专利名称：电网故障信息系统中故障信息的组织方法
技术领域：
本发明应用于电力系统调度自动化领域，特别是电网故障过程中产生的保护事件、录波数据、开关变位等信息的整合与智能处理。
背景技术：
随着计算机和通讯技术的发展，微机型继电保护、自动装置、故障录波器等智能设备在电网中的使用已经非常普遍。在电力系统发生故障或受到扰动时，这些设备都会记录大量的数据和信息。为了实现这些信息的综合利用，《国家电力公司电网二次系统“十五”规划》报告中明确提出，要加强电网调度系统的信息化和智能化，在电网发生故障时能为调度提供实时故障信息，提高调度的自动化水平。为此，国内各大电网公司已经或正在通过联网的方式，积极进行故障信息网的建设，以实现故障信息的在线自动传送和管理功能。
与一般意义上的监控系统不同的是，故障信息系统不能只是简单地进行设备的运行监视和SOE记录查询等，必须对电网故障过程中智能设备记录的录波数据和保护动作信息等进行分析整合，在一次电网故障的范围内对故障信息进行组织，而目前的做法一般只是简单地在时序的基础上对故障信息进行关联，或者只是局限在设备层与间隔层上对同设备信息的简单处理，整合结果不够完整和条理，忽略了一二次设备的配合及智能设备间的信号联系等重要信息，缺乏对故障信息的有效整理，在信息的分类处理和组织模型的建立上没有很好的解决办法。因此，本发明中提出了一种故障信息组织原则和组织模型，这是在系统运行经验积累的基础上所做的新的尝试。
发明内容
本发明提出了一种电网故障信息的组织方法，其目的是在于保证一次电网故障中，各类信息收集的准确性和和完整性，为综合应用各类故障信息，对故障情况和保护动作情况进行智能处理和故障诊断，自动生成保护的动作报告和动作评价等提供准确、完备的基础数据，同时还便于故障信息的存储、查询、显示等管理工作。
一次电网故障是指当电网出现故障并被保护等二次设备感受到以后，通过断路器跳闸从系统中切除运行的故障设备，其后故障点或区域通过自动重合恢复通电，或者故障设备被永久隔离的过程。在一次电网故障过程中包含的故障信息，涵盖了故障发生、发展、切除的全过程以及保护装置、故障录波器的启动、动作和断路器的开合过程。根据不同设备的行为及信息来源，可以分成保护装置、间隔、变电站、电网等不同层次的故障信息组织结构。
根据本发明，提供了对电网在一次故障过程中产生的故障信息的组织和处理方法，包含以下步骤a.根据保护动作事件建立保护的动作简报和根据保护的录波数据形成保护装置动作报告，其中包括对保护事件的性质进行定义，具体分为启动、出口、故障参数、普通事件；根据保护事件所含的信息确定它们是否属于同一次故障，判断原则随保护事件所含信息的不同而不同，分为计算故障零时刻和设定复归时间两种；根据保护事件参数和保护动作的故障参数整理故障简报，包含故障时间、相别、故障相电流；保护简报和保护录波数据关联并形成完整的保护动作报告，其关联原则与保护事件之间的关联原则相同，b.根据录波器产生的录波数据生成录波简报，并根据录波简报中的故障设备对录波数据进行筛选，只保留和故障设备相关的部分；c.在保护动作报告和录波简报的基础上组织站内和间隔层的故障报告；d.在变电站和间隔层故障报告的基础上组织形成电网级的故障报告。
为了完成一次故障下装置层的故障信息关联，建立保护动作报告和录波报告，本发明根据保护事件的信息确定它们是否属于同一次故障，保护事件所含的信息包括故障零时刻、事件相对时间、故障序号等，判断原则随保护事件所含信息的不同而不同，分为计算故障零时刻和给定复归时间两种。为了得到保护动作简报的关键属性，如是否跳闸、故障相别等，同时考虑到工程实施的可操作性，本发明对保护事件的性质进行了分类，划分为启动、出口、故障参数、普通事件四类，但不限于此，动作简报的关键属性可根据所含事件的性质类型和参数得到。
