面向多业务融合的电力数据处理方法及装置与流程

本发明属于电力系统自动化领域，涉及一种面向多业务融合的电力数据处理方法及装置。

背景技术：

1、数据采集测量是变电站自动化设备的重要功能，随着数字化变电站、智能变电站乃至新一代智能变电站的发展建设，变电站内的自动化测量设备也逐步发展变化，在最初仅有的测控装置的基础上增加了同步相量测量装置(pmu)。当前，变电站稳态数据主要由变电站监控系统(scada)采集，动态数据主要有广域测量系统(wams)采集，暂态数据主要有继电保护及故障录波系统采集，各系统相互独立，数据不能共享，不利于事故分析及调度系统进行状态估计等高级应用，增加了变电站数据采集的反复投资和设计的复杂程度。上述三态数据(稳态、动态和暂态)都是源自于同一间隔，但因为不同的应用需求被分成了三路不同的采集通道，能否以测控同源技术为基础，将其采样通道进行整合，进而实现同一间隔内三态数据的统一采集、数据时标的统一标识和信息的标准化传输。

2、现有研究提出的三态测控装置对现有测控、pmu和故障录波的功能进行了整合，形成了一个多功能的测控装置，不仅有效减少了设备数量，节约了屏柜空间，简化了全站的设计，而且从scada监控系统的数据源头对数据时标进行了统一和同步，能够有效数据质量，为变电站和主站的高级应用提供支撑。但三态测控存在的问题在于故障录波的数据采集来自保护用的互感器，其暂态性能与测量用的互感器存在明细差异，在暂态故障时大电流数据可以有效监测，但测量用互感器则无法准确监测，因此这一模式在工程中并未得到应用，但在一定程度上推动了测控和pmu装置的集成整合。无论是pmu装置还是测控装置，他们关注的都是电网工频信号。但随着新能源并网技术的发展，电网中电力电子设备占比会有极大提升，整个电力系统逐步呈现电力电子化的趋势，也会进一步加剧电网振荡事件的发生，且使得振荡从低频向宽频发展，为有效应对宽频振荡实时监测的需求，行业内提出了宽频测量技术并研制了宽频测量装置，可实现电网基波、间谐波和谐波的统一测量。从变电站数据采集发展的历程来看，随着新业务需求的不断涌现，会不断增加新的自动化测量设备，虽然能够有效支撑各类业务需求，但是也导致变电站内部日益增加，产生了以下问题：

3、1)同一电气回路冗余采集，导致变电站架构复杂。测控装置、pmu装置和宽频测量装置都是从测量用互感器进行采样，对同一信号进行重复采样不仅增加了工程建设投资，而且也增加了变电站系统结构的复杂程度，不利于后续的检修维护。2)按业务先后出现的测量设备功能上存在一定的重叠。虽然pmu装置是关注基波信号的同步相量测量，但其采样回路与测控装置相同，且测控装置仅通过算法的改进就能够实现基波相量的测量，因此行业内也出现了三态测控装置或多功能测控装置，但并未得到有效的应用。

4、因此，有必要对当前自动化测量设备的功能进行统一考虑和设计，梳理明确对当前各业务的支撑，明确共性功能并将其融合，进一步减少变电站二次设备数量，简化变电站系统架构，提升变电站整体智能化水平。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中，智能变电站发展建设推动了变电站自动化测量技术的快速发展，新型电力系统的发展建设也对自动化测量技术提出了新的需求，面对日益增加的新需求、新挑战，变电站自动化设备面临日益增加的问题，这些设备不仅采用相同的采集回路，增加了全站的复杂程度，而且功能上也存在相互交叉的问题，增加了运行维护的难度的缺点，提出一种面向多业务融合的电力数据处理方法及装置，实现多业务功能的有效融合，在支撑电网多业务的同时有效减少设备数量，简化全站系统架构，提升电网的整体智能化水平。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明第一方面，提供一种面向多业务融合的电力数据处理方法，包括：

4、获取变电站的采集数据；

5、根据采集数据，计算基波的幅值和相位，得到动态测量结果；

6、按照单个周波的时间窗汇总采集数据，得带基波和2～13次谐波的幅值和相位，并将基波和2～13次谐波的幅值和相位进行集成，得到稳态测量结果；

7、按照预设的数据时间窗tn组织采集数据，得到频率分辨率为1/tnhz的各间谐波的幅值和相位，并采用谱线插值的方式修正各间谐波的幅值和相位，得到间谐波测量结果。

8、可选的，所述获取变电站的采集数据包括：

9、通过外部电缆连接的方式实时采集模拟量采集数据；

10、和/或通过接入外部采样报文，并实时解析采样报文获取数字量采集数据。

11、可选的，所述通过外部电缆连接的方式实时采集模拟量采集数据包括：

12、将各业务数据采样需求进行整合，获取满足各业务数据采样需求的最大采样频率作为目标采样频率，并根据目标采样频率通过外部电缆连接的方式实时采集模拟量信号采集数据。

13、可选的，所述通过接入外部采样报文，并实时解析采样报文获取数字量采集数据包括：

14、基于数据模型配置文件，解析采样报文的报文类型；

15、按照sv报文传输的时间间隔优先处理报文类型为sv报文的采样报文，然后再处理报文类型为goose报文的采样报文；

16、其中，当报文类型为goose报文的采样报文在解析时若有报文类型为sv报文的采样报文到达，则暂停报文类型为goose报文的采样报文的解析，优先处理报文类型为sv报文的采样报文。

