基于故障录波解析的断路器健康状况评估系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力自动化技术领域，特别是一种基于故障录波解析的断路器健康状况评估系统和方法。
【背景技术】
[0002]电力故障录波装置，又简称为暂态故障录波装置TFR(Transient FaultRecorder)，其可在电力系统发生故障(如线路短路、接地等，以及系统过电压、负荷不平衡等)时，自动地、准确地记录电力系统故障前、后过程的各种电气量(主要数字量，比如开关状态变化，模拟量，主要是电压、电流数值)的变化情况，通过这些电气量的分析、比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作、提高电力系统安全运行水平的作用。
[0003]故障录波装置记录电气量采用的是C0MTRADE文件格式。C0MTRADE是IEEE标准电力系统暂态数据交换通用格式。标准为电力系统或电力系统模型采集到的暂态波形和事故数据的文件定义了一种格式。该格式意欲提供一种易于说明的数据交换通用格式。IEEE于1991年提出，并于1999进行了修订和完善。每个C0MTRADE记录都有一组最多4个与其相关的文件，4个文件中的每一个都具有一个不同的信息等级。4个文件如下:a)标题文件b)配置文件c)数据文件d)信息文件。
[0004]I 标题文件(xxxxxxxx.HDR)
[0005]标题文件是由C0MTRADE数据的原创者建立的一种可选的ASCII文本文件，标题文件的创建者可以以任何需要的顺序创建任何信息。标题文件的格式为ASCII。
[0006]2 配置文件(xxxxxxxx.CFG)
[0007]配置文件为一种ASCII文本文件，用于正确地说明数据(.DAT)文件的格式，因此必须以一种具体的格式保存。该文件诠释了数据(.DAT)文件所包含信息，其中包括诸如采样速率、通道数量、频率、通道信息等项。配置文件第一行中的一个字段识别文件所依照的C0MTRADE标准版本的年份(例如1991、1999等)。如果该字段不存在或是空的，则假设文件则遵照标准的最初发行日期(1991)。配置文件还包含识别伴随的数据文件是以ASCII格式还是以二进制格式存储的字段。
[0008]3 数据文件(xxxxxxxx.DAT)
[0009]数据文件包含记录中每个采样所有输入通道的值。数据文件包含一个顺序号和每次采样的时间标志。这些采样值除记录模拟输入的数据之外，也记录状态，即表示开/关信号的输入。
[0010]4信息文件(XXXXXXXX.1NF)
[0011]信息文件是一种文件创建者希望使之对用户有用的信息之外的特别信息。信息文件是可选文件。
【发明内容】
[0012]在电力自动化系统中，当发生故障时，将会触发断路器及保护动作，电力故障录波装置将自动记录与故障相关的电气量，并反映在comtrade格式的录波文件中，录波文件中会分别记录有模拟量通道信息数据及开关量通道信息数据。断路器的健康状况会对断路器动作的触发时间产生极大影响。同样的，断路器动作时间也反映了断路器的健康状况。
[0013]本发明要解决的技术问题为:基于故障录波解析技术，根据断路器在故障发生时的动作时间变化，对断路器健康状况进行评估，从而按需及时对断路器进行检修，保证电力系统的安全运彳丁，同时提尚检修效率。
[0014]本发明的技术方案为:基于故障录波解析的断路器健康状况评估系统，包括:
[0015]录波文件抓取模块，用于获取录波文件，并将录波文件进行临时存储;所述录波文件即comtrade格式的录波文件；
[0016]读取判断模块，用于打开临时存储的录波文件，并对录波文件中的数据进行操作，如操作报错，则删除相应录波文件；
[0017]录波文件解析模块，用于从已获得的录波文件中获取各故障断路器名称和相应断路器的故障时间，以及故障标志量和时间量;所述故障标志量包括故障开始时间点、故障结束时间点、断路器动作时间点和保护动作时间点;所述时间量包括断路器动作时间、保护动作时间、故障持续时间和故障消除时间；
