一種基於標準化處理技術的故障全息系統及其方法
2023-12-03 00:08:36
一種基於標準化處理技術的故障全息系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於標準化處理技術的故障全息系統及其方法，該系統以廣域、全面的、以反映故障增量為視角綜合展示站內故障暫態過程，便於及時準確地了解故障情況，科學分析故障原因，快速判斷故障發生的地點、性質和嚴重程度；優化了電網故障處理流程，採用數據自動融合等數據處理技術開發了故障全息系統，該系統基於故障後多點地域故障信息綜合分析思想，通過波形、採樣點時標及採樣頻率統一標準化處理方法，實現不同數據源數據同一時間軸上全過程動態展示；採用基於採樣特徵值與開關量通道屬性相結合啟動邏輯，自動鎖定故障採樣通道，綜合於故障分析平臺行歸一化處理，大大提高了故障處理效率。
【專利說明】一種基於標準化處理技術的故障全息系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電網故障全息系統領域，尤其涉及一種基於標準化處理技術的故障全息系統及其方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著電網規模不斷擴大和聯繫不斷加強，電網輸電能力得到了有效提高，但局部故障波及範圍擴大的概率大大提高，同時，故障時產生的信息量激增，客觀上增加運行人員故障處理和系統恢復處理所需時間。目前已經建成運行的故障錄波器聯網、繼電保護信息、行波測距三個技術支持系統，並在設備運行管理和故障分析處理髮揮了積極的作用。目前絕大多數運行的故障信息系統中不同數據源的波形、採樣時標、採樣頻率不統一，故障分析需在不同系統、不同窗口反覆切換，無法在同一時間軸上全過程動態展示，不利於故障的快速準確分析。
[0003]因此急需一套準實時系統有機融合來自不同故障信息源(聯網故障錄波、保信系統、行波測距系統等所記錄的電網電流電壓波形、斷路器行為和保護裝置動作行為等)，以廣域、全面的、以反映故障增量為視角綜合展示站內故障暫態過程，便於及時準確地了解故障情況，科學分析故障原因，快速判斷故障發生的地點、性質和嚴重程度。
【發明內容】
[0004]本發明為了解決上述問題，提出了一種基於標準化處理技術的故障全息系統及其方法，該系統基於故障後多點地域故障信息綜合分析思想，通過波形、採樣點時標及採樣頻率統一標準化處理方法，實現不同數據源數據同一時間軸上全過程動態展示；以廣域、全面的、以反映故障增量為視角綜合展示站內故障暫態過程，便於及時準確地了解故障情況，科學分析故障原因，快速判斷故障發生的地點、性質和嚴重程度。
[0005]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0006]—種基於標準化處理技術的故障全息系統,包括全息系統模塊、標準化處理模塊、信息調度模塊和一次設備信息採集模塊，其中；
[0007]—次設備信息採集模塊，用於提供一次設備的開關變位、電流採樣峰值信息，以作為驅動量啟動故障數據流自動上傳給信息調度模塊；
[0008]信息調度模塊，接收一次設備信息採集模塊的信息，確定信息提取範圍和對象，將相關保護裝置、故障錄波器、行波裝置信息進行故障通道的提取，傳輸給標準化處理模塊；
[0009]標準化處理模塊，接受信息調度模塊的數據，通過波形標準化處理、採樣時標對齊、採樣頻率對齊的標準化處理，將不同信息整合、模型化，傳輸給全息系統模塊；
[0010]全息系統模塊，接受不同信息，並通過繼電保護綜合數據平臺coBase，以及D5000平臺所對應的實時運行方式，形成各序網故障圖、綜合錄波分析、綜合矢量圖分析和故障全息報告。
[0011]基於上述故障全息系統處理方法，具體包括以下步驟:[0012](I)故障事件啟動，信息通道選擇；根據一次設備信息採集模塊採集一次設備開關變位、電流量變化量及峰值的狀態，判斷是否選通該通道進行信息上傳，形成故障設備集合；
[0013](2)信息調度模塊過濾出故障設備相關變電站多點故障錄波器和保護系統的信息；通過邏輯規則判斷，去除非影響故障線路；
[0014](3)基于波形、採樣時標、採樣頻率標準化處理方法統一錄波平臺；來自各個變電站的故錄系統信息、保信子站信息及測距信息通過智能通道選擇、信息過濾功能上傳至標準化處理模塊進行波形格式標準化處理，統一轉化為C0MTRADE99標準格式，格式轉化後的波形文件再通過採樣時標點對齊及採樣頻率對齊處理，使各個終端設備的波形統一為同一時標標準下、統一採樣頻率下的波形，以故障設備集合為同一展示平臺的多端廣域波形綜合分析平臺，同時展示在波形各個特徵時段對應保護信息動作時序圖以及給出最終的測距信息；