在保护动作报告和录波报告的基础上组织电网故障报告的过程包括以下步骤设定三个时间误差，分别用于同间隔内装置之间、同站内不同间隔装置之间、不同站装置之间，用来躲过对时或装置灵敏度不同造成的时间差；同间隔内装置根据故障零时刻时差小于对时误差属于同一次电网故障的原则，组织变电站、间隔层故障报告；在变电站层故障报告的基础上根据有无直接的拓扑联系和启动时差是否小于给定误差等原则来组织电网级的故障信息。
由于各种原因，本发明中提到的故障信息元素在实际使用过程中存在关联错误的可能，因此需提供手动重组和编辑的功能。为了保证和原始信息的一致，在本发明中提到的故障信息元素之间的关联关系通过增加所属层次的标识号来识别，使得任何一个信息元素可以方便地一次故障信息结构中加入或退出。
对站内非故障信息的甄别包括如下步骤建立各类信息的上送原则，在运行时根据站内的不同情况和用户需求设定各类信息的上送原则；在变电站内建立信息缓存机制，根据上送原则对信息进行选择上送。
本发明提出的电网故障信息组织方法，为建立故障数据平台提供了基础，有利于开展更深层次故障信息综合应用。
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1是故障信息组织层次示意图；图2是装置内故障信息关联；图3是装置间故障报告整合。
具体实施例方式
在附图1中给出了电网一次故障下的信息处理过程和组织模型，在该模型中故障信息分三层进行组织1)装置层的故障报告，这里的装置指保护、录波器等，在图中所示的“组织装置故障报告”的过程中完成，处理结果包含故障时间、装置启动前后开入变位、录波启动时间等信息，对于录波器产生的录波简报，还可以根据简报中的故障设备对录波数据进行筛选，只保留和故障设备相关的部分；2)变电站和间隔层的故障信息，在图中所示的“站内故障信息关联”部分完成，处理结果包含故障时间、故障间隔及间隔下动作的装置等；3)一次电网故障下的所有信息，在图中所示的“组织一次电网故障”部分完成，处理结果包括故障参数及各侧的装置动作信息。此外，对变电站的送出信息，即图中所示的信息处理的第三个步骤，需要在变电站内装置故障报告关联整合的基础上，根据一定规则对故障信息进行必要的过滤选择。
当有保护信息或录波文件上送到故障信息子站时，首先将装置上送的信息送入子站的处理模块。在子站处理模块中根据图1所示的故障信息组织方式建立了缓存机制，缓存中的信息元素按树型组织，分为一次故障、一次故障包含的间隔、间隔下的装置报告、装置报告中的保护事件、录波文件等，其中，一次故障的属性包括ID、描述等，间隔层及间隔下的装置故障报告属性都具有一个所属故障ID的成员，装置故障报告的属性中还具有自身的ID属性，在装置报告下的信息元素中除了常规属性外只有所属故障报告ID一项，之所以这样做的目的是因为间隔层是一个管理概念，一般不需要从间隔层对故障进行查询，而装置故障报告体现了一台装置的运行性能，需要经常查询一段时间内装置的动作情况，建立故障报告ID的目的是为了便于统计装置故障报告。
当有新的保护信息或录波文件进入处理模块时，首先根据既定的规则和缓存中已有的装置动作报告进行关联。如果关联成功，即新的信息属于缓存中的某一次动作，再根据既定的信息上送规则对信息进行是否需要上送主站的判断；如果关联失败，则根据新的信息类别来组织保护的动作报告或录波报告，然后根据既定规则来判断本次的装置动作报告是否可以和缓存中的其他动作报告关联，如果再次关联失败，则根据有无出口或有无故障来确定是否需要建立一次电网故障。
