電網故障信息系統中故障信息的組織方法
2023-07-14 12:52:41 1
專利名稱：電網故障信息系統中故障信息的組織方法
技術領域：
本發明應用於電力系統調度自動化領域，特別是電網故障過程中產生的保護事件、錄波數據、開關變位等信息的整合與智能處理。
背景技術：
隨著計算機和通訊技術的發展，微機型繼電保護、自動裝置、故障錄波器等智能設備在電網中的使用已經非常普遍。在電力系統發生故障或受到擾動時，這些設備都會記錄大量的數據和信息。為了實現這些信息的綜合利用，《國家電力公司電網二次系統「十五」規劃》報告中明確提出，要加強電網調度系統的信息化和智能化，在電網發生故障時能為調度提供實時故障信息，提高調度的自動化水平。為此，國內各大電網公司已經或正在通過聯網的方式，積極進行故障信息網的建設，以實現故障信息的在線自動傳送和管理功能。
與一般意義上的監控系統不同的是，故障信息系統不能只是簡單地進行設備的運行監視和SOE記錄查詢等，必須對電網故障過程中智能設備記錄的錄波數據和保護動作信息等進行分析整合，在一次電網故障的範圍內對故障信息進行組織，而目前的做法一般只是簡單地在時序的基礎上對故障信息進行關聯，或者只是局限在設備層與間隔層上對同設備信息的簡單處理，整合結果不夠完整和條理，忽略了一二次設備的配合及智能設備間的信號聯繫等重要信息，缺乏對故障信息的有效整理，在信息的分類處理和組織模型的建立上沒有很好的解決辦法。因此，本發明中提出了一種故障信息組織原則和組織模型，這是在系統運行經驗積累的基礎上所做的新的嘗試。
發明內容
本發明提出了一種電網故障信息的組織方法，其目的是在於保證一次電網故障中，各類信息收集的準確性和和完整性，為綜合應用各類故障信息，對故障情況和保護動作情況進行智能處理和故障診斷，自動生成保護的動作報告和動作評價等提供準確、完備的基礎數據，同時還便於故障信息的存儲、查詢、顯示等管理工作。
一次電網故障是指當電網出現故障並被保護等二次設備感受到以後，通過斷路器跳閘從系統中切除運行的故障設備，其後故障點或區域通過自動重合恢復通電，或者故障設備被永久隔離的過程。在一次電網故障過程中包含的故障信息，涵蓋了故障發生、發展、切除的全過程以及保護裝置、故障錄波器的啟動、動作和斷路器的開合過程。根據不同設備的行為及信息來源，可以分成保護裝置、間隔、變電站、電網等不同層次的故障信息組織結構。
根據本發明，提供了對電網在一次故障過程中產生的故障信息的組織和處理方法，包含以下步驟a.根據保護動作事件建立保護的動作簡報和根據保護的錄波數據形成保護裝置動作報告，其中包括對保護事件的性質進行定義，具體分為啟動、出口、故障參數、普通事件；根據保護事件所含的信息確定它們是否屬於同一次故障，判斷原則隨保護事件所含信息的不同而不同，分為計算故障零時刻和設定復歸時間兩種；根據保護事件參數和保護動作的故障參數整理故障簡報，包含故障時間、相別、故障相電流；保護簡報和保護錄波數據關聯並形成完整的保護動作報告，其關聯原則與保護事件之間的關聯原則相同，b.根據錄波器產生的錄波數據生成錄波簡報，並根據錄波簡報中的故障設備對錄波數據進行篩選，只保留和故障設備相關的部分；c.在保護動作報告和錄波簡報的基礎上組織站內和間隔層的故障報告；d.在變電站和間隔層故障報告的基礎上組織形成電網級的故障報告。
為了完成一次故障下裝置層的故障信息關聯，建立保護動作報告和錄波報告，本發明根據保護事件的信息確定它們是否屬於同一次故障，保護事件所含的信息包括故障零時刻、事件相對時間、故障序號等，判斷原則隨保護事件所含信息的不同而不同，分為計算故障零時刻和給定復歸時間兩種。為了得到保護動作簡報的關鍵屬性，如是否跳閘、故障相別等，同時考慮到工程實施的可操作性，本發明對保護事件的性質進行了分類，劃分為啟動、出口、故障參數、普通事件四類，但不限於此，動作簡報的關鍵屬性可根據所含事件的性質類型和參數得到。
