CN101820185A - 基于iec61850信号语义逻辑的电网故障判断方法 - Google Patents

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CN101820185A CN200910009269A CN200910009269A CN101820185A CN 101820185 A CN101820185 A CN 101820185A CN 200910009269 A CN200910009269 A CN 200910009269A CN 200910009269 A CN200910009269 A CN 200910009269A CN 101820185 A CN101820185 A CN 101820185A
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Abstract

本发明涉及一种基于IEC61850信号语义逻辑的电网故障判断方法，首先对IEC61850信号进行语义标识；其次，根据对IEC61850信号的语义标识，对电网中的保护和录波设备进行建模，形成标识一致的保护和录波设备信息模型；接着，采集所述保护和录波设备信息模型所产生的保护信息，并根据所述对IEC61850信号的语义标识，判断电网故障性质。本发明能够实时推理一次设备故障类型，确定故障性质，从而帮助调度运行人员快速识别、分析和处理故障，辅助调度运行人员对电网故障进行决策。

Description

基于IEC61850信号语义逻辑的电网故障判断方法
技术领域
本发明涉及电网故障管理系统，特别是涉及一种基于IEC61850信号语义逻辑的电网故障判断方法。
背景技术
IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统的国际标准，该标准下的变电站自动化系统中，监控系统的联闭锁、继电保护及自动装置的跳合闸等功能均采用网络通信方式实现。该电力系统一次设备均处多重保护状态运行，二次设备严密地监控其状态。当系统发生故障时，多重保护设备会随之启动，用于保护的设备监控信号也会被及时传输到监控中心，设在电网调度中心的信息分析处理和决策系统通过各种应用软件实现对厂站端上送信息的分析、处理，为调度运行人员提供监视、控制电网运行状态的必要信息，为电网的事故及时分析和处理提供决策支持。
电网故障时厂站端上送的信息主要包括保护设备的告警和动作信息、保护设备的录波信息、故障录波器的录波信息等，这些信息数量众多，仅由人工来监控，调度运行人员难以很快识别故障，因此，无法满足运行部门及时处理故障的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对电网故障时厂站端上传的保护设备事件数量多，造成调度人员难以很快识别故障的问题，提供一种基于IEC61850信号语义逻辑的电网故障判断方法，能够对故障信息进行快速综合和判断，协助调度运行人员快速识别故障。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于IEC61850信号语义逻辑的电网故障判断方法，包括下列步骤：
(1)对IEC61850信号进行语义标识；
(2)根据对IEC61850信号的语义标识，对电网中的保护和录波设备进行建模，形成标识一致的保护和录波设备信息模型；
(3)采集所述保护和录波设备信息模型所产生的保护信息，并根据所述对IEC61850信号的语义标识，判断电网故障性质。
所述步骤(1)包括：在逻辑节点层，扩充逻辑节点属性，并采用“前缀+逻辑节点属性”的形式对IEC61850信号进行语义约定，其中所述前缀用于标识I段、II段、相间或接地；在数据对象层，分别对保护动作信息、保护定值信息、装置告警信息、系统告警信息、一般系统信息、压板信息进行语义约定。
所述步骤(3)中对电网故障性质的判断包括：
(31)判断所采集的保护信息是否为故障事件，如果是故障事件，则写入事件队列：
(32)对写入事件队列的故障事件进行故障判断，包括：
根据事件队列中故障事件是保护动作事件或是保护出口事件，对故障性质进行初判，并根据所述故障事件所关联的一次设备的类型区分故障；
根据所述故障事件的数据对象名称、逻辑节点名称、逻辑节点前缀判断该故障事件的故障类型、故障相别、故障范围；
将判断得到所述故障事件的故障信息生成故障条目并写入故障队列；
(33)对所述故障事件的故障信息进行确认，包括：根据重合闸事件和重合闸开关位置信号，判断所述故障事件是属于瞬时故障还是永久故障，并将该判断结果以及所述故障信息写入数据库。
所述故障类型包括接地故障和相间故障，所述故障相别包括单相和三相故障，所述故障范围包括区内故障和区外故障。
所述保护信息包括变压器保护信号、线路保护信号、母线保护信号和/或断路器保护信号，所述一次设备相应包括变压器、线路、母线和/或断路器。
当所述保护信息为变压器保护信号时，所述步骤(32)包括：
