CN102608467B - 暂态电能质量分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开暂态电能质量分析方法及系统。该方法包括：获取实时采集的线路测量点信息，根据所述线路测量点信息中的三相电压的波形突变判断发生暂态事件；根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息，当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库。采用本发明，可提供暂态电能质量事件的线路测量点信息和关联的暂态事件的集中处理，为进行电能质量分析提供便利。

Description

暂态电能质量分析方法及系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及暂态电能质量分析方法及系统。 

背景技术

电能质量即电力系统中电能的质量。理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。业内的主要研究方向主要有以下三个方面：首先，研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题；其次，研究这些因素会导致哪些方面的问题；最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。 

国内外对于电能质量分析方面已开展了大量的研究工作，也提出了不少方法，当前在暂态电能质量分析中普遍采用的只是展示暂态事件瞬时波形的方法。但是，上述研究方法只能孤立的展示波形，缺少对电网系统深层次的关联分析，导致无法准确分析电网的电能质量问题，更阻碍了消除这些阻碍因素、提高电能质量的步伐。事实上，由于电网系统内涉及种类繁多、关系复杂的一次设备、开关等的部件，如何快速地获知由哪些部件或阻碍因素导致产生了电能质量问题是业内急需面对的问题。 

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种暂态电能质量分析方法及系统，能够为进行电能质量分析提供便利。 

一种暂态电能质量分析方法，包括： 

获取实时采集的线路测量点信息，根据所述线路测量点信息中的三相电压的波形突变判断发生暂态事件；

根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息，当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；当不存在开关变位，则暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息；

将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库。

相应地，一种暂态电能质量分析系统，包括： 

暂态事件捕获单元，用于获取实时采集的线路测量点信息，根据所述线路测量点信息中的三相电压的波形突变判断发生暂态事件；

与所述暂态事件捕获单元相连的开关保护信息获取单元，用于根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息；

与所述开关保护信息获取单元相连的暂态事件判断单元，用于当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；当不存在开关变位，则暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息；

与所述线路测量点信息获取单元、所述暂态事件判断单元相连的数据库存储单元，用于将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库。

实施本发明，具有如下有益效果： 

由于电网发生暂态事件时往往伴随有电网的保护动作，本发明提供了一种新的分析方法及系统，结合实时采集的设备数据筛选发生暂态事件时的开关信息和保护信息，提供暂态电能质量事件的线路测量点信息和关联的暂态事件的集中处理，为进行电能质量分析提供便利。电网运行人员也可以从引发的这些保护动作信息，获知相应的电能质量问题的严重情况。

附图说明

图1为本发明一种暂态电能质量分析方法的流程图； 

图2为本发明一种暂态电能质量分析方法的实施例流程图；

图3为本发明的根据三相电压的波形突变判断发生暂态事件的示意图；

图4为本发明一种暂态电能质量分析方法的实施例示意图；

图5为本发明一种暂态电能质量分析系统的示意图；

图6为本发明一种暂态电能质量分析系统的实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。 

图1为本发明一种暂态电能质量分析方法的流程图，包括： 

S101：获取实时采集的线路测量点信息，根据所述线路测量点信息中的三相电压的波形突变判断发生暂态事件；

S102：根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息；

当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；当不存在开关变位，则暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息；

S103：将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库。

本发明包括在需要进行电能质量监测的变电站母线、输电线路、馈线等处设置电能质量监测装置，将放置该装置的位置作为线路测量点，实时采集三相电压、电流瞬时波形。将实时采集的线路测量点波形信息传输给本发明的暂态电能质量分析系统，本系统一方面根据所述线路测量点信息的三相电压的波形突变判断发生暂态事件，根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息。所述开关变位信息是指电网中开关设备的分合位置变化情况，包括由分开到闭合、由闭合到分开的位置变化信息。；所述保护信号信息是指电网中继电保护设备发生动作的信号信息。继电保护设备是指对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种自动化设备。优选地，筛选暂态事件发生时刻前后5分钟内的开关事项，并根据获取到的开关变位事项，若存在开关变位且该开关存在保护信号，则判断为与电网事故跳闸关联的暂态事件；若存在开关变位且开关不存在保护信号，则判断为与电网正常拉闸关联的暂态事件；若不存在开关变位则判断为没有电网跳闸关联信息的暂态事件。另一方面，本系统内创建电能质量的关系数据库，存放描述监测点电能质量指标的线路测量点信息，例如瞬时波形信息。同时，将暂态事件发生时判断的电网系统关联跳闸信息存储到所述关系数据库综合处理，例如，可以提供暂态电能质量事件的波形、关联跳闸信息综合展示，为进行电能质量分析提供了便利。 

图2为本发明一种暂态电能质量分析方法的实施例流程图。与图1相比，图2是优选实施例的流程图。图2中，进一步揭示了本发明可以利用了现有调度自动化系统导入电网模型和实时断面数据，作为步骤S102的开关变位信息和保护信号信息的信息来源。 