在保護動作報告和錄波報告的基礎上組織電網故障報告的過程包括以下步驟設定三個時間誤差，分別用於同間隔內裝置之間、同站內不同間隔裝置之間、不同站裝置之間，用來躲過對時或裝置靈敏度不同造成的時間差；同間隔內裝置根據故障零時刻時差小於對時誤差屬於同一次電網故障的原則，組織變電站、間隔層故障報告；在變電站層故障報告的基礎上根據有無直接的拓撲聯繫和啟動時差是否小於給定誤差等原則來組織電網級的故障信息。
由於各種原因，本發明中提到的故障信息元素在實際使用過程中存在關聯錯誤的可能，因此需提供手動重組和編輯的功能。為了保證和原始信息的一致，在本發明中提到的故障信息元素之間的關聯關係通過增加所屬層次的標識號來識別，使得任何一個信息元素可以方便地一次故障信息結構中加入或退出。
對站內非故障信息的甄別包括如下步驟建立各類信息的上送原則，在運行時根據站內的不同情況和用戶需求設定各類信息的上送原則；在變電站內建立信息緩存機制，根據上送原則對信息進行選擇上送。
本發明提出的電網故障信息組織方法，為建立故障數據平臺提供了基礎，有利於開展更深層次故障信息綜合應用。
下面結合附圖及具體實施例對本發明再作進一步詳細的說明。
圖1是故障信息組織層次示意圖；圖2是裝置內故障信息關聯；圖3是裝置間故障報告整合。
具體實施例方式
在附圖1中給出了電網一次故障下的信息處理過程和組織模型，在該模型中故障信息分三層進行組織1)裝置層的故障報告，這裡的裝置指保護、錄波器等，在圖中所示的「組織裝置故障報告」的過程中完成，處理結果包含故障時間、裝置啟動前後開入變位、錄波啟動時間等信息，對於錄波器產生的錄波簡報，還可以根據簡報中的故障設備對錄波數據進行篩選，只保留和故障設備相關的部分；2)變電站和間隔層的故障信息，在圖中所示的「站內故障信息關聯」部分完成，處理結果包含故障時間、故障間隔及間隔下動作的裝置等；3)一次電網故障下的所有信息，在圖中所示的「組織一次電網故障」部分完成，處理結果包括故障參數及各側的裝置動作信息。此外，對變電站的送出信息，即圖中所示的信息處理的第三個步驟，需要在變電站內裝置故障報告關聯整合的基礎上，根據一定規則對故障信息進行必要的過濾選擇。
當有保護信息或錄波文件上送到故障信息子站時，首先將裝置上送的信息送入子站的處理模塊。在子站處理模塊中根據圖1所示的故障信息組織方式建立了緩存機制，緩存中的信息元素按樹型組織，分為一次故障、一次故障包含的間隔、間隔下的裝置報告、裝置報告中的保護事件、錄波文件等，其中，一次故障的屬性包括ID、描述等，間隔層及間隔下的裝置故障報告屬性都具有一個所屬故障ID的成員，裝置故障報告的屬性中還具有自身的ID屬性，在裝置報告下的信息元素中除了常規屬性外只有所屬故障報告ID一項，之所以這樣做的目的是因為間隔層是一個管理概念，一般不需要從間隔層對故障進行查詢，而裝置故障報告體現了一臺裝置的運行性能，需要經常查詢一段時間內裝置的動作情況，建立故障報告ID的目的是為了便於統計裝置故障報告。
當有新的保護信息或錄波文件進入處理模塊時，首先根據既定的規則和緩存中已有的裝置動作報告進行關聯。如果關聯成功，即新的信息屬於緩存中的某一次動作，再根據既定的信息上送規則對信息進行是否需要上送主站的判斷；如果關聯失敗，則根據新的信息類別來組織保護的動作報告或錄波報告，然後根據既定規則來判斷本次的裝置動作報告是否可以和緩存中的其他動作報告關聯，如果再次關聯失敗，則根據有無出口或有無故障來確定是否需要建立一次電網故障。
