一种基于多变电站的故障录波数据融合系统的制作方法

本发明涉及一种融合系统，更具体的说是涉及一种基于多变电站的故障录波数据融合系统。

背景技术：

随着电网的不断发展，通过调度数据网的互联可以将故障录波数据上送至调控中心，并已在多个省级电网实现。故障录波联网系统的建立，解决了传统需去站内调取录波而导致事故分析复杂的难题，该系统由位于调控中心的主站系统、位于变电站的录波器和信息传输系统组成。主站系统通过调度数据网与多个变电站的录波器相连，负责收集各个录波器所联接一二次设备的运行和故障信息。

目前，根据故障录波器启动原理可知，故障发生所产生的突变使得故障点附近的多个变电站的多个录波器均会起动录波，并且上送至主站系统。虽然多数变电站均配置有GPS对时装置，然由于装置缺陷或站内网络异常导致对时设备常常出错，多个变电站录波器仍无法完全保证实现精确对时。在进行故障分析时，对于简单故障，工作人员可以通过分析主站的多个变电站故障波形，根据特征电气量的变化和保护断路器动作情况进行人工关联。但对于一些在短时间内发生的多次复杂故障，每个变电站在短时间内可能记录多次录波数据，就无法很好的去判断每个录波数据之间的关联性，这样就无法很好的做出故障分析报告，电网的故障情况工作人员就不能够有效的得知。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多个录波器之间可以有效的判断每个录波数据之间的关联性，快速的得出故障分析报告的基于多变电站的故障录波数据融合系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于多变电站的故障录波数据融合系统，其特征在于：包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括：

采集服务器，该采集服务器耦接于外部多个变电站内的故障录波装置，以接收多个故障录波装置发出的录波文件，并将上述文件整合成数据包后发出；

录波文件存贮器，耦接于采集服务器，用以接收采集服务器发出的录波文件数据包，将录波文件进行存储；

数据服务器，与录波文件存贮器耦接，并与录波文件存贮器双向通信，以调出录波文件存贮器内数据包，并进行各个录波器文件的时间校准，在时间校准完成后将数据进行融合获得具有数据关联性的数据包，然后输出该数据包；

主站数据库，耦接于采集服务器，还耦接于数据服务器，以接收采集服务器发出的数据包和接收数据服务器输出的时间校准后的数据包，当主站数据库接收到时间校准后的数据包后，数据服务器输出故障信息；

WEB发布服务器，耦接于数据服务器，还耦接于外部办公网，以接收数据服务器发出的故障信息，并将该故障信息发送至外部办公网；

所述软件部分包括：

存储模块，该存储模块设置在录波文件存贮器内，包括静态数据库、实时数据库和历史数据库，其中静态数据库内存储有一次设备参数和二次设备表，实时数据库与采集服务器耦接，以将实时故障录波数据进行存储，历史数据库与实时数据库耦接，以接收实时数据库的数据进行存储，存储为历史数据，还与主站数据库双向通信，以发送历史数据到主站数据库和接收主站数据库发出的数据；

数据处理模块，该数据处理模块设置在数据服务器内，包括数据预处理模块、数据融合模块、录波分析模块和故障诊断模块，当电网中发生故障时，数据预处理模块对故障信息进行初步分析，按照录波时间、一次关联设备、开关量/保护动作情况进行整理，提取一次设备的所关联模拟量和开关量的通道，然后数据融合模块与静态数据库，根据静态数据库中配置的区域电网结构，将属于同一次故障的所有故障录波信息进行数据融合后输入到录波分析模块，录波分析模块对预处理数据进行分析后形成故障分析简报输入到故障诊断模块，故障诊断模块根据故障分析简报进行评判，根据故障情况的对故障分析简报进行分类，对故障分析简报内的故障信息加上分类信息后传输到主站数据库内。