S201：获取实时采集的线路测量点信息，根据所述线路测量点信息中的三相电压的波形突变判断发生暂态事件； 

S202：向所述关系数据库导入调度自动化系统的电网模型，获取电网基本拓扑结构；

S203：导入所述调度自动化系统的电网运行断面数据，根据所述拓扑结构和断面数据判断是否存在开关变位，并获取保护信号信息；

当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；当不存在开关变位，则暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息；

S204：创建存放电能质量指标数据信息的关系数据库；

S205：根据国家电能质量标准将所述关系数据库按照公共信息模型进行扩展，在该关系数据库增加线路测量点信息的存储空间；其中，所述线路测量点信息包括电压、电流波形数据；

S206：将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库；

S207：显示所述暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息。

在一个具体实施例当中，本发明中所需的电压测量数据来源是电能质量在线监测装置，这些装置一般安装在发电厂、变电站及其他供电或用电场所，监测装置能实时监测三相电压、电流，并对其瞬时值进行记录。优选地，监测装置采样频率应高于2048点/10周波。实测的数据所得的原始数据是各个采样时刻的三相电压、电流的瞬时值，检测装置将这些现场的数据信息传输给本发明的暂态电能质量分析系统以及调度自动化系统。调度自动化系统是指利用计算机、远动、通信等技术实现电力系统调度自动化功能的综合系统。系统功能包括电力系统数据采集与监控（SCADA）、电力系统经济运行与调度、电力市场化运营与可靠行、发电厂运营决策支持等。 

本发明的暂态电能质量分析系统一方面从上述监测装置获取对监测点实时采集的线路测量点信息的三相电压，根据所述线路测量点信息的三相电压的波形突变判断发生暂态事件，若发生暂态事件则存储事件前后的相关线路测量点信息，例如电压、电流波形。另一方面，根据IEC 61970/61850标准对创建的关系数据库按照CIM（Common Information Model，公共信息模型）进行扩展，建立CIM类对应部件表、CIM类的属性对应部件表的列、CIM类的关联对应部件表的外键，以便增加线路测量点表，并存放线路测量点信息。电力系统资源“线路测量点”，用于描述监测点的电能质量指标信息。 

对于上述步骤S102的开关变位信息和保护信号信息的信息来源，现有技术有多种获取途径，甚至可以人工录入等。但是，本发明结合现有的调度自动化系统，提高获取这些信息的便利性。通过向数据库中导入调度自动化系统的电网模型数据，解析后获取电网基本拓扑结构。再获取调度自动化系统的电网运行断面数据，解析该断面数据，生成并存储开关变位、保护事项。优选地，根据发生暂态事件的时间，筛选监测装置所属厂站暂态事件发生时刻前后5分钟内的开关事项和保护事项。当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；当不存在开关变位，则暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息。 

图3为本发明的根据三相电压的波形突变判断发生暂态事件的示意图。需要补充说明的是，根据三相电压的波形突变判断发生暂态事件的技术是由国家电能质量标准：暂时过电压和瞬态过电压(GB/T18481-2001)确定的。 

图4为本发明一种暂态电能质量分析方法的实施例示意图。 

最后，如图4所示，将暂态事件发生前后的瞬时波形信息与上述获取到的电网系统关联跳闸信息与同时显示。即可进行暂态电能质量分析，不仅展示了暂态事件发生前后电压波形的瞬时变化，而且可同时展示了电网跳闸关联信息。 

当暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联时，显示电压、电流波形数据及保护跳闸信息； 

当暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联时，显示电压、电流波形数据及开关由合位到分位的正常分闸信息；

当暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息时，显示电压、电流波形数据。

图5为本发明一种暂态电能质量分析系统的示意图，包括： 

暂态事件捕获单元，用于获取实时采集的线路测量点信息，根据所述线路测量点信息中的三相电压的波形突变判断发生暂态事件；

与所述暂态事件捕获单元相连的开关保护信息获取单元，用于根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息；

与所述开关保护信息获取单元相连的暂态事件判断单元，用于当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；当不存在开关变位，则暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息；

与所述线路测量点信息获取单元、所述暂态事件判断单元相连的数据库存储单元，用于将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库。

另外，需要补充说明的是，本发明还包括与所述暂态事件捕获单元相连的电能监测装置，在需要进行电能质量监测的变电站母线、输电线路、馈线等处设置的电能质量监测装置，通过对线路测量点进行实时采样，获取线路测量点的信息，包括电压、电流波形等。所述暂态事件捕获单元将放置该装置的位置作为线路测量点，接收各个线路测量点的信息。当然，所述暂态事件捕获单元还可以接收其它信息来源，例如，现有的监测系统获取，或者信息中转设备。所有基于本发明思想的信息提供装置或设备应该包括在本发明的保护之列。 

图5与图1相对应，各个单元的运行方式与方法中的相同。本发明利用电网发生暂态事件时伴随的电网保护动作，结合实时采集的设备数据筛选发生暂态事件时的开关信息和保护信息，提供暂态电能质量事件的线路测量点信息和关联的暂态事件的集中处理，为进行电能质量分析提供便利。电网运行人员也可以从引发的这些保护动作信息，获知相应的电能质量问题的严重情况。 

