第3章 CAAP通用故障分析软件系统.docx

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第3章CAAP通用故障分析软件系统

第3章CAAP2000通用故障分析软件系统

CAAP2000是一个通用电力系统故障数据分析软件。

它以标准的COMTRADE格式文件作为数据源，可以显示和分析故障数据波形，能对故障数据波形进行谐波分析、对称分量分析和阻抗特性分析，CAAP2000还可以生成相应的故障报告文件，并能将所有的波形和故障报告打印输出。

另外，CAAP2000还提供了公式编辑器，让高级用户可以对故障数据进行更深层次的分析，CAAP2000提供的故障分析和单端、双端测距功能，可以帮助继电保护人员快速处理故障，提高工作效率。

3.1CAAP2000的曲线波形显示界面

当打开故障数据文件时，CAAP2000界面如图3-1所示:

图3－1

3.2波形的分析与处理

打开标准COMTRADE格式文件

从文件菜单中选取“打开”项，或点击工具栏中的按钮，弹出打开窗口，浏览打开窗口，查找要处理的文件并打开它。

如果用户选中的目标文件为非法的，则会出现如图3－2所示的提示对话框。

图3－2

在文件菜单项中，包含了最近曾被打开过的四个不同COMTRADE文件名称，它们也能作为菜单项被用户选择，单击某一名称项，便可打开其对应的波形文件。

这是一种最方便、快捷打开波形文件的方式。

3.2.1怎样观察波形

打开一个波形文件后界面如图3－2所示。

中间图形显示区域分左右两个窗口。

左边的窗口显示通道名称和一些相关信息，右边窗口显示对应的通道波形。

通过拖动图形显示区右端的垂直滚动条和下端的水平滚动条可以浏览全部通道的完整波形。

图3－2

右边窗口中的曲线分别用黄、绿、红、青色显示各通道组的A、B、C、N相曲线，左边窗口显示通道名称的颜色也是按这个规律。

当然这个颜色也可以根据不同的习惯或需要进行改变。

双击想要进行改变的通道曲线，将会弹出其属性窗口如图3－3所示。

点击其中的“设置颜色”按钮就可以用WINDOWS系统的调色盘来进行颜色设置。

另外还可以通过这种方式改变曲线的高度。

在“曲线高度”的组合框中选取或直接输入一个数值，就可以把曲线调整到相应的高度，默认值为54。

图形显示区最上端标出了一条时间轴，为了方便察看各个时刻各个通道的值，还提供了两条可用鼠标左、右健和键盘光标键移动的时间轴。

当在波形显示窗口（右边）中按下鼠标左键时，淡黄色的左时间轴就会移到该点，并在左边窗口通道名后的方括号中显示该点采样瞬时值，如图3－4所示。

右时间轴亦然，是由鼠标右键控制的粉红色时间轴。

图3－3

在左边的窗口上端还有一些有用的相关信息，如图3－5所示。

当前时刻是指时间轴所在采样点的相对时刻，当前采样点表示两条时间轴所在的点是第几个采样点。

图3－4

图3－5

注：

为了方便说明，我们将在后面的章节中将左、右时间轴称为左、右光标。

3.2.2移动通道

当波形文件被打开时，所有通道都是顺序显示的，用户也可根据需要自由排列通道的显示顺序。

方法是:

从编辑菜单中选取“剪切”，或者单击工具栏上的按钮，当光标移到图形显示区时，会变成“抓”字样。

将光标移到想要剪切的通道曲线上，单击鼠标左键，便将该曲线剪切。

再从编辑菜单中选取“粘贴”，或者击工具栏上的按钮，当光标移到图形显示区时，又会变成“放”字样。

将鼠标移到目标通道的上一个通道的位置，单击鼠标左键，就会把刚才剪切的曲线插入到该位置。

3.2.3放大曲线（横向）

点击工具栏上的按钮，此时当光标移动到图形显示区时会变成放大镜状，单击鼠标左键，所有的曲线都会被横向放大。

此操作可以连续进行，当曲线大小已经满足您的要求，而无需再放大时，按下鼠标右键即可。

3.2.3缩小曲线（横向）

该功能操作方法与放大曲线相似，点击工具栏中的按钮。

再将光标移到图形显示区，单击鼠标左键就可以将曲线横向缩小。

此操作也可以连续进行。

当曲线缩小到合适大小，单击鼠标右键即可退出该操作模式。

3.2.4复原曲线

此项功能是用来将波形文件的显示恢复到刚打开时的状态。

点击工具栏中的按钮，再将光标移到图形显示区，单击鼠标左键即可。

3.2.5横向放大所选定区域

此项功能是用来将选定的曲线区域放大到整个图形显示区宽度。

点击工具栏中的

按钮，将光标移到图形显示区，将光标移到起始时刻，按下鼠标左键不放，此时在鼠标点击处会有一条蓝色的时间轴，将鼠标拖至选取定的终止时刻，拖动时将会有另一条蓝线跟随光标移动，放开鼠标左健。

此时所选定时刻区域（也就是两条蓝色之间的区域）将会被放大到整个显示区域。

3.2.6纵向放大或缩小曲线

直接点击工具栏中的图标。

当光标移到图形显示区时会变成“左放右缩”字样。

将光标移到要进行处理的曲线上，点击左键变会将曲线纵向放大，点击右键会将曲线纵向缩小。

重新从菜单中选取该项，或再次点击工具栏中的该按钮，便取消左放右缩操作。

3.2.7满刻度显示各通道

按下工具栏上的按钮，当前显示的所有通道的波形将放大到满刻度，当再次按下该按钮时，当前显示的所有通道恢复到原来的显示方式。

使用该按钮可在两种显示方式间切换。

3.2.8曲线数据反向

点击工具菜单按钮。

当光标移到图形显示区时,光标变成一个倒向箭头，将光标移到你所想要进行反向的曲线上，单击鼠标左键就可以将该曲线反向，单击鼠标右键可退出该操作状态。

3.2.9隐藏曲线

要隐藏某一个通道的曲线，点击工具栏中的按钮，此时当光标移动到图形显示区时会变成叉子状，将叉子状光标移动到所想要隐藏的曲线上单击即可将该条曲线隐藏，单击鼠标右键可退出该操作状态。

3.2.10拷贝曲线至剪贴板

CAAP2000提供一种特殊的拷贝粘贴功能，此功能不同与WINDOWS常规的拷贝与粘贴。

点击工具栏中的按钮，光标移到波形显示区后变成一个剪刀状。

框定所选图形区域后，所框部分图形将会自动加上时间轴和标出线路名称存入剪贴板。

此时可以在画图程序中粘贴出这一部分图形，也可以直接插入WORD文档中。

这项功能为写故障报告提供了方便的操作。

图3－5便是使用画图应用程序打开的拷贝波形图。

具体方法是:

将所需画面拷贝至剪贴板后，打开图画，然后选择编辑菜单下的“粘贴”项，即可。

WORD或者其它具有文字、图形处理功能的应用程序都可使用该方法得到拷贝下来的波形片断。

图3－5

3.2.11全屏拷贝

同样是拷贝曲线到系统剪贴板，与上述功能唯一不同的是，目标区域无需手动选择，而是整个波形显示区，且拷贝至系统剪贴板的图形不会添加时间轴和通道名称。

按下工具条上的按钮，便可实现该功能。

3.2.12察看曲线离散点

缺省的显示方式是显示连续的波形曲线，但实际记录下来的数据是离散的采样值。

所看到的连续的波形曲线只是将离散的点用线连起来形成的。

有时为了清楚的观察实时的采样值，点击工具栏中的按钮，就可以观察由实时的采样点组成的波形。

这是一个切换开关，再点击一次又变成显示连续的波形曲线模式。

3.2.13打印

从文件菜单中选取“打印”选项，或直接点击工具栏中的按钮，弹出一个如图3－6所示的窗口，左边的窗口中显示了所有的通道号及通道名称，右边的窗口中显示所要打印的通道号及通道名称。