结合差动保护原理判断变压器内部故障，由零序差动动作判断接地短路故障，由相电流差动动作判断相间短路故障；
结合变压器保护原理，由差速保护动作判断电网在非正常运行时变压器内部故障；
由过流保护动作和过负荷保护动作判断外部相间故障或接地故障，作为外部故障时故障性质的辅助判断；
由阻抗保护动作判断变压器附件、相邻母线、线路的相间或接地故障，作为外部故障时故障性质的辅助判断；
由非电量保护动作判断过激磁、过温、风扇故障以及油泵故障。
当所述保护信息为线路保护信号时，所述步骤(32)包括：
结合距离保护原理，由距离I段动作判断内部相间或接地故障；由距离II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部相间或接地故障；由距离III段动作判断外部相间或接地故障；由工频阻抗保护判断内外部可能故障；
结合电流保护原理，由零序I段动作判断内部接地故障；由零序II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部接地故障；由零序III段动作判断外部接地故障；由正序I段动作判断内部相间故障；由正序II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部相间故障；由正序III段动作判断外部相间故障；
结合差动保护原理判断线路内部故障，由零序差动动作判断接地短路故障，由相电流差动动作判断相间短路故障；
由通道保护判断内部故障，根据辅助保护确定故障相，判断相间故障或接地故障。
当所述保护信息为母线保护信号时，所述步骤(32)包括：
结合差动保护原理判断母线内部故障，根据小差动作元件识别故障母线；
由母联充电保护判断联接的母线或母联在充电过程中发生的接地或短路故障；
由母联死区保护判断母联附近故障。
当所述保护信息为断路器保护信号时，所述步骤(32)包括：由失灵保护、过流保护、死区保护以及非全相保护判断断路器故障；且在系统正常运行时根据重合闸信号识别故障相。
本发明电网故障判断方法通过对IEC61850信号进行语义标识并根据该语义标识，对电网中的保护和录波设备进行建模，形成标识一致的保护和录波设备信息模型，利用电网故障时保护和录波设备上送的信号及其语义逻辑，结合一/二次设备关联关系，实时推理一次设备故障类型，确定故障性质，可以帮助调度运行人员快速识别、分析和处理故障，辅助调度运行人员对电网故障进行决策。本发明还针对IEC61850信号现有语义标识进行了补充，补充了常用信息的其它角度语义。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明电网故障判断方法的流程图。
图2是本发明电网故障判断方法对电网故障性质进行判断的流程图。
图3是本发明电网故障判断方法中由变压器保护信号的非电量保护动作、过负荷保护动作判断电网故障性质的逻辑示意图。
图4是本发明电网故障判断方法中由变压器保护信号的阻抗保护动作、差动保护动作、差速保护动作、过流保护动作判断电网故障性质的逻辑示意图。
图5是本发明电网故障判断方法中由线路保护信号的距离保护、工频阻抗保护判断电网故障性质的逻辑示意图。
图6是本发明电网故障判断方法中由线路保护信号的过流保护动作判断电网故障性质的逻辑示意图。
图7是本发明电网故障判断方法中由线路保护信号的差动保护动作判断电网故障性质的逻辑示意图。
图8是本发明电网故障判断方法中由线路保护信号的通道保护信号判断电网故障性质的逻辑示意图。
图9是本发明电网故障判断方法中由母线保护信号的差动保护动作、母联充电保护、母联死区保护判判断电网故障性质的逻辑示意图。
图10是本发明电网故障判断方法中由断路器保护信号的失灵保护、过流保护、死区保护、非全相保护判断电网故障性质的逻辑示意图。
图11是本发明电网故障判断方法中由保护出口事件、重合闸开关位置信号对故障进行确认的逻辑示意图。
图12是本发明电网故障判断方法的应用结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于IEC61850信号语义逻辑的电网故障判断方法，首先在步骤S101对IEC61850信号进行语义标识。该语义标识针对IEC61850语义体系，在对变电站二次设备信息进行归纳和整理而形成的信息条目语义字典的基础上，对语义标识方法进行了补充规定，标识了常用信息的其它角度语义。
该对IEC61850信号的语义标识包括：
(1)在逻辑节点(LN)层，扩充逻辑节点(LN)属性，并采用“前缀(Prefix)+逻辑节点属性(LNCLASS)”的语义表达形式对IEC61850信号进行语义约定，对LNCLASS进行一定的选择和扩充，并对Prefix进行语义约定以表达I段、II段、相间、接地等，使LN层次能够表达国内普遍使用的语义。其中，Prefix前缀语义字典如表1所示，引用的IEC61850LNCLASS如表2所示，扩展的LNCLASS及定义如表3所示。
表1前缀语义字典
Figure B2009100092695D0000061
