波形搜索、波形剪裁、公式編輯、通道整合等一系列應(yīng)用功能，為穩(wěn)態(tài)錄波提供了完整的解決方案。

● 主要技術(shù)指標(biāo)

1.采樣指標(biāo)

采樣速率　　　　　　　　　　　　　1～10 kHz

同步采樣誤差　　　　　　　　　　　≤1us

采樣精度　　　　　　　　　　　　　16Bits

開關(guān)量分辨率　　　　　　　　　　　最小0.1ms

2.啟動(dòng)指標(biāo)

模擬通道突變量啟動(dòng)　　　　　　　　誤差≤10％

模擬通道門限啟動(dòng)　　　　　　　　　誤差≤5％

頻率變化率啟動(dòng)：　　　　　　　　　誤差≤0.05Hz

振蕩啟動(dòng)/諧波啟動(dòng)　　　　　　　　　誤差≤ 5％

序分量門限啟動(dòng)/過激磁啟動(dòng)/逆功率啟動(dòng)/差流啟動(dòng)           誤差≤10％

3.時(shí)間同步

脈沖對時(shí) / IRIG-B碼對時(shí) / 內(nèi)置GPS對時(shí)

4.記錄方式和文件格式

暫態(tài)錄波按標(biāo)準(zhǔn)DL/T553或DL/T873規(guī)定的分段不定長記錄方式；

穩(wěn)態(tài)錄波以恒定采樣連續(xù)記錄采樣值；

輸出文件格式為符合ANSI/IEEEC37.111-1999標(biāo)準(zhǔn)的COMTRADE格式。

5.記錄能力

暫態(tài)錄波單元數(shù)據(jù)保存數(shù)量：  不小于3000個(gè)

穩(wěn)態(tài)錄波單元數(shù)據(jù)保存時(shí)間：  不少于30天

6.電磁兼容

幅射電磁場干擾試驗(yàn)　　　　　　GB/T14598.9  Ⅲ級

快速瞬變干擾試驗(yàn)　　　　　　　GB/T14598.10 Ⅳ級

脈沖群干擾試驗(yàn)　　　　　　　　GB/T14598.13 Ⅲ級

靜電放電試驗(yàn)　　　　　　　　　GB/T14598.14 Ⅳ級

浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)  GB/T 17626.5 Ⅳ級