一种基于标准化处理技术的故障全息系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于标准化处理技术的故障全息系统及其方法，该系统以广域、全面的、以反映故障增量为视角综合展示站内故障暂态过程，便于及时准确地了解故障情况，科学分析故障原因，快速判断故障发生的地点、性质和严重程度；优化了电网故障处理流程，采用数据自动融合等数据处理技术开发了故障全息系统，该系统基于故障后多点地域故障信息综合分析思想，通过波形、采样点时标及采样频率统一标准化处理方法，实现不同数据源数据同一时间轴上全过程动态展示；采用基于采样特征值与开关量通道属性相结合启动逻辑，自动锁定故障采样通道，综合于故障分析平台行归一化处理，大大提高了故障处理效率。
【专利说明】一种基于标准化处理技术的故障全息系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网故障全息系统领域，尤其涉及一种基于标准化处理技术的故障全息系统及其方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电网规模不断扩大和联系不断加强，电网输电能力得到了有效提高，但局部故障波及范围扩大的概率大大提高，同时，故障时产生的信息量激增，客观上增加运行人员故障处理和系统恢复处理所需时间。目前已经建成运行的故障录波器联网、继电保护信息、行波测距三个技术支持系统，并在设备运行管理和故障分析处理发挥了积极的作用。目前绝大多数运行的故障信息系统中不同数据源的波形、采样时标、采样频率不统一，故障分析需在不同系统、不同窗口反复切换，无法在同一时间轴上全过程动态展示，不利于故障的快速准确分析。
[0003]因此急需一套准实时系统有机融合来自不同故障信息源(联网故障录波、保信系统、行波测距系统等所记录的电网电流电压波形、断路器行为和保护装置动作行为等)，以广域、全面的、以反映故障增量为视角综合展示站内故障暂态过程，便于及时准确地了解故障情况，科学分析故障原因，快速判断故障发生的地点、性质和严重程度。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决上述问题，提出了一种基于标准化处理技术的故障全息系统及其方法，该系统基于故障后多点地域故障信息综合分析思想，通过波形、采样点时标及采样频率统一标准化处理方法，实现不同数据源数据同一时间轴上全过程动态展示；以广域、全面的、以反映故障增量为视角综合展示站内故障暂态过程，便于及时准确地了解故障情况，科学分析故障原因，快速判断故障发生的地点、性质和严重程度。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种基于标准化处理技术的故障全息系统,包括全息系统模块、标准化处理模块、信息调度模块和一次设备信息采集模块，其中；
[0007]—次设备信息采集模块，用于提供一次设备的开关变位、电流采样峰值信息，以作为驱动量启动故障数据流自动上传给信息调度模块；
[0008]信息调度模块，接收一次设备信息采集模块的信息，确定信息提取范围和对象，将相关保护装置、故障录波器、行波装置信息进行故障通道的提取，传输给标准化处理模块；
[0009]标准化处理模块，接受信息调度模块的数据，通过波形标准化处理、采样时标对齐、采样频率对齐的标准化处理，将不同信息整合、模型化，传输给全息系统模块；
[0010]全息系统模块，接受不同信息，并通过继电保护综合数据平台coBase，以及D5000平台所对应的实时运行方式，形成各序网故障图、综合录波分析、综合矢量图分析和故障全息报告。
[0011]基于上述故障全息系统处理方法，具体包括以下步骤:[0012](I)故障事件启动，信息通道选择；根据一次设备信息采集模块采集一次设备开关变位、电流量变化量及峰值的状态，判断是否选通该通道进行信息上传，形成故障设备集合；
[0013](2)信息调度模块过滤出故障设备相关变电站多点故障录波器和保护系统的信息；通过逻辑规则判断，去除非影响故障线路；
[0014](3)基于波形、采样时标、采样频率标准化处理方法统一录波平台；来自各个变电站的故录系统信息、保信子站信息及测距信息通过智能通道选择、信息过滤功能上传至标准化处理模块进行波形格式标准化处理，统一转化为C0MTRADE99标准格式，格式转化后的波形文件再通过采样时标点对齐及采样频率对齐处理，使各个终端设备的波形统一为同一时标标准下、统一采样频率下的波形，以故障设备集合为同一展示平台的多端广域波形综合分析平台，同时展示在波形各个特征时段对应保护信息动作时序图以及给出最终的测距信息；