表2本发明引用的IEC61850的LNCLASS
  序号   LNode   附注
  1   GGIO   通用信号
  2   MMXN   量测量
  序号   LNode   附注
  3   PDIF   差动保护
  4   PDIR   方向保护
  5   PSCH   保护通道配置
  6   PDIS   距离保护
  7   PDOP   过负荷/过功率
  8   PDUP   低功率
  9   PIOC   瞬时过流
  11   POPF   过功角/过功率因素
  2   PTOC   定时过电流
  13   PTOF   过频率
  14   PTUF   低频率
  15   PTOV   过电压保护
  16   PTRC   保护跳闸出口
  7   PTUC   低电流
  8   PTUV   低电压
  19   PUPF   低功角/低功率因素
  20   RBRF   失灵保护
  21   RDIR   方向元件
  22   RPSB   振荡闭锁功能
  23   PTTR   热过载
  24   RREC   重合闸功能
  25   RSYN   同期检测
  序号   LNode   附注
  26   YPTR   电力变压器
  27   XCBR   开关
  28   XCWI   刀闸
  29   CSWI   开头监测
表3本发明扩展的LNCLASS及定义
PFRP-故障后运行保护(非全相保护)
(2)在数据对象(DO)层，对IEC61850所规定的DO名称进行了分类和筛选，并针对保护动作信息、保护定值信息、装置告警信息、系统告警信息、一般系统信息、压板信息进行了扩展语义约定。与保护动作有关的信息语义约定如表4-5所示，与保护定值有关的信息语义约定如表6-8所示，与告警有关的信息语义约定如表9-11所示，与一般系统信息有关的信息语义约定如表12-13所示，与压板有关的信息语义约定如表14所示。
表4本发明保护动作信息引用的IEC61850的DO
Figure B2009100092695D0000072
表5本发明保护动作信息扩展的DO
Figure B2009100092695D0000081
表6本发明保护定值信息引用的IEC61850的DO
Figure B2009100092695D0000082
表7本发明模拟量定值信息扩展的DO
  DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
  线路正序电抗二次值   低电流定值   零流反时限时间系数
  线路正序电阻二次值   补偿过电压定值   零流反时限指数定值
  线路正序容抗   补偿欠电压定值   零流反时限最短时间
  线路电阻补偿系数   过电压定值   过激磁基准电压
  线路电抗补偿系数   过电压动作延时   过激磁基准频率
  超范围变化量阻抗   零序过电压定值   定时限过激磁告警倍数
  工频变化量阻抗   功率因数角定值   定时限过激磁告警延时
  接地距离偏移角   低功率因数   过激磁动作门槛倍数
  相间距离偏移角   低功率因数过流   反时限过激磁上限倍数
  接地距离I段定值   低有功功率定值   反时限过激磁上限时限
  接地距离II段时间   失灵启动高电流   反时限过激磁倍数I
  接地距离II段定值   失灵启动低电流   反时限过激磁I时限
  接地距离III段定值   失灵启动延时t1   反时限过激磁倍数II
  接地距离III段时间   失灵启动延时t2   反时限过激磁II时限
  相间距离II段定值   失灵相电流定值   反时限过激磁倍数III
  相间距离II段时间   失灵零序电流定值   反时限过激磁III时限
  相间距离III段定值   失灵负序电流定值   反时限过激磁倍数IV
  相间距离III段时间   失灵跟跳本断路器时间   反时限过激磁IV时限
  快速距离阻抗定值   失灵跳相邻断路器时间   反时限过激磁倍数V
  电流突变量起动定值   死区动作时间定值   反时限过激磁V时限
  突变量比差门槛值  非全相负序电流定值   反时限过激磁倍数VI
  稳态量比差门槛值  非全相零序电流定值   反时限过激磁VI时限
  DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
  零序比差门槛值  非全相延时定值   反时限过激磁倍数VII
  零序比差动作时限  调压闭锁动作电流定值   反时限过激磁VII时限
  CT断线差动电流定值  调压闭锁延时时间定值   反时限过激磁倍数VIII
  纵联零序电流定值  复压闭锁负序相电压   反时限过激磁VIII时限
  纵联距离阻抗定值  复压闭锁相间低电压   反时限过激磁下限倍数
  分相差动高定值  相间阻抗I段定值   反时限过激磁下限时限
  分相差动低定值  相间阻抗I段反向阻抗比   单相重合闸短延时定值