从左边的窗口单击所要打印的通道，再点击中间的“追加”按钮，或直接双击该通道，将其添加到右边的窗口中。

如果您想在右边窗口的通道X和通道Y之间插入某一个通道，那么您需要先在右边窗口中选定通道Y，然后在左边窗口中选定待插入的目标通道，点击“插入”按钮即可完成插入操作。

从右边的窗口中选取一个通道，再点击“删除”按钮，或直接双击该通道，可以将其从右边的即将打印的通道列表中删除。

打印之前可以先进行打印预览。

图3－6

1.打印预览

从文件菜单中选取“打印预览”选项，首先出现的同样是如图3－6所示的选择打印曲线编号对话框。

当您完成选择操作后。

单击确定按钮后便出现图3－7所示的通道波形打印预览窗口（波形图经过放大）。

为了便于用户对所选通道波形更好的预览。

窗口还提供了如:

放大，缩小等功能按钮。

对于波形较长者还可实现分页或多页同时显示。

如果您认为打印条件已经成熟，便可按下打印按钮，执行打印。

图3－7

2.页面设置

从文件菜单中选取“页面设置”选项，随后出现页面设置对话框。

如图3－8所示。

设置分为两部分，其一为:

打印时打印报表边框和打印纸上下左右四边之间空白的宽度（毫米级）设置。

其二便是波形放大倍数的设置，基准波形大小即曲线窗口中显示的大小。

前者的设置既可在对应数值框中直接键入数值进行修改,也可通过按钮进行每次增、减量为一的微调。

而后者:

放大倍数值的设置只需从放大倍数下拉列表框中选择目标值即可。

其中倍数值范围:

1~10。

用户还需根据实际情况设置复选框的状态，其缺省+

为非选择态。

图3－8

3.2.14通道显示信息的切换

当波形文件被打开，显示在如图3－9所示的曲线窗口中时。

在右侧子窗体中，有一条贯穿包括时间轴在内所有通道的垂直线，它总是沿着时间轴移动。

而左侧子窗体中显示的信息包括:

在窗体的最上方显示的是右侧子窗体中左右光标当前所在位置之相对采样时间值和相对采样顺序号。

用户即可通过键盘上的左右光标键来移动光标，也可直接在右侧子窗体的时间通道坐标范围内点击鼠标左、右键来完成光标的实时定位。

当采用前一种方式时，时标每次的增量在空间上是一个采样点，在时间上则是两次采样的时间差。

我们将左光标所在位置所对应的时间称为当前时间，对应的采样点成为当前采样点。

被显示在左侧子窗口中的另一部分信息则是通道名称和该通道当前采样电的显示值（瞬时值），如图3－9所示，该显示值与左光标当前所停留的采样点相对应。

通过该采样点的实际采样值，经过分类计算后，便可得到其瞬时值、有效值和相角值。

而显示值即可是瞬时值，也可是有效值，还可是前两者与相角值组合后的任意一个。

用户可以通过选择查看菜单中的“切换到显示有效值”或者“切换到显示瞬时值”选项在两种显示方式之间来回切换。

还可通过选择“显示相角”或“隐藏相角”选项来控制通道相角值的显示和隐藏。

上面提到的采样值在初始状态下为二次侧值，用户可通过查看菜单中的“显示一次值”和“显示二次值”选项来决定当前显示哪侧的瞬时值或有效值。

图3－9

3.3设置分析参数

在进行一系列分析前，需要用户设置一些相关信息。

3.3.1设置厂站信息

选择设置菜单下的“设置厂站信息”，弹出设置对话框，在厂站名信息框中输入当前待分析波形数据的源厂、站名称。

在分析生成故障报告文件时将用该名称填写报告中的“变电站名称”信息项。

缺省名称为“电站”。

3.3.2设置线路信息

选择设置菜单下的“设置线路信息”，弹出设置线路参数对话框，如图3－13所示。

对话框有三个信息列表框，在线路列表框中列出的是系统提供的20条缺省线路，每条线路所对应的4个电压和电流通道与系统通道的对应关系则列表于线路的通道信息框中。

当前被打开的波形数据文件所具有的通道列表于系统所有通道框中，供用户选择。

系统通道和线路的隶属关系的建立步骤如下:

1．在线路框中选中一条线路。

如:

Line0（缺省），此时因为线路的电压和电流各相通道与系统通道对应关系还未建立。

所以在线路的通道信息框中线路各相通道对应的通道名称均用“?