在信息處理模塊中，同裝置信息關聯規則的實施過程如附圖2所示，主要分為計算故障零時刻和設定復歸時間兩種方式。其中計算故障零時刻的實施過程分兩步，首先計算某個裝置信息的故障零時刻，然後根據兩個信息的故障零時刻是否相同來確定它們是否關聯，並且把故障零時刻作為裝置級簡報的故障時間，考慮到裝置工作原理和不同功能塊在靈敏性上的差別，實際判斷時可給出1-2毫秒的誤差。故障零時刻的計算分為以下兩種情況1)保護事件的絕對時間和相對時間都不為零，故障零時刻等於絕對時間減去相對時間；2)保護事件的相對時間為0，但故障序號有效，這是可根據故障序號是否相同來判斷信息之間有無關聯，在這種情況下，最先發生的事件的絕對時間為整個裝置報告的故障零時刻。設定復歸時間的關聯方式，主要為了適應相對時間和故障序號都無效的情況，其實施過程是這樣的給定保護復歸時間，判斷兩條信息之間的時間差是否小於復歸時間，小於復歸時間則可以關聯，否則不能。復歸時間的設定可根據經驗給出，一般是20秒左右。與故障零時刻方式相比，這種關聯方式不夠嚴格。
在子站級信息處理模塊中組織變電站層故障簡報時，需要對裝置故障簡報是否描述的是同一次電網故障進行判斷，判斷原則的實施過程可參考附圖3中所示。在這一步中，時間原則是故障信息關聯的首要依據，考慮到實際系統中信息時鐘的不同步性，在判斷中引入了裝置間的關係，即附圖3中右側所示的被保護的一次設備類別判斷，以及信息上送到後臺的時間作為輔助判斷條件。其判斷原則主要是依賴於三個時間誤差，分別是同間隔內裝置之間時間誤差、同站內裝置之間的時間誤差、後臺接受時間誤差，在裝置簡報的故障零時刻之間的時差小於給定的對時誤差時，則認為兩次簡報相關；如果兩個裝置簡報的故障零時刻大於給定的對時誤差，並且最近一段時間裝置和後臺之間通訊正常，則根據後臺接受時間是否小於給定誤差來判斷兩個簡報是否關聯。
在子站信息處理模塊中完成突發信息的關聯之後，需要判斷該信息是否需要上送主站，主要有兩個目的一是將電網的擾動信息屏蔽在子站，二是在故障時只上送最能反映故障情況的信息。為了實現這兩個目的，首先對保護事件的性質進行了分類，劃分為啟動、出口、故障參數、普通事件四類，動作簡報的關鍵屬性可根據所含事件的性質類型和參數得到，其實施過程如下如果簡報中有出口事件，則該報告的性質為保護動作；如果無出口事件，則該報告性質為保護啟動；性質為故障參數的保護事件，主要指測距、相別等，可根據關鍵字區分相應的參數值以豐富簡報內容。當一次故障下只有啟動報告時，則保護動作信息全部不上送，如果此時出現了某個相關的錄波報告有故障的特殊情況，則錄波報告和有故障的間隔下的保護報告下的事件元素全部上送；當一次故障下的某個裝置報告中有出口時，則此裝置報告所在間隔下的所有信息全部上送。
主站對故障信息的組織處理過程，和子站的性能相關。當子站具備前面提到的故障信息組織功能時，主站對故障信息處理的主要工作是完成不同站之間的信息關聯；當子站不具體故障信息關聯功能時，主站首先要做的是完成子站故障信息的組織，其組織過程如前所述。然後在組織好的子站故障信息的基礎上對不同變電站間的信息的相關性進行判斷並根據本發明描述的故障信息組織模型建立一次完整的電網故障信息結構。在主站的故障信息處理過程中對不同站的動作報告是否可以確定為同一次電網故障產生的判斷原則首先判斷裝置對應的一次設備間是否有拓撲聯繫，其次是根據故障信息產生的時序性進行判斷。這一組織過程體現在附圖3中。其中，對拓撲聯繫判斷的是過程如下1)首先是判斷兩個裝置的保護範圍是否有交叉，以保護類別或錄波報告中的故障設備原件的類別不同進行不同的處理，分為線路、母線、變壓器、斷路器等情況，考慮實際故障發生的概率和複雜故障處理可靠性，實現上可以只把同母線設備判斷為有拓撲聯繫；對於保護的設備隨著運行方式而調整的旁路保護，考慮到實際運行時通常是線路保護中的某一臺保護退出時，投入旁路保護，因此旁路保護間隔可以認為和所有線路間隔都屬於同一線路；2)其次是對滿足拓撲聯繫判斷的動作報告，再根據時序性對保護動作報告進行關聯，在使用時序性對動作報告進行關聯時，同樣是採用設定對時誤差的方式。具體實施上採用了兩個時間誤差，分別是不同站的對時誤差和後臺接受時間誤差，在裝置簡報的故障零時刻之間的時差小於給定的對時誤差時，則認為兩次簡報相關；如果兩個裝置簡報的故障零時刻大於給定的對時誤差，並且最近一段時間內相關站和相關裝置和後臺之間通訊都正常，則根據後臺接受時間是否小於給定誤差來判斷兩個簡報是否可以關聯。3)另外一個輔助判別原則是如果當前電網故障中已有新報告對應的裝置了，則不再關聯；這個原則存在的前提是保護動作和重合出口屬於同一次動作簡報。