作为本发明的进一步改进，所述数据服务器耦接有物理隔离装置后与WEB发布服务器耦接。

作为本发明的进一步改进，所述物理隔离装置包括外壳和设置在外壳内的内部线路板，所述外壳上开设有散热孔，所述散热孔的孔沿铰接有盖板，所述盖板的一侧与散热孔的孔沿通过扭簧铰接，所述孔沿向内延伸有挡沿，当扭簧处于初始状态时，盖板与孔沿的内侧相互抵触，所述内部线路板上设有电风扇，所述电风扇上设有转轴，所述盖板的内侧固定连接有拉线，所述拉线相对于盖板的另一端缠绕在转轴上。

作为本发明的进一步改进，所述数据服务器的数据融合步骤包括如下步骤：

步骤一，数据预处理模块通过发送信号到存储模块进行周期巡检，当巡检周期到了以后，数据预处理模块从实时数据库获取故障录波数据，同时获取数据库中的故障录波装置时间偏差，若巡检周期未到，则继续周期巡检，直到巡检周期到为止；

步骤二，校正故障波形的时间信息，并提取公共信号，将本厂站数据进行融合，生成新的故障录波数据；

步骤三，将新的故障录波数据输入到数据融合模块内，同时从静态数据库获取一次设备信息，数据融合模块判断是否为线路故障，若是线路故障，则直接查找对侧厂站的录波数据，若不是线路故障，则提取本测录波数据中突变最大的线路后再查找对侧厂站的录波数据；

步骤四，判断是否有纵差信号，若有纵差信号，则进行开关量对齐，然后保存为新的故障录波数据输入到实时数据库和历史数据库内，完成数据融合；若没有纵差信号，则进行突变量对齐，保存为新的故障录波数据输入到实时数据库和历史数据库内，完成数据融合；

其中，在步骤一获取故障录波数据的过程中还包含时间偏差获取步骤，具体包括如下：

(1)，在周期巡检的时候，同时进行定时巡检，判断是否到达整点时间，若未到则继续定时巡检，直到整点时间为止，若到达整点时间，发布启动指令到实时数据库,实时数据库将启动指令经过采集服务器后发送各个故障录波装置内，故障录波装置开始录波；

(2)，故障录波装置上送整点录波数据到数据预处理模块，数据预处理模块获取录波启动时间，根据录波启动时间计算时间偏差；

(2)，将步骤(2)中计算获得的时间偏差以录波装置为单位存入到历史数据库内，然后通过历史数据库将数据存储到主站数据库内。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)中的计算时间偏差是按照以下方式计算得出的，具体步骤如下：

11，将数据预处理模块发布启动指令的时刻记为T_a1时刻；

12，记录录波器接收到指令的时刻为T_b1时刻；

13，根据公式计算出时间偏差T_d；

14，将步骤21、步骤22和步骤23重复循环多次，获得多个时间偏差T_d，然后求解多个时间偏差T_d的平均值作为具体的而时间偏差。

作为本发明的进一步改进，所述步骤二中的融合数据步骤包括如下步骤：

21，根据变电站录波器的配置，提取各录波器数据的断路器及刀闸的信号；

22，直接利用开关量的变位时间差，计算各录波器的不同步时间；

23，根据不同步时间，将其余非公共信号数据同步，在数据同步完成以后对数据进行对齐融合。

作为本发明的进一步改进，所述步骤四中突变量对齐步骤如下：

31、根据变电站录波器的配置，提取各线路保护的信号，存入到实时数据库内；

32、提取本侧厂站和对侧厂站的关键模拟量信号，根据开关量的变为时间差，计算各录波器的不同步时间，根据获得的不同步时间，将其余非公共信息数据同步；

33、若无关键的模拟量信号，则提取本侧厂站和对侧厂站的突变最大的线路通道，利用电流突变量进行对齐，在对齐时先判断故障起始点，根据故障起始点进行对齐，故障起始点的判断依据为：