[0015](4)將通過智能過濾的故障設備相關變電站多點故障錄波器和保護系統的信息送至全息系統模塊，用於進一步故障分析，形成各序網故障圖；結合繼電保護綜合數據平臺(coBase)，以及D5000平臺所對應的實時運行方式，為全息系統模塊提供模型和關聯關係，有效整合系統間的不同數據信息，達到獲得電網故障的完整信息的要求。
[0016]所述步驟(1)，其具體工作方法為:整個故障全息系統的啟動是基於一次設備開關變位、電流量變化量及峰值；具體公式為:
[0017]E(Snew)=0p&Scurrent,
[0018]其中E(Snew)為一次新的啟動數據上傳事件，Op為上傳的通道為開關變位，Scurrent為電流值變化量及峰值，只要開關變位、電流變化量及峰值到達滿足公式1、2，就選擇該通道信息上傳，同時保護動作信息融合形成集合，這一集合與SCADA實時運方資料庫交互，形成故障設備集合。
[0019]Sn/SN_i ( 2.89/3 (I) yN/Yn^1 ≤ 0.5 U yN/yN_i ≥ 3 (2)
[0020]其中Sn為後一周波的有效值；
[0021]其中Sim為前一周波的有效值；
[0022]其中yN為一採樣點作差與前一周波同一採樣點位置作差；
[0023]其中yiM為前一採樣點作差與前一周波同一採樣點位置作差；
[0024]所述步驟(2)，其具體工作方法為:通過邏輯規則判斷，確定故障設備相關變電站多點故障錄波器和保護系統的信息，確定故障設備對象相關信息集合；首先將判定故障為負值的線路從故障設備對象相關信息集合中去除；第二步建立在已動作的主後備保護中方向距離II段上，如果一條線路超出任何方向距離II段動作的區域，這條線路並未牽扯到故障，則從故障設備對象相關信息集合中去除。
[0025]所述步驟(3)，其具體方法為:
[0026](a)故障數據採樣頻率統一化；採用插值法把不同採樣頻率統一為同一採樣頻率，對沒有採樣點的波形數據進行包絡線方式壓縮顯示，同時錄波數據中只記錄有效值的壓縮存儲部分，進行相應處理；
[0027](b)採用採樣時標標準化處理算法進行統一化；錄波器上傳信息包括所選通道的電流、電壓，及一次開關、保護裝置動作的變位信息，信息自帶有採樣時標；但是由於來自保信子站、測距等裝置各廠家採樣不同步，無法根據數據中的時標進行採樣點級別的時標對齊，需要考慮相位對數據計算造成的誤差，結合電力系統波形特點對其實現同一時標下的波形調整；由於穩態時及短路電流(包括各序分量穩態值)，在經過濾波處理後，每個信息源其波形特點總是A，B, C三相互差120度，只要任選一相過零點，通過手動操作對齊，便會自動實現不同信息源的所有所選通道採樣波形成的時標對齊；選擇對齊基點時，選擇來自保護系統的錄波波形記錄點作為對齊點，該錄波波形記錄點的特點為採樣窗口短，採樣周波數少。
[0028]所述步驟(a)，插值法的具體方法如下:
[0029]I)曲線擬合採用拉格朗日插值變換，相同採樣頻率的輸入信號都使用同一組插值係數；
[0030]2)拉格朗日插值係數獨立計算，以便多通道插值共用；
[0031]3)按擬合偏移係數算拉格朗日插值係數，偏移係數定義如下:
【權利要求】
1.一種基於標準化處理技術的故障全息系統，其特徵是:包括全息系統模塊、標準化處理模塊、信息調度模塊和一次設備信息採集模塊，其中； 一次設備信息採集模塊，用於提供一次設備的開關變位、電流採樣峰值信息，以作為驅動量啟動故障數據流自動上傳給信息調度模塊； 信息調度模塊，接收一次設備信息採集模塊的信息，確定信息提取範圍和對象，將相關保護裝置、故障錄波器、行波裝置信息進行故障通道的提取，傳輸給標準化處理模塊； 標準化處理模塊，接受信息調度模塊的數據，通過波形標準化處理、採樣時標對齊、採樣頻率對齊的標準化處理，將不同信息整合、模型化，傳輸給全息系統模塊； 全息系統模塊，接受不同信息，並通過繼電保護綜合數據平臺coBase，以及D5000平臺所對應的實時運行方式，形成各序網故障圖、綜合錄波分析、綜合矢量圖分析和故障全息報告。