图6为本发明一种暂态电能质量分析系统的实施例示意图。 

如图6所示，所述开关保护信息获取单元，包括： 

与调度自动化系统相连的电网模型单元，用于向所述关系数据库导入调度自动化系统的电网模型，获取电网基本拓扑结构；

与所述调度自动化系统相连的断面数据单元，用于导入所述调度自动化系统的电网运行断面数据；

与所述电网模型单元、所述断面数据单元分别相连的解析判断单元，用于根据所述拓扑结构和断面数据判断是否存在开关变位，并获取保护信号信息。

所述数据库存储单元，包括： 

数据库创建单元，用于创建存放电能质量指标数据信息的关系数据库；

与所述数据库创建单元相连的模型扩展单元，用于根据国家电能质量标准将所述关系数据库按照公共信息模型进行扩展，在该关系数据库增加线路测量点信息的存储空间；其中，所述线路测量点信息包括电压、电流波形数据。

在一个实施例中，本发明的暂态电能质量分析系统还包括： 

与所述数据库存储单元相连的信息显示单元，用于显示所述暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息。

优选地，其中，所述信息显示单元还包括： 

模型分类展示单元，用于在暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联时，显示电压、电流波形数据及保护跳闸信息；在暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联时，显示电压、电流波形数据及开关由合位到分位的正常分闸信息；在暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息时，显示电压、电流波形数据。

图6与图2相对应，图6中各个单元的运行方式与方法中的相同。 

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。 

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。 

Claims (8)

1.一种暂态电能质量分析方法，其特征在于，包括：

获取实时采集的线路测量点信息，根据所述线路测量点信息中的三相电压的波形突变判断发生暂态事件；

根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息，当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；当不存在开关变位，则暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息；

将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库；

其中，所述根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息的步骤，包括：

向所述关系数据库导入调度自动化系统的电网模型，获取电网基本拓扑结构；

导入所述调度自动化系统的电网运行断面数据，根据所述拓扑结构和断面数据判断是否存在开关变位，并获取保护信号信息。

2.根据权利要求1所述的暂态电能质量分析方法，其特征在于，将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库的步骤之前，包括：

创建存放电能质量指标数据信息的关系数据库；

根据国家电能质量标准将所述关系数据库按照公共信息模型进行扩展，在该关系数据库增加线路测量点信息的存储空间；其中，所述线路测量点信息包括电压、电流波形数据。

3.根据权利要求1或2所述的暂态电能质量分析方法，其特征在于，将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库的步骤之后，包括：

显示所述暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息。

4.根据权利要求3所述的暂态电能质量分析方法，其特征在于：

当暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联时，显示电压、电流波形数据及保护跳闸信息；

当暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联时，显示电压、电流波形数据及开关由合位到分位的正常分闸信息；

当暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息时，显示电压、电流波形数据。

5.一种暂态电能质量分析系统，其特征在于，包括：

暂态事件捕获单元，用于获取实时采集的线路测量点信息，根据所述线路测量点信息中的三相电压的波形突变判断发生暂态事件；

与所述暂态事件捕获单元相连的开关保护信息获取单元，用于根据该暂态事件的发生时间筛选与其相关联的开关变位信息和保护信号信息；

与所述开关保护信息获取单元相连的暂态事件判断单元，用于当存在开关变位且该开关存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联；当存在开关变位且开关不存在保护信号，则暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联；当不存在开关变位，则暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息；

与所述线路测量点信息获取单元、所述暂态事件判断单元相连的数据库存储单元，用于将暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息存储到关系数据库；

其中，所述开关保护信息获取单元，包括：

与调度自动化系统相连的电网模型单元，用于向所述关系数据库导入调度自动化系统的电网模型，获取电网基本拓扑结构；

与所述调度自动化系统相连的断面数据单元，用于导入所述调度自动化系统的电网运行断面数据；

与所述电网模型单元、所述断面数据单元分别相连的解析判断单元，用于根据所述拓扑结构和断面数据判断是否存在开关变位，并获取保护信号信息。

6.根据权利要求5所述的暂态电能质量分析系统，其特征在于，所述数据库存储单元，包括：

数据库创建单元，用于创建存放电能质量指标数据信息的关系数据库；

与所述数据库创建单元相连的模型扩展单元，用于根据国家电能质量标准将所述关系数据库按照公共信息模型进行扩展，在该关系数据库增加线路测量点信息的存储空间；其中，所述线路测量点信息包括电压、电流波形数据。

7.根据权利要求5或6所述的暂态电能质量分析系统，其特征在于，还包括：

与所述数据库存储单元相连的信息显示单元，用于显示所述暂态事件的判断结果以及发生该暂态事件时的线路测量点信息。

8.根据权利要求7所述的暂态电能质量分析系统，其特征在于，所述信息显示单元还包括：

模型分类展示单元，用于在暂态事件的判断结果为与电网事故跳闸关联时，显示电压、电流波形数据及保护跳闸信息；在暂态事件的判断结果为与电网正常拉闸关联时，显示电压、电流波形数据及开关由合位到分位的正常分闸信息；在暂态事件的判断结果为没有电网跳闸关联信息时，显示电压、电流波形数据。