”表示。

2．

在显示所选线路各相通道和系统通道对应关系的线路的通道信息框中选择待配置的目标通道，使其高亮度显示。

在系统所有通道框中选择对象通道，然后按下键。

或者直接通过双击目标系统通道名称，来完成配对。

当完成线路非最后一个通道与实际系统通道的配对后，高亮度条会下移一项，自动选中紧接着的一个通道，使其成为当前待配通道。

方便了用户的顺序配置。

图3－14是配置结束后，显示在线路的通道信息框中的线路Line0各相通道和系统通道的对应关系。

3．

如果用户需要解除当前线路的某相通道和系统通道的对应关系，只需在线路的通道信息框中选则目标对后，按下键即可，或直接采用双击目标的方法。

图3－13

图3－14

本对话框还提供了对线路故障测距所需参数的设置功能。

在线路框中选中目标，然后按下本对话框中最大的按钮，或通过直接双击线路名称，弹出输入测距参数对话框。

如图3－15所示。

用户可在线路名称信息框中输入新的线路名以替换系统提供的缺省名称。

按需修改定值，替换缺省值。

然后按下确定键，关闭参数设置对话框并保存对线路测距参数的修改，线路是否具有双回线，可通过对话框中的双回线信息单选框来设置。

图3－15

3.3.3选择分析通道

从设置菜单选中并单击“选择分析通道”，在弹出的对话框中选择的目标将是进行谐波分析的目标通道。

1.选择分析线路

从设置菜单项中选中并单击“选择分析线路”，弹出如图3－16所示的对话框。

列表框中供选择的线路都是用户通过设置线路信息所得到的有效线路。

图3－16

用户通过选择目标线路，按确定键或直接双击目标线路完成设定工作。

该线路也是对称分量显示和阻抗分析的目标线路。

2.设置计算用数据窗类型

从设置菜单项中选中并单击“设置计算用数据窗类型”，弹出设置计算用数据窗起点对话框，如图3－17所示。

“从当前采样点往前一周波”为系统的缺省方式。

用户可从单选框中任选一种，作为分析时数据窗新的定位方式。

图3－17

3.设置画轨迹的延时长度

从设置菜单项中选中并单击“设置画轨迹的延时长度”，弹出延时设置对话框,通过该对话框所设定的延时作用于绘制线路矢量轨迹的快慢，即系统在绘制矢量轨迹两个象素点时，在其间等待的时间。

关于观察矢量轨迹的操作将在下面的小节中介绍。

3.4故障分析

从分析菜单项中选取“简要分析”后，系统便开始对当前被打开的数据文件进行分析，分析结果显示在随后出现的提示性对话框中，一个对话框对应着一种测距算法，如果用户选择了多种测距算法，那么将出现多个对话框。

最后出现的是用记事本打开的故障报告文件。

生成的报告文件与被分析的数据文件同名，且保存在同一目录下。

但扩展名为“.rpt”

3.4.1谐波分析

通过窗口菜单，用户可以方便的在各分析窗口之间来回切换。

如图3-18所示。

菜单项分为三部分。

最后一部分由窗口名选项组成，并按窗口被打开的顺序排列。

窗口打开时的顺序号也被包含在相应菜单项中。

对于有打勾标志的选项，即表示其对应窗口为当前正在显示的或活动窗口。

如果窗口还未或已经被打开，都可通过选择第二部分中的相应菜单项来完成目标窗口的切换工作。

第一部分中的后三个选项用来实现多个窗口的同时显示，当多个窗口同时显示时，和使用选择菜单项来击活窗口的方法相比，通过点击目标窗口的任何部分来击活它的方式显得更方便。