2.一種基於上述故障全息系統處理方法，其特徵是:具體包括以下步驟: (1)故障事件啟動，信息通道選擇；根據一次設備信息採集模塊採集一次設備開關變位、電流量變化量及峰值的狀態，判斷是否選通該通道進行信息上傳，形成故障設備集合； (2)信息調度模塊過濾出故障設備相關變電站多點故障錄波器和保護系統的信息；通過邏輯規則判斷，去除非影響故障線路； (3)基于波形、採樣時標、採樣頻率標準化處理方法統一錄波平臺；來自各個變電站的故錄系統信息、保信子站信息及測距信息通過智能通道選擇、信息過濾功能上傳至標準化處理模塊進行波形格式標準化處理，統一轉化為C0MTRADE99標準格式，格式轉化後的波形文件再通過採樣時標點對齊及採樣頻率對齊處理，使各個終端設備的波形統一為同一時標標準下、統一採樣頻率下的波形，以故障設備集合為同一展示平臺的多端廣域波形綜合分析平臺，同時展示在波形各個特徵時段對應保護信息動作時序圖以及給出最終的測距信息； (4)將通過智能過濾的故障設備相關變電站多點故障錄波器和保護系統的信息送至全息系統模塊，用於進一步故障分析，形成各序網故障圖；結合繼電保護綜合數據平臺coBase,以及D5000平臺所對應的實時運行方式，為全息系統模塊提供模型和關聯關係，有效整合系統間的不同數據信息，達到獲得電網故障的完整信息的要求。
3.如權利要求2所述的一種基於上述故障全息系統處理方法，其特徵是:所述步驟(1)，其具體工作方法為:整個故障全息系統的啟動是基於一次設備開關變位、電流量變化量及峰值；具體公式為:
E(Snew)=Op&Scurrent, 其中E(Snew)為一次新的啟動數據上傳事件，Op為上傳的通道為開關變位，Scurrent為電流值變化量及峰值，只要開關變位、電流變化量及峰值到達滿足公式1、2，就選擇該通道信息上傳，同時保護動作信息融合形成集合，這一集合與SCADA實時運方資料庫交互,形成故障設備集合；
SN/SN_1 ≤ 2.89/3 (1) yN/yN_!≤ 0.5 U yN/yN_i ≥ 3 (2) 其中Sn為後一周波的有效值； 其中Sim為前一周波的有效值； 其中yN為一採樣點作差與前一周波同一採樣點位置作差；其中yn為前一採樣點作差與前一周波同一採樣點位置作差。
4.如權利要求2所述的一種基於上述故障全息系統處理方法，其特徵是:所述步驟(2)，其具體工作方法為:通過邏輯規則判斷，確定故障設備相關變電站多點故障錄波器和保護系統的信息，確定故障設備對象相關信息集合；首先將判定故障為負值的線路從故障設備對象相關信息集合中去除；第二步建立在已動作的主後備保護中方向距離II段上，如果一條線路超出任何方向距離II段動作的區域，這條線路並未牽扯到故障，則從故障設備對象相關息集合中去除。
5.如權利要求2所述的一種基於上述故障全息系統處理方法，其特徵是:所述步驟(3)，其具體方法為: (a)故障數據採樣頻率統一化；採用插值法把不同採樣頻率統一為同一採樣頻率，對沒有採樣點的波形數據進行包絡線方式壓縮顯示，同時錄波數據中只記錄有效值的壓縮存儲部分，進行相應處理； (b )採用採樣時標標準化 處理算法進行統一化；錄波器上傳信息包括所選通道的電流、電壓，及一次開關、保護裝置動作的變位信息，信息自帶有採樣時標；但是由於來自保信子站、測距等裝置各廠家採樣不同步，無法根據數據中的時標進行採樣點級別的時標對齊，需要考慮相位對數據計算造成的誤差，結合電力系統波形特點對其實現同一時標下的波形調整；由於穩態時及短路電流，包括各序分量穩態值，在經過濾波處理後，每個信息源其波形特點總是A，B，C三相互差120度，只要任選一相過零點，通過手動操作對齊，便會自動實現不同信息源的所有所選通道採樣波形成的時標對齊；選擇對齊基點時，選擇來自保護系統的錄波波形記錄點作為對齊點，該錄波波形記錄點的特點為採樣窗口短，採樣周波數少。
6.如權利要求5所述的一種基於上述故障全息系統處理方法，其特徵是:所述步驟(a)，插值法的具體方法如下: O曲線擬合採用拉格朗日插值變換，相同採樣頻率的輸入信號都使用同一組插值係數； 2)拉格朗日插值係數獨立計算，以便多通道插值共用； 3)按擬合偏移係數fitt_c計算拉格朗日插值係數，偏移係數定義如下:
7.如權利要求6所述的一種基於上述故障全息系統處理方法，其特徵是:所述步驟5)，具體對應如下；
8.如權利要求6所述的一種基於上述故障全息系統處理方法，其特徵是:所述步驟6)，具體方法如下:設輸入的採樣信號序列表示為:y = y-n.…，y-3.y-2.y-1, y0.y」 y2.y3.....yn其中，y為採樣信號序列； y-n,…，yci，…，又?分別為第-n，...,，...，η個採樣點，η為大於O的自然數；
則在位移X點2m次拉格朗日差值表示成:PQ (X) = L_m (X) y_m+...+L0 (x) y0+...+Lm (x) ym其中:
【文檔編號】H02J13/00GK103812220SQ201410054952
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】李磊, 李乃永, 唐毅, 黃德斌, 朱倩茹, 王安寧, 王昕 , 林霞, 王群, 張英彬, 李強 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司棗莊供電公司, 國網山東省電力公司