在信息处理模块中，同装置信息关联规则的实施过程如附图2所示，主要分为计算故障零时刻和设定复归时间两种方式。其中计算故障零时刻的实施过程分两步，首先计算某个装置信息的故障零时刻，然后根据两个信息的故障零时刻是否相同来确定它们是否关联，并且把故障零时刻作为装置级简报的故障时间，考虑到装置工作原理和不同功能块在灵敏性上的差别，实际判断时可给出1-2毫秒的误差。故障零时刻的计算分为以下两种情况1)保护事件的绝对时间和相对时间都不为零，故障零时刻等于绝对时间减去相对时间；2)保护事件的相对时间为0，但故障序号有效，这是可根据故障序号是否相同来判断信息之间有无关联，在这种情况下，最先发生的事件的绝对时间为整个装置报告的故障零时刻。设定复归时间的关联方式，主要为了适应相对时间和故障序号都无效的情况，其实施过程是这样的给定保护复归时间，判断两条信息之间的时间差是否小于复归时间，小于复归时间则可以关联，否则不能。复归时间的设定可根据经验给出，一般是20秒左右。与故障零时刻方式相比，这种关联方式不够严格。
在子站级信息处理模块中组织变电站层故障简报时，需要对装置故障简报是否描述的是同一次电网故障进行判断，判断原则的实施过程可参考附图3中所示。在这一步中，时间原则是故障信息关联的首要依据，考虑到实际系统中信息时钟的不同步性，在判断中引入了装置间的关系，即附图3中右侧所示的被保护的一次设备类别判断，以及信息上送到后台的时间作为辅助判断条件。其判断原则主要是依赖于三个时间误差，分别是同间隔内装置之间时间误差、同站内装置之间的时间误差、后台接受时间误差，在装置简报的故障零时刻之间的时差小于给定的对时误差时，则认为两次简报相关；如果两个装置简报的故障零时刻大于给定的对时误差，并且最近一段时间装置和后台之间通讯正常，则根据后台接受时间是否小于给定误差来判断两个简报是否关联。
在子站信息处理模块中完成突发信息的关联之后，需要判断该信息是否需要上送主站，主要有两个目的一是将电网的扰动信息屏蔽在子站，二是在故障时只上送最能反映故障情况的信息。为了实现这两个目的，首先对保护事件的性质进行了分类，划分为启动、出口、故障参数、普通事件四类，动作简报的关键属性可根据所含事件的性质类型和参数得到，其实施过程如下如果简报中有出口事件，则该报告的性质为保护动作；如果无出口事件，则该报告性质为保护启动；性质为故障参数的保护事件，主要指测距、相别等，可根据关键字区分相应的参数值以丰富简报内容。当一次故障下只有启动报告时，则保护动作信息全部不上送，如果此时出现了某个相关的录波报告有故障的特殊情况，则录波报告和有故障的间隔下的保护报告下的事件元素全部上送；当一次故障下的某个装置报告中有出口时，则此装置报告所在间隔下的所有信息全部上送。
主站对故障信息的组织处理过程，和子站的性能相关。当子站具备前面提到的故障信息组织功能时，主站对故障信息处理的主要工作是完成不同站之间的信息关联；当子站不具体故障信息关联功能时，主站首先要做的是完成子站故障信息的组织，其组织过程如前所述。然后在组织好的子站故障信息的基础上对不同变电站间的信息的相关性进行判断并根据本发明描述的故障信息组织模型建立一次完整的电网故障信息结构。在主站的故障信息处理过程中对不同站的动作报告是否可以确定为同一次电网故障产生的判断原则首先判断装置对应的一次设备间是否有拓扑联系，其次是根据故障信息产生的时序性进行判断。这一组织过程体现在附图3中。其中，对拓扑联系判断的是过程如下1)首先是判断两个装置的保护范围是否有交叉，以保护类别或录波报告中的故障设备原件的类别不同进行不同的处理，分为线路、母线、变压器、断路器等情况，考虑实际故障发生的概率和复杂故障处理可靠性，实现上可以只把同母线设备判断为有拓扑联系；对于保护的设备随着运行方式而调整的旁路保护，考虑到实际运行时通常是线路保护中的某一台保护退出时，投入旁路保护，因此旁路保护间隔可以认为和所有线路间隔都属于同一线路；2)其次是对满足拓扑联系判断的动作报告，再根据时序性对保护动作报告进行关联，在使用时序性对动作报告进行关联时，同样是采用设定对时误差的方式。具体实施上采用了两个时间误差，分别是不同站的对时误差和后台接受时间误差，在装置简报的故障零时刻之间的时差小于给定的对时误差时，则认为两次简报相关；如果两个装置简报的故障零时刻大于给定的对时误差，并且最近一段时间内相关站和相关装置和后台之间通讯都正常，则根据后台接受时间是否小于给定误差来判断两个简报是否可以关联。3)另外一个辅助判别原则是如果当前电网故障中已有新报告对应的装置了，则不再关联；这个原则存在的前提是保护动作和重合出口属于同一次动作简报。