  差动起动电流高值  相间阻抗I段阻抗角   单相重合闸长延时定值
  差动起动电流低值  相间阻抗I段t1   三相重合闸短延时定值
  差动动作电流定值  相间阻抗I段t2   三相重合闸长延时定值
  差动低电压定值  接地阻抗I段定值   通道交换时间定值
  差动零序电压定值  接地阻抗I段反向阻抗比   二取二方式动作延时
  差动负序电压定值  接地阻抗I段阻抗角   二取二无判据延时
  母差低电压闭锁  接地阻抗I段t1   电流变化量起动值
  母差零序电压闭锁  接地阻抗I段t2   方向过流I段
  母差负序电压闭锁  接地阻抗零序补偿系数   方向过流I段t1
  制动系数高值  间隙零序电流   方向过流I段t2
  大差制动系数低值  间隙零序过流延时   方向过流II段
  小差制动系数低值  间隙零序电压   方向过流II段t1
  差流低值告警定值  零序起动电流   方向过流II段t2
  母联失灵时间定值  线路零序电抗   过流电流
  付氏差动速断投退  线路零序电阻   过流延时
  DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
  采样值差动速断投退  线路零序容抗   振荡闭锁过流
  一折段制动电流定值倍数  零序电抗补偿系数   负序电流
  二折段制动电流定值倍数  零序电阻补偿系数   TA断线差流定值
  一折段斜率  零序方向过流定值   TA断线零序电流门槛
  二折段斜率  零序灵敏角   TA断线零序电压门槛
  二次谐波制动系数  零序过流II段定值   TA断线电流定值
  五次谐波制动系数  零序过流II段时间   TA异常电流定值
  分差拐点  零序反时限过流   TA断线后分相差动定值
  分差斜率  零序反时限时间   TA变比补偿系数
  变压器额定容量  零序反时限基准电流   TV断线相过流定值
  最小动作电流  零序反时限时间常数   TV断线时零序过流
  最小制动电流  零序反时限固有延时   TV断线时过流时间
  比率制动系数  零流加速段电流   对侧TA变比调节系数
  电流一次额定值  零流加速段时间   TA一次值
  电流二次额定值  零序方向过流I段   TA二次值
  电压一次额定值  零序方向过流I段t1   过负荷发信延时
  电压二次额定值  零序方向过流I段t2   过负荷告警延时
  通风启动一段动作电流  零序方向过流II段电流   过负荷跳闸时间
  通风启动一段延时时间  零序方向过流II段1时限   过负荷电流
  通风启动二段电流定值  零序方向过流II段2时限   负荷限制电阻定值
  通风启动二段延时定值  相电流反时限电流定值   低周减载频率
  电抗器正序电抗  相电流反时限时间系数   低周减载时间
  DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
  电抗器零序电抗  相电流反时限指数定值   低周闭锁电压
  电抗器阻抗定值  相电流反时限最短时间   低周闭锁滑差
  电抗器电抗定值  零流反时限电流定值   低周有流定值
注：模拟量定值的扩展DO的CDC为ASG。
表8本发明开关量定值信息扩展的DO
 DO(扩展)1  DO(扩展)2   DO(扩展)3
 主保护投入  重合加速距离III段投入   差动保护投退控制
 过激磁总投投入  TWJ启动单相重合闸投入   快速距离保护投入
 高压侧相间后备投入  TWJ启动三相重合闸投入   纵联方向保护投入
 高压侧零序后备投入  单相重合闸检线路有压投入   纵联零序保护投入
 高压侧方向过流I段方向投入  三重加速II段投入   纵联差动保护投入
 高压侧方向过流I段t1跳闸投入  三重加速III段投入   纵联零序方向投入
 高压侧方向过流I段t2跳闸投入  相间距离II闭重投入   突变量比差投入
 高压侧零序方向I段电压闭锁投入  接地距离II闭重投入   稳态量比差投入
 高压侧零序方向I段方向投入  零II段三跳闭重投入   零序比差投入
 高压侧零序方向I段t1跳闸投入  选相无效闭重投入   差流越限监视元件投入
 高压侧零序方向I段t2跳闸投入  非全相故障闭重投入   零差越限监视元件投入
 高压侧零序反时限投入  多相故障闭重投入   零序差动动作投入
 高压侧零序反时限跳闸投入  三相故障闭重投入   分相允许命令投入
 高压侧过激磁跳闸投入  内重合把手有效投入   母差保护投入
 高压侧过负荷告警投入  三相跳闸方式投入   外部闭锁母差投入
 高压侧闭锁调压投入  检同期方式投入   付氏差动速断投入
 高压侧相间阻抗I段方向投入  检无压方式投入   采样值差动速断投入
 DO(扩展)1  DO(扩展)2   DO(扩展)3
 高压侧相间阻抗I段t1跳闸投入  无检定方式投入   波形分析闭锁差动投入
