一种对不同时标故障录波系统实现时间同步的方法与流程

本发明涉及电力系统分析技术，尤其是涉及电力系统故障分析、电气信号波形特征分析技术领域。

技术背景

pmu、电气主设备保护装置和专用录波设备，在电气主设备发生电气故障期间所记录的相关电气状态量信息，目前仅用于分析保护装置动作正确性和故障点确认。实际上，上述故障录波信息，可以进一步开展数据挖掘应用，包括故障回路相关电流互感器抗饱和能力评估、保护电流/电压二次回路是否正确、保护装置采样和计算处理是否正确、故障下相关保护配合关系正确性核查、短路电流冲击系数核算、电气主设备计算模型参数核算等。

对于一个变电站或发电厂，配置了众多pmu、电气主设备保护装置录波和专用录波设备，它们可以实现对变电站或发电厂内重要电气设备状态记录的全面覆盖，并且互为备用，必须将这些录波数据放在一起，进行全面的对比分析，才能对电气故障开展完整的分析。

另一方面，上述录波装置有自己的内部时钟，并接受外来的对时指令，修正自身时钟。如果没有配置对时装置，或者对时装置出现较大误差，则上述录波设备所记录的电气量波形数据，在时间上是不同步的，须通过时间同步的方法实现上述装置录波数据的时间轴对齐，才能实现这些数据的对比分析。

技术实现要素：

本发明提出了一种基于电气信号不同特征，对不同时标故障录波系统实现录波数据时间同步的综合方法，基于电气量在故障时刻发生的各种突变特征，识别不同电气量反映的故障发生时刻，最终将不同时标故障录波系统记录的录波数据在时间轴上对齐。

本发明的提出，就是针对电气故障录波数据挖掘分析的客观需求，基于电气量在故障时刻发生的各种突变特征，实现不同时标故障录波系统记录的录波数据时间同步的应用功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种对不同时标故障录波系统实现时间同步的方法，本发明特征为：包括两种同步判别方法，第一种为：基于不同电气信号突变量出现时刻识别各电气信号反映的故障扰动发生时刻；其中：基于不同电流信号突变量、不同电压突变量出现时刻，以及对比电流、电压突变量出现时刻的识别和对比，实现不同时标故障录波系统录波数据的时间同步；

第二种为：基于不同电气信号不对称负序和零序分量出现时刻识别各电气信号反映的故障扰动发生时刻；其中：基于不同电流信号不对称负序和零序分量、不同电压不对称负序和零序分量出现时刻，以及对比电流、电压不对称负序和零序分量出现时刻的识别和对比，这是第二种同步判别方法，实现不同时标故障录波系统录波数据的时间同步。

本发明根据上述两种判别方法得到的录波数据时标对齐结果，针对已经得到的故障发生时刻，进一步采用故障发生时刻附近正负半周波形对称性、谐波含量分析等手段，进行校核分析，并确定最终的故障发生时刻，基于这个时刻，实现不同时标故障录波系统录波数据时间同步。

本发明的原理是：

①，电力系统出现扰动时，基于叠加原理的分析，电流、电压等电气量将出现不同程度的突变量，因此，通过分别识别不同电流信号突变量、不同电压突变量出现时刻，以及识别和对比电流、电压突变量出现时刻，可得到这些电气信号所反映的共同的扰动发生起始时刻。

②，电力系统的扰动，多属于不对称扰动，对称扰动的起点，也往往是不对称扰动，由此，基于对称分量分析原理，在发生不对称扰动时，电流、电压等电气量将出现明显的负序和零序分量，通过分别识别不同电流、电压负序和零序分量出现时刻，以及识别和对比电流、电压负序和零序分量出现时刻，同样可得到这些电气信号所反映的共同的扰动发生起始时刻。

③根据上述两种判别方法得到的录波数据时标对齐结果，还需要进一步确认和评估，包括采用故障发生时刻附近正负半周波形对称性、谐波含量分析等手段，进行校核分析，并确定最终的故障发生时刻。

综上，本发明融合了电力系统故障分析技术、电气信号波形特征分析技术，综合运用电气量在故障时刻发生的各种突变特征，获得不同电气量反映的故障发生时刻，以这个时刻，作为共同的时间起点，实现不同时标故障录波系统录波数据时间同步。

本发明的有益效果是，对于电力系统变电站和发电厂所配置的pmu、电气主设备保护装置和专用录波设备，在电气主设备发生电气故障期间所记录的相关电气状态量信息，目前仅用于分析保护装置动作正确性和故障点确认。实际上，上述故障录波信息，可以进一步开展数据挖掘应用，包括故障回路相关电流互感器抗饱和能力评估、保护电流/电压二次回路是否正确、保护装置采样和计算处理是否正确、故障下相关保护配合关系正确性核查、短路电流冲击系数核算、电气主设备计算模型参数核算等，实际上，上述分析工作，就是基于离线数据，实现继电保护系统状态检修。对于一个变电站或发电厂配置的众多pmu、电气主设备保护装置录波和专用录波设备，它们可以实现对变电站或发电厂内重要电气设备状态记录的全面覆盖，并且互为备用，必须将这些录波数据放在一起，进行全面的对比分析；由于各种原因，这些录波数据可能在时间尺度上并不统一，所以上述分析的基础，是必须将这些录波数据在时间轴对齐，统一时标，这也正是本发明的价值所在。

附图说明

图1为本发明的技术方案的实现路径图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案进一步表述。

图1显示了本发明技术方案的实现路径图，其中，录波数据解析模块，是读入comtrade格式的故障录波数据，并根据comtrade格式相关定义，对录波数据进行解析；电流/电压突变量出现时刻识别模块，是根据扰动发生时刻，电流、电压等电气量将出现不同程度的突变量，因此，依照电流、电压突变量超过一定大小的门槛值，可以识别不同电流、电压信号的突变量出现时刻，由此得到扰动发生时刻；电流/电压负序和零序分量出现时刻识别模块，是根据不对称扰动发生时刻，电流、电压等电气量将出现负序和零序分量，因此，依照电流、电压中含有的负序和零序分量超过一定大小的门槛值，可以识别不同电流、电压信号负序和零序分量出现时刻，此即扰动发生时刻；扰动发生时刻附近正负半周波形对称性、谐波含量分析模块，则是运用扰动下电流、电压信号的其他波形特征，进一步验证和评估前面依据突变量和序分量特征获得的扰动发生时刻，最终生成所有电气信号数据统一的时间标尺。

技术特征：

技术总结
一种对不同时标故障录波系统实现时间同步的方法，其技术要点，是基于电气量在故障时刻发生的各种突变特征，识别不同电气量反映的故障发生时刻，最终将不同时标故障录波系统记录的录波数据在时间轴上对齐。一个变电站或发电厂，一般配置了PMU、电气主设备保护装置录波和专用录波设备，这些装置有自己的内部时钟，并接受外来的对时指令，修正自身时钟。如果没有配置对时装置，或者对时装置出现较大误差，则上述录波设备所记录的电气量波形数据，在时间上是不同步的，须运用识别每个录波数据故障扰动发生时刻的方法，实现上述装置录波数据的时间轴对齐，才能实现这些数据的对比分析。

技术研发人员：陈晶;吴水军;段侯峰;杨杨;万雄彪
受保护的技术使用者：云南电力试验研究院（集团）有限公司
技术研发日：2017.05.24
技术公布日：2017.09.29