[0015](4)将通过智能过滤的故障设备相关变电站多点故障录波器和保护系统的信息送至全息系统模块，用于进一步故障分析，形成各序网故障图；结合继电保护综合数据平台(coBase)，以及D5000平台所对应的实时运行方式，为全息系统模块提供模型和关联关系，有效整合系统间的不同数据信息，达到获得电网故障的完整信息的要求。
[0016]所述步骤(1)，其具体工作方法为:整个故障全息系统的启动是基于一次设备开关变位、电流量变化量及峰值；具体公式为:
[0017]E(Snew)=0p&Scurrent,
[0018]其中E(Snew)为一次新的启动数据上传事件，Op为上传的通道为开关变位，Scurrent为电流值变化量及峰值，只要开关变位、电流变化量及峰值到达满足公式1、2，就选择该通道信息上传，同时保护动作信息融合形成集合，这一集合与SCADA实时运方数据库交互，形成故障设备集合。
[0019]Sn/SN_i ( 2.89/3 (I) yN/Yn^1 ≤ 0.5 U yN/yN_i ≥ 3 (2)
[0020]其中Sn为后一周波的有效值；
[0021]其中Sim为前一周波的有效值；
[0022]其中yN为一采样点作差与前一周波同一采样点位置作差；
[0023]其中yiM为前一采样点作差与前一周波同一采样点位置作差；
[0024]所述步骤(2)，其具体工作方法为:通过逻辑规则判断，确定故障设备相关变电站多点故障录波器和保护系统的信息，确定故障设备对象相关信息集合；首先将判定故障为负值的线路从故障设备对象相关信息集合中去除；第二步建立在已动作的主后备保护中方向距离II段上，如果一条线路超出任何方向距离II段动作的区域，这条线路并未牵扯到故障，则从故障设备对象相关信息集合中去除。
[0025]所述步骤(3)，其具体方法为:
[0026](a)故障数据采样频率统一化；采用插值法把不同采样频率统一为同一采样频率，对没有采样点的波形数据进行包络线方式压缩显示，同时录波数据中只记录有效值的压缩存储部分，进行相应处理；
[0027](b)采用采样时标标准化处理算法进行统一化；录波器上传信息包括所选通道的电流、电压，及一次开关、保护装置动作的变位信息，信息自带有采样时标；但是由于来自保信子站、测距等装置各厂家采样不同步，无法根据数据中的时标进行采样点级别的时标对齐，需要考虑相位对数据计算造成的误差，结合电力系统波形特点对其实现同一时标下的波形调整；由于稳态时及短路电流(包括各序分量稳态值)，在经过滤波处理后，每个信息源其波形特点总是A，B, C三相互差120度，只要任选一相过零点，通过手动操作对齐，便会自动实现不同信息源的所有所选通道采样波形成的时标对齐；选择对齐基点时，选择来自保护系统的录波波形记录点作为对齐点，该录波波形记录点的特点为采样窗口短，采样周波数少。
[0028]所述步骤(a)，插值法的具体方法如下:
[0029]I)曲线拟合采用拉格朗日插值变换，相同采样频率的输入信号都使用同一组插值系数；
[0030]2)拉格朗日插值系数独立计算，以便多通道插值共用；
[0031]3)按拟合偏移系数算拉格朗日插值系数，偏移系数定义如下:
【权利要求】
1.一种基于标准化处理技术的故障全息系统，其特征是:包括全息系统模块、标准化处理模块、信息调度模块和一次设备信息采集模块，其中； 一次设备信息采集模块，用于提供一次设备的开关变位、电流采样峰值信息，以作为驱动量启动故障数据流自动上传给信息调度模块； 信息调度模块，接收一次设备信息采集模块的信息，确定信息提取范围和对象，将相关保护装置、故障录波器、行波装置信息进行故障通道的提取，传输给标准化处理模块； 标准化处理模块，接受信息调度模块的数据，通过波形标准化处理、采样时标对齐、采样频率对齐的标准化处理，将不同信息整合、模型化，传输给全息系统模块； 全息系统模块，接受不同信息，并通过继电保护综合数据平台coBase，以及D5000平台所对应的实时运行方式，形成各序网故障图、综合录波分析、综合矢量图分析和故障全息报告。