 高压侧相间阻抗I段t2跳闸投入  后合检三相有压投入   二次谐波闭锁差动投入
 高压侧接地阻抗I段方向投入  通道环回试验投入   五次谐波闭锁差动投入
 高压侧接地阻抗I段t1跳闸投入  载波通道相地模式投入   TA断线闭锁分差投入
 高压侧接地阻抗I段t2跳闸投入  自动交换通道   CT断线闭锁差动投入
 高侧方向过流I段复压闭锁投入  模拟量检查投入   TA异常不平衡判据投入
 中压侧相间后备投入  专用收发信机闭锁式投入   TA异常自动恢复投入
 中压侧零序后备投入  复用载波机闭锁式投入   TA断线闭锁三相投入
 中压侧相间阻抗I段方向投入  远方启信由收发信机完成   TA断线闭锁差动投入
 中压侧相间阻抗I段t1跳闸投入  远方跳闸受启动元件控制   过电压保护远跳判本侧跳位
 中压侧相间阻抗I段t2跳闸投入  远方跳闸受方向元件控制   过电压保护投入
 中压侧接地阻抗I段方向投入  远跳出口经本地启动   过负荷保护投入
 中压侧接地阻抗I段t1跳闸投入  TV断线二取二无判据投入   过负荷跳闸投入
 中压侧接地阻抗I段t2跳闸投入  二取一收信方式投入   低周减载电流闭锁投入
 中侧方向过流I段经复压闭锁投入  二取二无判据方式投入   低功开放发变三跳投
 中压侧方向过流I段方向指向投入  电压元件三取一方式投入   低功率因数元件投入
 中压侧方向过流I段t1跳闸投入  过电压启动发信投入   低功率元件投入
 中压侧方向过流I段t2跳闸投入  远方跳闸投入   零流反时限保护投入
 中压侧零序方向I段电压闭锁投入  允许切换到后备通道   零序反时限方向投入
 中压侧零序方向I段方向指向投入  选用相间距离II段定值停信   零序反时限延时投入
 中压侧零序方向I段t1跳闸投入  选用相间距离III段定值停信   零序过电压元件投入
 中压侧零序方向I段t2跳闸投入  选用零序II段定值停信   零序开放失灵投
 中压侧零序反时限投入  选用零序III段定值停信   零序开放三跳投入
 中压侧零序反时限跳闸  选用零序IV段定值停信   负序开放三跳投入
 DO(扩展)1  DO(扩展)2   DO(扩展)3
 中压侧过负荷告警投入  通道方式闭锁式投入   电流变化量元件投入
 低压侧后备保护投入  通道定时检查投入   零序电流元件投入
 低侧过流I段经复压闭锁投入  相间距离I段投入   低电流元件投入
 低压侧过流I段t1跳闸投入  相间距离II段投入   相电流反时限保护投入
 低压侧过流I段t2跳闸投入  相间距离III段投入   电流III段带方向投入
 低压侧限时速断I段t1跳闸投入  接地距离I段投入   电流III段经电压闭锁投入
 低压侧限时速断I段t2跳闸投入   接地距离II段投入   电流加速段经电压闭锁投入
 低压侧过电压告警投入   接地距离III段投入   补偿过电压元件投入
 低压侧过负荷告警投入   快速I段投入   补偿欠电压元件投入
 复压过流投入   距离I段不经振荡闭锁投入   补偿电容电流投入
 零序方向方向控制投入   距离II段不经振荡闭锁投入   死区保护投入
 间隙保护投入   相间永跳投入   断路器失灵保护投入
 公共绕组零序投入   电抗相近加速投入   跟跳本断路器投入
 励磁涌流识别方式   不对称相继速动投入   不一致经零负序电流开放投入
 重合闸投入   双回线负荷端投入   三相不一致保护投入
 单相重合闸投入   重合后加速距离III段投入   三相不一致用TWJ
 三相重合闸投入   III段及以上故障永跳投入   失灵保护投入
 禁止重合闸投入   1.5s加速距离III段投入   失灵经合位开放投入
 停用重合闸投入   振荡闭锁距离I段退出   失灵经负序开放投入
 后合固定投入   振荡闭锁距离II段退出   失灵经零序开放投入
 单重检三相有压投入   双回线相继速动投入   失灵启动元件投入
 不对应启动重合投入   突变量距离投入   失灵瞬跳投入
 单相不对应启动重合投入   负荷限制距离投入   弱电源功能投入
 三相不对应启动重合投入   方向补偿阻抗投入   弱电源跳闸功能投入
 DO(扩展)1  DO(扩展)2   DO(扩展)3
 单相偷跳重合投入   工频变化量阻抗投入   充电复压闭锁投入
 三相偷跳重合投入   电容电流补偿投入   投振荡闭锁
 重合加速距离II段投入   纵联变化量方向投入
注：开关量定值的扩展DO的CDC为SPG。
表9本发明告警信息引用的IEC61850的DO
Figure B2009100092695D0000111
表10本发明装置告警信息扩展的DO
  DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
  RAM故障   TA额定值不对应   开入通讯中断
  EEPROM故障   双CPU通信中断   开出通讯中断
  NVRAM故障   时钟自检出错   传动状态未复归