以上詳細描述了本發明在自動運行過程中的具體實施方式
，必須承認，該方法不能保證任何電網故障下都能正確運行，本發明中提到的故障信息元素在實際使用過程中存在關聯錯誤的可能，因此需提供手動重組和編輯的功能。為了保證和原始信息的一致，在本發明中提到的故障信息元素之間關聯關係的體現只在與增加所屬層次的ID號，使任何一個信息元素可以方便地從一次故障信息中加入或退出，對一次電網故障信息組織結構進行離線調整和修改，實現故障信息的歸檔管理，方便查詢和故障回放。
而本發明的範圍不應局限於這些描述。任何在本發明原理範圍內的修改、改進都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.對電網在一次故障過程中產生的故障信息的組織和處理方法，包含以下步驟a.根據保護動作事件建立保護的動作簡報和根據保護的錄波數據形成保護裝置動作報告，其中包括對保護事件的性質進行定義，具體分為啟動、出口、故障參數、普通事件；根據保護事件所含的信息確定它們是否屬於同一次故障，判斷原則隨保護事件所含信息的不同而不同，分為計算故障零時刻和設定復歸時間兩種；根據保護事件參數和保護動作的故障參數整理故障簡報，包含故障時間、相別、故障相電流；保護簡報和保護錄波數據關聯並形成完整的保護動作報告，其關聯原則與保護事件之間的關聯原則相同，b.根據錄波器產生的錄波數據生成錄波簡報，並根據錄波簡報中的故障設備對錄波數據進行篩選，只保留和故障設備相關的部分；c.在保護動作報告和錄波簡報的基礎上組織站內和間隔層的故障報告；d.在變電站和間隔層故障報告的基礎上組織形成電網級的故障報告。
2.根據權利要求1所述的方法，其中步驟c進一步包括設定三個時間誤差，分別用於同間隔內裝置之間、同站內裝置之間、不同站裝置之間，用來躲過對時或裝置靈敏度不同造成的時間差；根據裝置之間的拓撲聯繫和故障零時刻是否在設定的誤差範圍內，同時在一定條件下參考主站的接受時間來確定裝置動作是否相關，在此基礎上組織變電站和間隔層的故障報告；在變電站和間隔層故障報告的基礎上組織電網故障報告。
3.根據權利要求1的方法，進一步包括對變電站內非有效故障信息的甄別，包括步驟建立各類信息的上送原則，在運行時根據站內的不同情況和用戶需求設定各類信息的上送原則；在變電站內建立信息緩存機制，根據上送原則對信息進行選擇上送。
全文摘要
本發明提出的電網故障信息組織方法，應用於電網故障信息系統，包括以下步驟給出同一次故障中保護動作、錄波數據、動作報告等信息之間相關性的判斷原則；根據保護動作事件和錄波數據等信息建立保護的動作報告；根據錄波器產生的錄波數據生成錄波簡報，可以根據故障設備對錄波數據進行篩選，只保留和故障設備相關的部分；在保護動作報告和錄波簡報的基礎上組織站內和間隔層的故障報告；在變電站和間隔層故障報告的基礎上組織形成電網級的故障報告；給出變電站內故障信息的上送原則，通過在信息子站內建立緩存機制，完成對非故障信息的甄別。
文檔編號G06F17/40GK1976153SQ200610167799
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月22日 優先權日2006年12月22日
發明者靳現林, 鄭太一, 王立鼎, 秦應力, 範暐, 王建勳, 李以雲 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司