17、可选的，所述采用谱线插值的方式修正各间谐波的幅值和相位包括：

18、将所有间谐波的幅值进行均值计算，将幅值与均值比例大于k的间谐波作为间谐波测量中二次计算的备选对象；其中，k为预设阈值；

19、对间谐波测量中二次计算的备选对象进行统计分析，将频率信号相差在预设范围内的间谐波作为一区间，得到若干间谐波区间；

20、按照从大到的小的顺序选取各间谐波区间内幅值排序第一、第二和第三的三个间谐波，进行双谱线或者三谱线插值；

21、其中，当幅值排序第一和第二的间谐波频率相邻，进行双谱线插值；当幅值排序第一、第二和第三的间谐波频率相邻，且幅值排序第一的间谐波的频率介于幅值排序第二和第三的间谐波的频率之间，进行三谱线插值。

22、可选的，还包括：采用分业务和分端口的方式进行上行数据传输和下行数据传输；

23、其中，上行数据传输包括：当得到动态测量结果时，将动态测量结果通过gb/t26865.2规约传输到厂站端的数据集中器，同时接收数据集中器转发的调度主站操作命令；当得到稳态测量结果时，通过iec 61850标准中的mms协议传输到变电站监控后台和远动装置，同时接收后台监控系统或调度主站下达的操作命令；当得到间谐波测量结果时，通过gb/t26865.2扩展规约传输到站控层的宽频处理单元；

24、下行数据传输包括：采用标准化的goose报文，传输操作控制命令和联闭锁信息到智能终端或者采集执行单元；通过goose报文获取开关状态信息和传感器测量数值及输出操作控制命令。

25、本发明第二方面，提供一种面向多业务融合的电力数据处理装置，包括：

26、采样板，用于获取变电站的采集数据；

27、cpu板，用于根据采集数据，计算基波的幅值和相位，得到动态测量结果；按照单个周波的时间窗汇总采集数据，得带基波和2～13次谐波的幅值和相位，并将基波和2～13次谐波的幅值和相位进行集成，得到稳态测量结果；按照预设的数据时间窗tn组织采集数据，得到频率分辨率为1/tnhz的各间谐波的幅值和相位，并采用谱线插值的方式修正各间谐波的幅值和相位，得到间谐波测量结果。

28、可选的，所述采样板包括模拟量采样板和数字化采样板；

29、模拟量采样板用于通过外部电缆连接的方式实时采集模拟量采集数据；

30、数字化采样板用于通过接入外部采样报文，并实时解析采样报文获取数字量采集数据。

31、可选的，所述模拟量采样板具体用于将各业务数据采样需求进行整合，获取满足各业务数据采样需求的最大采样频率作为目标采样频率，并根据目标采样频率通过外部电缆连接的方式实时采集模拟量信号采集数据；

32、所述数字化采样板具体用于基于数据模型配置文件，解析采样报文的报文类型；按照sv报文传输的时间间隔优先处理报文类型为sv报文的采样报文，然后再处理报文类型为goose报文的采样报文；其中，当报文类型为goose报文的采样报文在解析时若有报文类型为sv报文的采样报文到达，则暂停报文类型为goose报文的采样报文的解析，优先处理报文类型为sv报文的采样报文。

33、可选的，所述采用谱线插值的方式修正各间谐波的幅值和相位包括：

34、将所有间谐波的幅值进行均值计算，将幅值与均值比例大于k的间谐波作为间谐波测量中二次计算的备选对象；其中，k为预设阈值；

35、对间谐波测量中二次计算的备选对象进行统计分析，将频率信号相差在预设范围内的间谐波作为一区间，得到若干间谐波区间；

36、按照从大到的小的顺序选取各间谐波区间内幅值排序第一、第二和第三的三个间谐波，进行双谱线或者三谱线插值；

37、其中，当幅值排序第一和第二的间谐波频率相邻，进行双谱线插值；当幅值排序第一、第二和第三的间谐波频率相邻，且幅值排序第一的间谐波的频率介于幅值排序第二和第三的间谐波的频率之间，进行三谱线插值。

38、可选的，还包括：通信板和输入输出板；

39、通信板用于采用分业务和分端口的方式进行上行数据传输和下行数据传输；其中，上行数据传输包括：当得到动态测量结果时，将动态测量结果通过gb/t26865.2规约传输到厂站端的数据集中器，同时接收数据集中器转发的调度主站操作命令；当得到稳态测量结果时，通过iec 61850标准中的mms协议传输到变电站监控后台和远动装置，同时接收后台监控系统或调度主站下达的操作命令；当得到间谐波测量结果时，通过gb/t26865.2扩展规约传输到站控层的宽频处理单元；下行数据传输包括：采用标准化的goose报文，传输操作控制命令和联闭锁信息到智能终端或者采集执行单元，以及当采用数字化通信连接时，通过goose报文接收开关状态信息和传感器测量数值及输出操作控制命令；

40、输入输出板用于当采用电缆通信连接时，通过电缆连接方式获取开关状态信息和传感器测量数值，以及通过电缆连接方式输出操作控制命令。

41、可选的，还包括液晶显示板、电源板和总线背板；

42、液晶显示板与cpu板连接，用于数据可视化显示和参数设置；

43、电源板和总线背板与模拟量采样板、数字量采样板、cpu板、输入输出板和通信板均连接，总线背板用于模拟量采样板、数字量采样板、cpu板、输入输出板和通信板之间的信息交互。

44、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

45、本发明面向多业务融合的电力数据处理方法，基于采集数据的测量类型进行分类处理，对于动态测量数据、稳态测量数据和间谐波测量数据进行不同的预处理和二次计算处理，能够有效集成自动化专业中的稳态测量业务、动态测量业务和新的扰动间谐波测量业务，能够在兼容智能变电站当前需求的同时满足新型电力系统新的宽频域监测需求，不仅能够有效减少全站二次设备的数量，简化全站结构，同时也能够提升全站总体智能化水平。