  DSP采样异常   波形自检出错   压板模式未确认
  CPU采样异常   继电器回路出错   开入击穿
  DSP数目不对   定值CRC码出错   开入输入不正常
  保护配置错误   AD电源出错   双位置输入不一致
  后备电池异常   AD基准电压出错   开入自检回路出错
  网络接口异常   AD转换时间过长   开入EEPROM出错
  控制回路断线   A/D转换错误   开出EEPROM出错
  CAN通信中断   AD同步采样异常   UX告警
  DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
  MMI通讯异常   子模件通信异常   同步方式设置出错
  跳闸出口异常   系统配置错   三相相序不对应
  定值校验出错   ROM和校验错   纵联保护地址错
  直流电源异常   内部通讯出错   通道AB交叉接错
  光耦电源异常   保护长期不能复归   通道环回长期投入
  该区定值无效   测试模式   纵联控制字错
  出口自检出错   开出异常   重合闸控制字错
  跳闸开入异常   看门狗频繁复位   差动压板不一致
  存储器出错   SRAM自检异常   手合开入错
  程序出错   FLASH自检异常   管理板FPGA出错
  定值出错   零序回路异常   管理板CPLD出错
  定值组号自检出错   通道故障   管理板起动开出报警
  装置长期起动   模拟通道异常   整定定值
  光纤通讯识别码不对应   开入配置错   定值区变化
  软压板不对应   开出配置错
注：装置告警信息的扩展DO的CDC为SPS。
表11系统告警信息扩展的DO
  DO(扩展)1   DO(扩展)2  DO(扩展)3
  事故总信号   通道检修差动退出  跳位长期不一致
  预告总信号   电流不平衡告警  操作失败
  DO(扩展)1   DO(扩展)2  DO(扩展)3
  采样异常   重合闸压板异常  跳位开入错
  采样校验出错   检同期电压异常  三相跳位开入异常
  长期有差流   跳位A开入异常  远跳元件跳闸失败
  过负荷告警   跳位B开入异常  过电压跳闸失败
  纵联通道3DB告警   跳位C开入异常  跳闸信号错
  收发信机告警   高压侧TV异常  启动重合失败
  纵联通信设备告警   中压侧TV异常  本线路接地
  通道检查开入异常   低压侧TV异常  接地选跳开入错
  通道环回错   公共绕组TA异常  抽取线路PT断线
  通道通信中断   高压侧过负荷启动风扇x段  开入DI2告警
  通道无采样报文   中压侧过负荷启动风扇x段  电流相序不对应
  通道长期收信   过负荷闭锁有载调压信号  重合检定方式错误
  对侧通信异常   高压侧复合电压信号  分段x TA断线
  TV反序   中压侧复合电压信号  支路x TA断线
  TA不平衡   低压侧复合电压信号  分段x TA异常
  TA反序   高压侧零序反时限告警  母联x TA异常
  TA负载不对称   中压侧零序反时限告警  母联xTWJ报警
  TA异常   公共绕组零序反时限告警  分段x TWJ报警
  TV异常   外部充电启动母联x失灵启动  母联xTA不平衡异常
  TWJ异常   外部差动启动母联x失灵启动  母线xTV断线
  DO(扩展)1   DO(扩展)2  DO(扩展)3
  分段TA不平衡异常   外部充电启动母联失灵长期开入  母线x失灵电压动作
  支路TA异常   外部差动启动母联失灵长期开入  母线x电压闭锁开放
  3次谐波过量告警   失灵长期开入  母线x电压闭锁开放
  外部停信开入错   失灵跳开关失败  外部母联x失灵开入异常
  外接3I0接反   差流越限告警  外部闭锁母差开入异常
  模拟量采集错   零序电流长期存在  刀闸位置报警
  跳闸失败   抽取电压断线  支路x刀闸位置告警
  开出不响应   压力低闭锁重合
  开出击穿   跳位异常
注：系统告警信息的扩展DO的CDC为SPS。
表12本发明一般系统信息引用的IEC61850的DO
Figure B2009100092695D0000131
表13本发明一般系统信息扩展的DO
 DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
 收远传   通道试验   方向保护收讯接点
 收远跳   通道I投入   压力闭锁重合闸接点
 发远传   通道I收讯   外部闭锁重合闸接点
 压力降低   位置不一致输入接点   距离保护外部保护动作停讯接点
 DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
 闭重三跳   外部保护跳闸输入接点   重合闸停用/闭锁
 重合闸方式2   方向保护跳闸位置接点   互联
 重合闸方式1   方向保护外部保护动作停讯接点   线路无压