2.一种基于上述故障全息系统处理方法，其特征是:具体包括以下步骤: (1)故障事件启动，信息通道选择；根据一次设备信息采集模块采集一次设备开关变位、电流量变化量及峰值的状态，判断是否选通该通道进行信息上传，形成故障设备集合； (2)信息调度模块过滤出故障设备相关变电站多点故障录波器和保护系统的信息；通过逻辑规则判断，去除非影响故障线路； (3)基于波形、采样时标、采样频率标准化处理方法统一录波平台；来自各个变电站的故录系统信息、保信子站信息及测距信息通过智能通道选择、信息过滤功能上传至标准化处理模块进行波形格式标准化处理，统一转化为C0MTRADE99标准格式，格式转化后的波形文件再通过采样时标点对齐及采样频率对齐处理，使各个终端设备的波形统一为同一时标标准下、统一采样频率下的波形，以故障设备集合为同一展示平台的多端广域波形综合分析平台，同时展示在波形各个特征时段对应保护信息动作时序图以及给出最终的测距信息； (4)将通过智能过滤的故障设备相关变电站多点故障录波器和保护系统的信息送至全息系统模块，用于进一步故障分析，形成各序网故障图；结合继电保护综合数据平台coBase,以及D5000平台所对应的实时运行方式，为全息系统模块提供模型和关联关系，有效整合系统间的不同数据信息，达到获得电网故障的完整信息的要求。
3.如权利要求2所述的一种基于上述故障全息系统处理方法，其特征是:所述步骤(1)，其具体工作方法为:整个故障全息系统的启动是基于一次设备开关变位、电流量变化量及峰值；具体公式为:
E(Snew)=Op&Scurrent, 其中E(Snew)为一次新的启动数据上传事件，Op为上传的通道为开关变位，Scurrent为电流值变化量及峰值，只要开关变位、电流变化量及峰值到达满足公式1、2，就选择该通道信息上传，同时保护动作信息融合形成集合，这一集合与SCADA实时运方数据库交互,形成故障设备集合；
SN/SN_1 ≤ 2.89/3 (1) yN/yN_!≤ 0.5 U yN/yN_i ≥ 3 (2) 其中Sn为后一周波的有效值； 其中Sim为前一周波的有效值； 其中yN为一采样点作差与前一周波同一采样点位置作差；其中yn为前一采样点作差与前一周波同一采样点位置作差。
4.如权利要求2所述的一种基于上述故障全息系统处理方法，其特征是:所述步骤(2)，其具体工作方法为:通过逻辑规则判断，确定故障设备相关变电站多点故障录波器和保护系统的信息，确定故障设备对象相关信息集合；首先将判定故障为负值的线路从故障设备对象相关信息集合中去除；第二步建立在已动作的主后备保护中方向距离II段上，如果一条线路超出任何方向距离II段动作的区域，这条线路并未牵扯到故障，则从故障设备对象相关息集合中去除。
5.如权利要求2所述的一种基于上述故障全息系统处理方法，其特征是:所述步骤(3)，其具体方法为: (a)故障数据采样频率统一化；采用插值法把不同采样频率统一为同一采样频率，对没有采样点的波形数据进行包络线方式压缩显示，同时录波数据中只记录有效值的压缩存储部分，进行相应处理； (b )采用采样时标标准化 处理算法进行统一化；录波器上传信息包括所选通道的电流、电压，及一次开关、保护装置动作的变位信息，信息自带有采样时标；但是由于来自保信子站、测距等装置各厂家采样不同步，无法根据数据中的时标进行采样点级别的时标对齐，需要考虑相位对数据计算造成的误差，结合电力系统波形特点对其实现同一时标下的波形调整；由于稳态时及短路电流，包括各序分量稳态值，在经过滤波处理后，每个信息源其波形特点总是A，B，C三相互差120度，只要任选一相过零点，通过手动操作对齐，便会自动实现不同信息源的所有所选通道采样波形成的时标对齐；选择对齐基点时，选择来自保护系统的录波波形记录点作为对齐点，该录波波形记录点的特点为采样窗口短，采样周波数少。
6.如权利要求5所述的一种基于上述故障全息系统处理方法，其特征是:所述步骤(a)，插值法的具体方法如下: O曲线拟合采用拉格朗日插值变换，相同采样频率的输入信号都使用同一组插值系数； 2)拉格朗日插值系数独立计算，以便多通道插值共用； 3)按拟合偏移系数fitt_c计算拉格朗日插值系数，偏移系数定义如下:
7.如权利要求6所述的一种基于上述故障全息系统处理方法，其特征是:所述步骤5)，具体对应如下；
8.如权利要求6所述的一种基于上述故障全息系统处理方法，其特征是:所述步骤6)，具体方法如下:设输入的采样信号序列表示为:y = y-n.…，y-3.y-2.y-1, y0.y” y2.y3.....yn其中，y为采样信号序列； y-n,…，yci，…，又?分别为第-n，...,()，...，η个采样点，η为大于O的自然数；
则在位移X点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:
【文档编号】H02J13/00GK103812220SQ201410054952
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】李磊, 李乃永, 唐毅, 黄德斌, 朱倩茹, 王安宁, 王昕 , 林霞, 王群, 张英彬, 李强 申请人:国家电网公司, 国网山东省电力公司枣庄供电公司, 国网山东省电力公司