；

其中，为扰动定值，一般取为0.1倍的额定值，I为电流，n为第n个采样点，N为第N个采样点，当有连续的3个采样点符合上述公式的时候，第一个采样点作为故障起始点。

本发明的有益效果，通过硬件部分内的采集服务器的设置，就可以有效的采集到电站的故障录波装置发出的录波数据，而通过录波文件存贮器的设置，就可以有效的将采集服务器所采集到的录波数据有效的存储起来，同时还可以存储其他信息，而通过数据服务器的设置，就可以有效的对录波数据的关联性进行处理，并且在处理完成以后就可以有效的得出故障分析报告，而通过主站数据库的设置，就可以有效的存储处理后的数据和故障分析报告，以供后期人们对之前出现的故障情况进行查询，为后期出现同一故障的时候，能够快速有效的得知故障原因了，而通过WEB发布服务器的设置，就可以在故障的时候，将故障信息群发到工作人员处，使得工作人员能够快速有效的得知故障信息，并且及时的对故障进行维修，以不影响电站的供电，而通过软件部分的存储模块的设置，并且将存储模块分成静态数据库、实时数据库和历史数据库，就可以有效的对数据进行分类存储，方便数据服务器对数据的调用，而通过数据处理模块内的数据预处理模块的设置，就可以有效的对录波数据进行整理，然后通过数据融合模块将整理好的录波数据进行融合，将各个录波数据关联起来，然后通过录波分析模块将融合后的数据进行录波分析，并根据分析结果制作出故障分析简报，然后利用故障诊断模块，对故障分析简报内故障信息根据故障情况进行分类，然后增加分类信息传输到主站数据库内，以供人民后期查询，这样通过硬件部分和软件部分的设置，就可以通过两个部分之间联合工作，有效的对录波数据进行分析，并作出故障分析报告，使得工作人员能够快速有效的得知故障信息了。

附图说明

图1为硬件部分的框图；

图2为软件部分的框图；

图3为数据融合步骤的流程图；

图4为时间偏差获取步骤的流程图；

图5为物理隔离装置外壳的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1至5所示，本实施例的一种基于多变电站的故障录波数据融合系统，其特征在于：包括硬件部分a和软件部分b，所述硬件部分a包括：

采集服务器a1，该采集服务器a1耦接于外部多个变电站内的故障录波装置，以接收多个故障录波装置发出的录波文件，并将上述文件整合成数据包后发出；

录波文件存贮器a4，耦接于采集服务器a1，用以接收采集服务器a1发出的录波文件数据包，将录波文件进行存储；

数据服务器a3，与录波文件存贮器a4耦接，并与录波文件存贮器a4双向通信，以调出录波文件存贮器a4内数据包，并进行各个录波器文件的时间校准，在时间校准完成后将数据进行融合获得具有数据关联性的数据包，然后输出该数据包；

主站数据库a2，耦接于采集服务器a1，还耦接于数据服务器a3，以接收采集服务器a1发出的数据包和接收数据服务器a3输出的时间校准后的数据包，当主站数据库a2接收到时间校准后的数据包后，数据服务器a3输出故障信息；

WEB发布服务器a5，耦接于数据服务器a3，还耦接于外部办公网，以接收数据服务器a3发出的故障信息，并将该故障信息发送至外部办公网；

所述软件部分b包括：

存储模块b1，该存储模块b1设置在录波文件存贮器a4内，包括静态数据库b11、实时数据库b12和历史数据库b13，其中静态数据库b11内存储有一次设备参数和二次设备表，实时数据库b12与采集服务器a1耦接，以将实时故障录波数据进行存储，历史数据库b13与实时数据库b12耦接，以接收实时数据库b12的数据进行存储，存储为历史数据，还与主站数据库a2双向通信，以发送历史数据到主站数据库a2和接收主站数据库a2发出的数据；