以上详细描述了本发明在自动运行过程中的具体实施方式
，必须承认，该方法不能保证任何电网故障下都能正确运行，本发明中提到的故障信息元素在实际使用过程中存在关联错误的可能，因此需提供手动重组和编辑的功能。为了保证和原始信息的一致，在本发明中提到的故障信息元素之间关联关系的体现只在与增加所属层次的ID号，使任何一个信息元素可以方便地从一次故障信息中加入或退出，对一次电网故障信息组织结构进行离线调整和修改，实现故障信息的归档管理，方便查询和故障回放。
而本发明的范围不应局限于这些描述。任何在本发明原理范围内的修改、改进都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.对电网在一次故障过程中产生的故障信息的组织和处理方法，包含以下步骤a.根据保护动作事件建立保护的动作简报和根据保护的录波数据形成保护装置动作报告，其中包括对保护事件的性质进行定义，具体分为启动、出口、故障参数、普通事件；根据保护事件所含的信息确定它们是否属于同一次故障，判断原则随保护事件所含信息的不同而不同，分为计算故障零时刻和设定复归时间两种；根据保护事件参数和保护动作的故障参数整理故障简报，包含故障时间、相别、故障相电流；保护简报和保护录波数据关联并形成完整的保护动作报告，其关联原则与保护事件之间的关联原则相同，b.根据录波器产生的录波数据生成录波简报，并根据录波简报中的故障设备对录波数据进行筛选，只保留和故障设备相关的部分；c.在保护动作报告和录波简报的基础上组织站内和间隔层的故障报告；d.在变电站和间隔层故障报告的基础上组织形成电网级的故障报告。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c进一步包括设定三个时间误差，分别用于同间隔内装置之间、同站内装置之间、不同站装置之间，用来躲过对时或装置灵敏度不同造成的时间差；根据装置之间的拓扑联系和故障零时刻是否在设定的误差范围内，同时在一定条件下参考主站的接受时间来确定装置动作是否相关，在此基础上组织变电站和间隔层的故障报告；在变电站和间隔层故障报告的基础上组织电网故障报告。
3.根据权利要求1的方法，进一步包括对变电站内非有效故障信息的甄别，包括步骤建立各类信息的上送原则，在运行时根据站内的不同情况和用户需求设定各类信息的上送原则；在变电站内建立信息缓存机制，根据上送原则对信息进行选择上送。
全文摘要
本发明提出的电网故障信息组织方法，应用于电网故障信息系统，包括以下步骤给出同一次故障中保护动作、录波数据、动作报告等信息之间相关性的判断原则；根据保护动作事件和录波数据等信息建立保护的动作报告；根据录波器产生的录波数据生成录波简报，可以根据故障设备对录波数据进行筛选，只保留和故障设备相关的部分；在保护动作报告和录波简报的基础上组织站内和间隔层的故障报告；在变电站和间隔层故障报告的基础上组织形成电网级的故障报告；给出变电站内故障信息的上送原则，通过在信息子站内建立缓存机制，完成对非故障信息的甄别。
文档编号G06F17/40GK1976153SQ200610167799
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者靳现林, 郑太一, 王立鼎, 秦应力, 范暐, 王建勋, 李以云 申请人:北京四方继保自动化股份有限公司