[0018]断路器状况判断模块，用于计算每次故障发生后断路器的动作时间，将相邻两次动作时间进行比较，并根据比较结果判断断路器健康状况，并输出判断结果。
[0019 ]本发明基于上述系统的断路器健康状况评估方法，包括以下步骤:
[0020]步骤一，根据已知的故障信息，在录波文件数据库中进行匹配，获取相应的录波文件;并临时存储；
[0021]所述已知故障信息为电力系统故障日报信息文件中的，包括故障发生时间、故障位置等信息的内容。匹配时，可获取故障发生时故障发生地点所在线路两侧的保护装置或所在设备保护装置录波文件；
[0022]步骤二，对临时存储的录波文件进行解析，获取相应的故障标志量，包括步骤:
[0023]2.1)根据故障信息中的故障类型，选取录波文件中对应模拟量通道中各相应故障通道的电流值及零序电流通道的电流值，作为选取标志量的依据;上述故障类型包括A相接地、B相接地、C相接地、AB接地、AC接地、BC接地、AB相间、BC相间、AC相间和三相故障；2.2)利用电流突变量法确定标志量:故障电流分量的计算式为A ik=ik_ik-N，式中△ ik为故障分量在k采样时刻的值，ik为k时刻的实测电流采样值，ik-Ν为k时刻之前一周期的电流采样值，N代表一个工频周期的采样点数；由于当系统正常运行时，计算出的故障电流分量为0，当故障开始至结束时，故障分量不为O;因此可通过计算每个点的故障电流分量，找到故障开始时间点to和故障结束时间点ti ；
[0024]2.3)根据录波文件中开关量通道的名称及动作与否的信息，选取断路器动作信号通道、保护动作信号通道，获取通道中的数据，进而获取各通道中信号从O到I变化的时间点，分别作为断路器动作时间点12和保护动作时间点13的标志量；
[0025]步骤三，根据选取的标志量，分别计算故障断路器动作时间、保护动作时间、故障持续时间和故障清除时间:分别为:
[0026]断路器动作时间= t2-to(I)
[0027]保护动作时间= t3-to(2)
[0028]故障持续时间=七-如(3)
[0029]故障清除时间= t2-t()(4)
[0030]建立断路器数据库，将各断路器名称与其动作时间、保护动作时间、故障持续时间和故障清除时间对应，记录为故障信息，并更新断路器数据库；
[0031]步骤四，对断路器数据库中的数据进行监视，当断路器数据有更新时，则用当前最新动作时间减去上次动作时间，若差值小于或等于零，则忽略;若差值大于零，则将此差值记录到断路器动作时间延长累加值字段上并输出为断路器预警信息。
[0032]进一步的，本发明步骤一与步骤二之间还包括以下步骤:打开临时存储的录波文件，对录波文件中的数据尝试进行操作，若操作报错，说明文件不可读，则删除本地临时文件夹及相关文件;若没有报错，说明文件记录格式正确或无损坏，转至步骤二进行录波文件解析。所述尝试进行的操作为例如读取等基本数据操作，为现有技术。
[0033]本发明应用于电力自动化系统中，故障录波文件存储于ftp服务器中，步骤一中，首先获取故障录波文件的ftp路径，然后返回匹配成功的录波文件的ftp路径，并根据此路径将录波文件临时存储于本地。对ftp服务器中的数据库进行访问、匹配和下载为现有技术。
[0034]本发明的有益效果为:基于故障录波解析技术，根据断路器在故障发生时的动作时间变化，对断路器健康状况进行评估，可及时发现断路器的健康状况，以按需对断路器进行检修，保证电力系统的安全运行，同时提高检修效率。
【附图说明】
[0035]图1所示为本发明方法流程示意图；
[0036]图2所示为步骤2.2中短路电流波形示意图；
[0037]图3所示为标志量获取示意图。
【具体实施方式】
[0038]以下结合附图和具体实施例进一步说明。
[0039]本发明基于故障录波解析的断路器健康状况评估系统，包括:
[0040]录波文件抓取模块，用于获取comtrade格式的录波文件，并将录波文件进行临时存储；
[0041]读取判断模块，用于