数据处理模块b2，该数据处理模块b2设置在数据服务器a3内，包括数据预处理模块b21、数据融合模块b22、录波分析模块b23和故障诊断模块b24，当电网中发生故障时，数据预处理模块b2对故障信息进行初步分析，按照录波时间、一次关联设备、开关量/保护动作情况进行整理，提取一次设备的所关联模拟量和开关量的通道，然后数据融合模块b22与静态数据库b11，根据静态数据库b11中配置的区域电网结构，将属于同一次故障的所有故障录波信息进行数据融合后输入到录波分析模块b23，录波分析模块b23对预处理数据进行分析后形成故障分析简报输入到故障诊断模块b24，故障诊断模块b24根据故障分析简报进行评判，根据故障情况的对故障分析简报进行分类，对故障分析简报内的故障信息加上分类信息后传输到主站数据库a2内，在融合系统工作的过程中，首先将硬件部分a内的采集服务器a1余外部电站的故障录波装置连接起来，在故障发生的时候，故障录波装置就发出录波信息，那么录波信息就会输入到采集服务器a1内，采集服务器a1就会将录波信息数据输入到录波文件存贮器a4内，同时存在主站数据库a2内备份，然后录波文件存贮器a4内的静态数据库b11、实时数据库b12和历史数据库b13就会将采集服务器a1所输出的数据进行分类存储，之后数据服务器a3与录波文件存贮器a4通信，其内的数据预处理模块b21就会对录波数据进行预处理，按照录波时间、一次关联设备、开关量/保护动作情况进行整理，提取一次设备的所关联模拟量和开关量的通道，然后在通过数据融合模块b22将整理出来的数据进行融合，并且在融合完成以后通过录波分析模块b23进行录波分析，获得故障分析简报，故障分析简报则通过故障诊断模块b23进行分类后传输到主站数据库a2内供查询，同时数据服务器a3就发布故障信号到WEB发布服务器a5，最后通过WEB发布服务器a5发布到外部办公网内，如此工作人员就可以有效的得知故障信息了，相比于现有技术就可以很好的判断各个录波数据之间的关联性，如此便能够很好得出故障分析简报了，其中录波分析模块b23在录波分析的时候，是对录波数据进行故障选相，故障测距，阻抗分析，谐波分析，差流分析、双端测距，这样就能够很好的对故障录波数据进行全面分析，进而完成故障分析，有效的形成故障分析简报了。

作为改进的一种具体实施方式，所述数据服务器a3耦接有物理隔离装置1后与WEB发布服务器a5耦接，通过物理隔离装置1的设置，就可以起到物理隔离的作用，避免WEB发布服务器a5上的网络干扰对系统造成影响。

作为改进的一种具体实施方式，所述物理隔离装置1包括外壳11和设置在外壳11内的内部线路板12，所述外壳11上开设有散热孔111，所述散热孔111的孔沿铰接有盖板112，所述盖板112的一侧与散热孔111的孔沿通过扭簧铰接，所述孔沿向内延伸有挡沿，当扭簧处于初始状态时，盖板112与孔沿的内侧相互抵触，所述内部线路板12上设有电风扇121，所述电风扇121上设有转轴122，所述盖板112的内侧固定连接有拉线，所述拉线相对于盖板112的另一端缠绕在转轴122上，在物理隔离装置1启动的时候，电风扇121才会工作，随着电风扇121的工作，就会配合拉线将盖板112拉起，打开散热孔111，如此便能够很好的实现了在物理隔离装置1工作的时候打开盖板112进行散热，在其不工作的时候盖上盖板112，避免了散热孔111被灰尘堵住的问题，同时还能够避免灰尘进入到物理隔离装置1外壳内，而影响内部线路板12工作的问题。

作为改进的一种具体实施方式，所述数据融合模块b22的数据融合步骤包括如下步骤：

步骤一，数据预处理模块b2通过发送信号到存储模块b1进行周期巡检，当巡检周期到了以后，数据预处理模块b2从实时数据库b12获取故障录波数据，同时获取数据库中的故障录波装置时间偏差，若巡检周期未到，则继续周期巡检，直到巡检周期到为止；

步骤二，校正故障波形的时间信息，并提取公共信号，将本厂站数据进行融合，生成新的故障录波数据；

步骤三，将新的故障录波数据输入到数据融合模块b22内，同时从静态数据库b11获取一次设备信息，数据融合模块b22判断是否为线路故障，若是线路故障，则直接查找对侧厂站的录波数据，若不是线路故障，则提取本测录波数据中突变最大的线路后再查找对侧厂站的录波数据；

步骤四，判断是否有纵差信号，若有纵差信号，则进行开关量对齐，然后保存为新的故障录波数据输入到实时数据库b12和历史数据库b13内，完成数据融合；若没有纵差信号，则进行突变量对齐，保存为新的故障录波数据输入到实时数据库b12和历史数据库b13内，完成数据融合；