注：一般系统信息的扩展DO的CDC为SPS。
表14本发明压板类信息扩展的DO
  DO(扩展)1   DO(扩展)2   DO(扩展)3
  软压板   过流保护硬压板   远跳闸压板
  硬压板   过流保护软压板   三角侧差动保护压板
  单重方式压板   复压方向过流   互联运行压板
  综重方式压板   复压过流压板   投进线硬压板
  三重方式压板   方向过流保护软压板   分段硬压板
  停用方式压板   电流加速压板   过激磁保护软压板
  闭锁重合闸三跳软压板   远方/就地软压板   过激磁保护硬压板
  跳闸起动重合压板   过压发信软压板   反时限过激磁保护
  三跳起动重合压板   发远跳压板   定时限过激磁保护
  距离II段不经振荡闭锁   收远跳压板   非电量延时压板
  瞬时加速距离II段压板   收远传压板   非电量压板
  TV断线过流软压板   通道软压板
注：压板信息的扩展DO的CDC为SPS。
在步骤S102，本发明根据步骤S101中对IEC61850信号的语义标识，对区域电网中的保护和录波设备进行建模，形成区域电网标识一致的保护和录波设备信息模型。
在步骤S103，本发明采集所述保护和录波设备信息模型所产生的保护信息，并根据所述对IEC61850信号的语义标识，判断电网故障性质。本发明方法依据典型保护和录波装置的IEC61850信息模型，采用信号语义逻辑，利用变电站上送的保护信号实现自动的电网故障智能判断，直观反映故障性质，包括故障类型(接地、相间故障)、故障相别(单相A、B、C，或三相故障)、故障范围(区内、区外故障)、出口情况(瞬时、永久故障)、重合闸次数等。
如图2所示，该对电网故障性质的判断，首先，判断所采集的保护信息是否为故障事件，如果是故障事件，则写入事件队列。该保护信息包括变压器保护信号、线路保护信号、母线保护信号和/或断路器保护信号，所述一次设备相应包括变压器、线路、母线和/或断路器。
其次，对写入事件队列的故障事件进行故障判断，包括：根据事件队列中故障事件是保护动作事件或是保护出口事件，对故障性质进行初判，并根据所述故障事件所关联的一次设备的类型区分故障；根据所述故障事件的数据对象名称、逻辑节点名称、逻辑节点前缀判断该故障事件的故障类型、故障相别、故障范围；将判断得到所述故障事件的故障信息生成故障条目并写入故障队列。以下分别针对不同保护信息内容进行描述。
当所述保护信息为变压器保护信号时，所述对写入事件队列的故障事件进行故障判断，如图3、4所示，包括：
结合差动保护原理判断变压器内部故障，由零序差动动作判断接地短路故障，由相电流差动动作判断相间短路故障；
结合变压器保护原理，由差速保护动作判断电网在非正常运行时变压器内部故障；
由过流保护动作和过负荷保护动作判断外部相间故障或接地故障，作为外部故障时故障性质的辅助判断；
由阻抗保护动作判断变压器附件、相邻母线、线路的相间或接地故障，作为外部故障时故障性质的辅助判断；
由非电量保护动作判断过激磁、过温、风扇故障以及油泵故障。
当所述保护信息为线路保护信号时，所述对写入事件队列的故障事件进行故障判断，如图5-8所示，包括：
结合距离保护原理，由距离I段动作判断内部相间或接地故障；由距离II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部相间或接地故障；由距离III段动作判断外部相间或接地故障；由工频阻抗保护判断内外部可能故障；
结合电流保护原理，由零序I段动作判断内部接地故障；由零序II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部接地故障；由零序III段动作判断外部接地故障；由正序I段动作判断内部相间故障；由正序II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部相间故障；由正序III段动作判断外部相间故障；
结合差动保护原理判断线路内部故障，由零序差动动作判断接地短路故障，由相电流差动动作判断相间短路故障；
由通道保护判断内部故障，根据辅助保护确定故障相，判断相间故障或接地故障。
当所述保护信息为母线保护信号时，所述对写入事件队列的故障事件进行故障判断，如图9所示，包括：
结合差动保护原理判断母线内部故障，根据小差动作元件识别故障母线；
由母联充电保护判断联接的母线或母联在充电过程中发生的接地或短路故障；
由母联死区保护判断母联附近故障。
当所述保护信息为断路器保护信号时，所述对写入事件队列的故障事件进行故障判断，如图10所示，包括：由失灵保护、过流保护、死区保护以及非全相保护判断断路器故障；且在系统正常运行时根据重合闸信号识别故障相。
最后，对所述故障事件的故障信息进行确认，如图11所示，包括：根据重合闸事件和重合闸开关位置信号，判断所述故障事件是属于瞬时故障还是永久故障，并将该判断结果以及所述故障信息写入数据库。