当您选择了“新建窗口”后，系统将再次打开一个曲线窗口。

图3－18

当用户初次打开谐波分析窗口时，如果在此之前用户没有对分析的目标通道进行过设置，那么系统将使用第一通道作为缺省的目标进行分析，并将各次谐波分析的有效值分类显示在窗口中。

当然，您还可通过设置菜单下的“切换到显示谐波曲线”和“切换到显示谐波有效值”来实现窗口显示内容的切换。

利用该菜单提供的另外两个选项，用户可方便完成当前分析通道和数据窗定位方式的设置。

3.4.2对称分量分析和阻抗分析

如果您是通过选择窗口菜单下的“切换到对称分量窗口”或“切换到阻抗分析窗口”选项初次打开这两个窗口，并且在此之前并未进行相关的设置，那么窗口中将会出现“请选择分析线路”提示信息。

使用设置菜单下提供的选项，根据用户的设置，系统可完成数据的实时分析和结果显示。

分析线路的电压和电流通道各相波形曲线叠加显示在窗口的最上部的坐标系中,假设曲线坐标系纵轴及其引伸线将分析窗口分为左右两部分，那么当您用鼠标点击窗口右边任意一点时，我们就可以通过该点确定一条与波形曲线坐标系横轴即时间轴垂直的直线（为便于说明问题而假设的一条直线），同时，曲线坐标系中的某一与纵轴平行的线段会立刻移动到与该直线重合的位置。

我们将这条随鼠标左键点击而移动的线段称之为左光标，而将随鼠标右键点击而移动的线段称之为右光标，用户还可通过使用键盘上的左右光标键来移动光标,不过单位步长仅为一个采样点。

总之，分析窗口中的光标移动方式、颜色和意义都和曲线窗口保持一致（谐波分析窗口无右光标）。

在分析窗口初次被打开时，左、右光标都位于和坐标系纵轴重合的位置，所以看不见。

分析窗口上部除了显示有线路波形曲线外，还包括了当前分析线路名称，以及组成线路各通道当前采样点的采样值和当前时间等信息，如图3－19所示。

图3－19

如果当前显示的是对称分量窗口，那么对于线路的电压和电流通道以及通道各相曲线的显示与隐藏，可通过在设置菜单下选择“设置曲线显示方式”，利用弹出的设置曲线显示方式对话框随心所欲的进行显示设置。

如图3－20所示，点击目标项，使其前面小框中的标识（勾）显示或隐藏，将直接导致相应通道或相的曲线的显示或隐藏。

当用户设置完毕，按确定键退出设置对话框后，系统便立刻对用户的设置作出响应。

对于阻抗分析窗口，设置工作可通过选择设置分析参数菜单下的“选择阻抗显示相”项后弹出的选择显示阻抗相位对话框完成。

图3－20

在对称分量和阻抗分析窗口的下部（其实占据了窗口的绝大部分）显示的是当前采样点的矢量分析图。

各相对应的矢量线段的颜色和其曲线的显示颜色保持一致，对应关系显示在窗口的右下角，其中A相和B相分别对应着黄色和绿色，而红色则是C相的表示色。

矢量图会随着左光标地移动而发生改变，因为左光标的位置确定当前采样点，而当前采样点又决定了矢量图。

随之改变的还有矢量图右侧的相应数据信息。

用户还可通过系统提供的观察矢量轨迹功能方便的观察左、右光标区间各相的矢量轨迹。

实现方法:

利用左、右光标确定好区间后，按下工具条上的按钮即可。

对称分量和阻抗分析光标区间矢量轨迹实例图如3－21、3－22所示。

图3－21

图3－22

3.4.3双端测距

如果当前显示窗口为曲线窗口，用户可通过选择分析菜单下的“双端测距算法1”选项来执行某次故障的双端测距分析，如果用户仅打开了一个故障文件，则会出现如图3－23所示的提示对话框。