其中，在步骤一获取故障录波数据的过程中还包含时间偏差获取步骤，具体包括如下：

1，在周期巡检的时候，同时进行定时巡检，判断是否到达整点时间，若未到则继续定时巡检，直到整点时间为止，若到达整点时间，发布启动指令到实时数据库b12,实时数据库b12将启动指令经过采集服务器a1后发送各个故障录波装置内，故障录波装置开始录波；

2，故障录波装置上送整点录波数据到数据预处理模块b2，数据预处理模块b2获取录波启动时间，根据录波启动时间计算时间偏差；

3，将步骤(2)中计算获得的时间偏差以录波装置为单位存入到历史数据库b13内，然后通过历史数据库b13将数据存储到主站数据库a2内，通过步骤一、步骤二、步骤三和步骤四的设置，就可以有效的利用数据预处理模块b2对数据进行预处理，获取数据融合时需要的故障录波装置的时间偏差，和故障录波数据，然后利用数据融合模块b22根据开关量对齐和突变量对齐的方式来实现数据融合，如此便能够很好的获得融合的数据，而通过步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)的设置就可以利用定时巡检的方式获得时间偏差。

作为改进的一种具体实施方式，所述步骤(2)中的计算时间偏差是按照以下方式计算得出的，具体步骤如下：

11，将数据预处理模块b2发布启动指令的时刻记为T_a1时刻；

12，记录录波器接收到指令的时刻为T_b1时刻；

13，根据公式计算出时间偏差T_d；

14，将步骤21、步骤22和步骤23重复循环多次，获得多个时间偏差T_d，然后求解多个时间偏差T_d的平均值作为具体的而时间偏差，利用故障录波装置收到的指令的时刻减去数据预处理模块b2发出指令的时刻，那么其所获得的值就是指令的传输时间，这样就能够很好的计算出时间偏差了，其计算方式简单容易实现。

作为改进的一种具体实施方式，所述步骤二中的融合数据步骤包括如下步骤：

21，根据变电站录波器的配置，提取各录波器数据的断路器及刀闸的信号；

22，直接利用开关量的变位时间差，计算各录波器的不同步时间；

23，根据不同步时间，将其余非公共信号数据同步，在数据同步完成以后对数据进行对齐融合，在同一个电站中的多个故障录波装置，没有突变量，所以在这里只需要利用开关量的变位时间差，就可以计算各录波器的不同步时间，然后根据不同步时间进行完成数据同步，计算方便，容易实现。

作为改进的一种具体实施方式，所述步骤四中突变量对齐步骤如下：

31、根据变电站录波器的配置，提取各线路保护的信号，存入到实时数据库b12内；

32、提取本侧厂站和对侧厂站的关键模拟量信号，根据开关量的变为时间差，计算各录波器的不同步时间，根据获得的不同步时间，将其余非公共信息数据同步；

33、若无关键的模拟量信号，则提取本侧厂站和对侧厂站的突变最大的线路通道，利用电流突变量进行对齐，在对齐时先判断故障起始点，根据故障起始点进行对齐，故障起始点的判断依据为：

；

其中，为扰动定值，一般取为0.1倍的额定值，I为电流，n为第n个采样点，N为第N个采样点，当有连续的3个采样点符合上述公式的时候，第一个采样点作为故障起始点，在判断突变点的时候，首先在线路上选择多个采样点，然后将多个采样点之间的电流绝对值相减，即为电流在线路中流动的时候所产生的变化，假如这一变化超过一定值的时候，就表示此处发送了故障，这样就能够很好的计算到故障起始点了，考虑到实际中采样存在误差，或者电压存在波动，在某些点采样错误，因此，需满足在半个周期内存在连续的3个点均满足要求上述突变要求时，此时认为第一点故障起始点，使得故障起始点的获取更加的准确。

综上所述，通过硬件部分a的设置，就可以有效的采集录波数据，并对录波数据进行存储，而通过软件部分b的设置，就可以有效的与硬件部分a相互配合，对采集到的故障录波数据进行处理和分析，这样就能够快速有效的获得故障分析简报，使得工作人员能够及时有效的获得故障信息了。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。