本发明方法通过对IEC61850信号进行语义标识并根据该语义标识，对电网中的保护和录波设备进行建模，形成标识一致的保护和录波设备信息模型，利用电网故障时保护和录波设备上送的信号及其语义逻辑，结合一/二次设备关联关系，实时推理一次设备故障类型，确定故障性质，可以帮助调度运行人员快速识别、分析和处理故障，辅助调度运行人员对电网故障进行决策。其应用结构示意图如图12所示。本发明还针对IEC61850信号现有语义标识进行了补充，补充了常用信息的其它角度语义。

Claims (9)

1.一种基于IEC61850信号语义逻辑的电网故障判断方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)对IEC61850信号进行语义标识；
(2)根据对IEC61850信号的语义标识，对电网中的保护和录波设备进行建模，形成标识一致的保护和录波设备信息模型；
(3)采集所述保护和录波设备信息模型所产生的保护信息，并根据所述对IEC61850信号的语义标识，判断电网故障性质。
2.根据权利要求1所述的电网故障判断方法，其特征在于：所述步骤(1)包括：在逻辑节点层，扩充逻辑节点属性，并采用“前缀+逻辑节点属性”的形式对IEC61850信号进行语义约定，其中所述前缀用于标识I段、II段、相间或接地；在数据对象层，分别对保护动作信息、保护定值信息、装置告警信息、系统告警信息、一般系统信息、压板信息进行语义约定。
3.根据权利要求1所述的电网故障判断方法，其特征在于：所述步骤(3)中对电网故障性质的判断包括：
(31)判断所采集的保护信息是否为故障事件，如果是故障事件，则写入事件队列：
(32)对写入事件队列的故障事件进行故障判断，包括：
根据事件队列中故障事件是保护动作事件或是保护出口事件，对故障性质进行初判，并根据所述故障事件所关联的一次设备的类型区分故障；
根据所述故障事件的数据对象名称、逻辑节点名称、逻辑节点前缀判断该故障事件的故障类型、故障相别、故障范围；
将判断得到所述故障事件的故障信息生成故障条目并写入故障队列；
(33)对所述故障事件的故障信息进行确认，包括：根据重合闸事件和重合闸开关位置信号，判断所述故障事件是属于瞬时故障还是永久故障，并将该判断结果以及所述故障信息写入数据库。
4.根据权利要求3所述的电网故障判断方法，其特征在于：所述故障类型包括接地故障和相间故障，所述故障相别包括单相和三相故障，所述故障范围包括区内故障和区外故障。
5.根据权利要求3或4所述的电网故障判断方法，其特征在于：所述保护信息包括变压器保护信号、线路保护信号、母线保护信号和/或断路器保护信号，所述一次设备相应包括变压器、线路、母线和/或断路器。
6.根据权利要求5所述的电网故障判断方法，其特征在于：当所述保护信息为变压器保护信号时，所述步骤(32)包括：
结合差动保护原理判断变压器内部故障，由零序差动动作判断接地短路故障，由相电流差动动作判断相间短路故障；
结合变压器保护原理，由差速保护动作判断电网在非正常运行时变压器内部故障；
由过流保护动作和过负荷保护动作判断外部相间故障或接地故障，作为外部故障时故障性质的辅助判断；
由阻抗保护动作判断变压器附件、相邻母线、线路的相间或接地故障，作为外部故障时故障性质的辅助判断；
由非电量保护动作判断过激磁、过温、风扇故障以及油泵故障。
7.根据权利要求5所述的电网故障判断方法，其特征在于：当所述保护信息为线路保护信号时，所述步骤(32)包括：
结合距离保护原理，由距离I段动作判断内部相间或接地故障；由距离II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部相间或接地故障；由距离III段动作判断外部相间或接地故障；由工频阻抗保护判断内外部可能故障；
结合电流保护原理，由零序I段动作判断内部接地故障；由零序II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部接地故障；由零序III段动作判断外部接地故障；由正序I段动作判断内部相间故障；由正序II段动作判断若外部保护未动作，则是保护范围内部相间故障；由正序III段动作判断外部相间故障；
结合差动保护原理判断线路内部故障，由零序差动动作判断接地短路故障，由相电流差动动作判断相间短路故障；
由通道保护判断内部故障，根据辅助保护确定故障相，判断相间故障或接地故障。
8.根据权利要求5所述的电网故障判断方法，其特征在于：当所述保护信息为母线保护信号时，所述步骤(32)包括：
结合差动保护原理判断母线内部故障，根据小差动作元件识别故障母线；
由母联充电保护判断联接的母线或母联在充电过程中发生的接地或短路故障；
由母联死区保护判断母联附近故障。
9.根据权利要求5所述的电网故障判断方法，其特征在于：当所述保护信息为断路器保护信号时，所述步骤(32)包括：由失灵保护、过流保护、死区保护以及非全相保护判断断路器故障；且在系统正常运行时根据重合闸信号识别故障相。
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