图3－23

如果用户已经打开了两个以上的录波文件，那么选择并单击“双端测距”菜单项后，将出现如图3－24所示的设置双端测距参数对话框。

图3－24

曲线窗口中当前显示的故障录波文件名出现在设置双端测距参数对话框中上面的列表框中，且高亮度显示，它将作为分析的目标文件之一，而其它被打开的录波文件将列于“已打开的数据文件”列表框中，用户可在其中选择一个，作为分析的另一个目标文件。

在缺省情况下，程序自动选择第一文件。

如果需进行分析的两个录波文件都出现在“已打开的数据文件”列表框中，那么用户应该退出该对话框，回到程序主界面，将两个目标文件中的某一个的曲线窗口激活（见3.26）后，再按照上述步骤回到该对话框，完成目标文件的指定工作。

当用户完成指定，并按下确定按钮后，将出现如图3－25所示的“双端测距信息”对话框。

图3－25

对话框中部为波形显示区，上下为相关信息显示区和设置区。

可通过改变“故障起始时间（相对时间）”编辑框中的值，用户可随意指定目标文件的分析起始时刻，使分析更加方便、灵活。

用户即可通过直接输入的方式也可通过按下编辑框右侧按钮的方式来改变起始时间值。

如果要纵向缩放波形，可在“曲线放大倍数”列表框中自由自定缩放比。

1为表示原始大小，波形的缺省缩放值为3。

如果用户选中了“画离散点”复选框，使其前面小框中出现选中标识（√），那么波形会马上以离散的方式显示。

反之，则以连续方式显示。

缺省为连续显示方式。

按下“设置显示通道”按钮，将弹出如图3－26所示的“设置曲线显示通道”对话框。

图3－26

选中代表目标通道的复选框则表示希望显示它，如不希望显示某个通道，则点击对应复选框，去掉选中标记即可，当完成设置后，按下确定按钮后，程序便会立刻响应用户的设定，并将结果显示在波形显示区中。

当用户完成故障起始时间的设置工作后，便可按下“输出测距信息”按钮。

双端测距结果信息将显示在如图3－27所示的对话框中。

图3－27

在“双端测距结果”对话框的上部为测距结果示意图，从图中我们不难看出连接两变电站的故障线路总长为41.790公里，故障点离参考站（伊通变电站）的距离为35.503公里。

在进行双端测距时，如果曲线窗口中所显示的波形文件为A站的录波器所录，那么该站便成为参考站，在图中用棕色标注。

对话框下部为分析区间各采样点的所对应的故障距离列表。

用户只需按下“输出信息到文件”按钮，即可将列表中的显示的信息输出到一个文本文件。

该文件扩展名为ddt。

且和录波文件放在同一目录中。

程序将自动用记事本打开该文件。

如图3-28所示。

图3-28

按下“返回”按钮，可结束本次双端测距，程序将回到主界面，用户又可以开始其它的操作了。

3.4.4功角分析

功角分析主要针对发变组录波记录下的故障数据波形,计算出发电机机端电压功角曲线和主变高压侧电压功角曲线.在选择通道的对话框中,确定发电机机端电压各通道和发电机机端电流各通道以及主变高压侧电压通道.另外还要输入以发电机交轴电抗值。

3.4.5差流分析

差流分析可以计算发电机差流、主变差流和发变组差流。

如下所示：

3.4.6机端测量阻抗分析

先选择发电机机端电压和电流通道，

然后就可以观察机端阻抗在给定时间内的变化轨迹。

3.4.7功率分析

功率分析是用来分析计算发电机功率、主变功率和厂用变功率的：

3.4.8

查看启动原因：

点击工具栏上的按钮

显示如下对话框：

3.4.9添加标注

点击工具栏上的按钮

在曲线窗口的任一位置可以添加标注信息，而且所标信息可以修改、隐藏和删除。

标注输入对话框

添加标注后的曲线效果图