CN102710012A - 一种用于智能变电站故障波形分析的数据再同步方法 - Google Patents

一种用于智能变电站故障波形分析的数据再同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及智能变电站数据记录及分析技术领域，这种方法不仅能够记录原始的多合并单元MU不同步的SV数据，并采用数据再同步技术实现数据同步，获得电力系统的故障波形数据，为电力系统故障分析提供数据。按照这种实现方案，不仅能有效解决多合并单元MU在不同步情况下SV原始数据的记录，而且对多合并单元MU发来的原始数据进行人工干预，实现离线同步，提高了故障数据记录的真实性，为智能变电站事故处理提供真实可信的参考依据。

Description

一种用于智能变电站故障波形分析的数据再同步方法
技术领域
本发明涉及智能变电站数据记录及分析技术领域，具体涉及到一种基于智能变电站的故障波形分析的数据再同步技术。 
背景技术
电力系统正朝着智能化方向发展，智能变电站是实施电力系统智能化的关键环节。智能变电站的主要特征是智能电气设备的实用化，及IEC61850标准的实施。IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准，是由国际电工委员会IEC(International Electrotechnical Commission)制定的。智能变电站实现了变电站站控层、间隔层以及过程层的智能电气设备间的信息交互和共享。 
变电站通信网络与系统中变电站和馈线设备的基本通信结构抽象通信服务接口(DL/T860.72-2004)；变电站和馈线设备的基本通信结构公用数据类(DL/T 860.73-2004)；变电站和馈线设备的基本通信结构兼容逻辑节点类和数据类(DL/T 860.74-2004)；特定通信服务映射SCSM(Specific Communication Service Mapping)映射制造商信息规范MMS(Manufacturing Message Specification)(DL/T 860.8-2006)；特定通信服务映射SCSM单向多路点对点串行通信链路上的采样值(DL/T 860.91-2006)；特定通信服务映射SCSM映射到ISO/IEC 8802-3的采样值(DL/T 860.92-2006)；一致性测试(DL/T 860.10-2006)标准都是实现智能电气设备间信息交互与共享的基础。智能变电站要稳定运行，需要对智能电气设备进行有效而长期的监视，记录和诊断。根据采集的原始数据，运用离线分析软件将数据还原为故障波形，以便为智能变电站事故处理提供真实可信的参考依据。 
在智能变电站通信报文中，采样值SV(Sampled Value)报文主要包括IEC61850-9-1，IEC61850-9-2，IEC60044-8三种规范。故障录波装置同时接入多个合并单元MU(Merging Unit)的采样值SV(Sampled Value)数据，当多合并单元MU(Merging Unit)之间同步时，保护装置和录波装置接收到采样值SV(Sampled Value)数据后采用标号对齐的方式进行前同步处理后，并启动和记录采样值SV(Sampled Value)数据；当合并单元MU(Merging Unit)之间同步异常时， 保护装置采用差值重采样方式实现同步计算，但录波装置不能采用这种方法，录波装置记录数据的第一原则就是真实原样记录，不能对被记录数据做任何改变，不同步的多合并单元MU(Merging Unit)的采样值SV(Sampled Value)数据不能进行电力系统故障分析，因此，在智能变电站中，需要提供一种方法，这种方法不仅能够记录原始的多合并单元MU(Merging Unit)不同步的采样值SV(Sampled Value)数据(原始数据，不能作任何修改)，然后进行实现离线同步算法，获得电气系统的故障波形数据，提供进行电力系统故障分析的数据信息。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的方法，这种方法不仅能够记录原始的多多合并单元MU(Merging Unit)不同步的采样值SV(Sampled Value)数据，并采用数据再同步技术实现数据同步，获得电力系统的故障波形数据，为电力系统故障分析提供数据。具体方法： 
1.智能故障录波装置接收多合并单元MU(Merging Unit)不同步的采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)报文数据，并对每个接收的报文打上精确的接收到的时刻，然后进行报文实时解码，提取录波数据，根据用户预先设置的启动定值判据实现暂态原始数据的数据记录。该原始数据包含了精确的接收到报文时标，反映了一次侧设备的状态，电压，电流等各种电气量的变化信息。 
2.暂态原始数据主要是由录波数据段和录波启动原因数据段组成的。录波数据段是由采样值SV(Sampled Value)录波数据集和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)录波数据集混组序列数据构成；录波启动数据原因段主要是记录录波的启动条件。暂态原始数据中录波数据段至少是1个，录波启动原因数据段可以有0个或多个。录波数据段和录波启动原因数据段排列顺序可以不限，但同种类型的数据段的数据内容必须按照时序顺序排列。 
3.将暂态原始记录数据，根据每个报文的精确接收时标，采用再同步算法将多合并单元MU(Merging Unit)不同步的采样值SV(Sampled Value)数据进行同步计算处理，获得重采样的故障波形数据，并配合通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)数据的处理，为电力系统故障分析提供真实可信的故障波形数据。 
本发明的有益效果：本发明是一种基于智能变电站故障波形分析的数据再同步技术。按照这种实现方案，不仅能有效解决多合并单元MU(Merging Unit)在不同步情况下采样值SV(Sampled Value)原始数据的记录，而且对多合并单元MU(Merging Unit)发来的原始数据进 行人工干预，实现离线同步，提高了故障数据记录的真实性，为智能变电站事故处理提供真实可信的参考依据。 
附图说明
图1为流程图
实施方式 
本发明可以真实记录原始的多合并单元MU(Merging Unit)不同步的采样值SV(Sampled Value)数据，并对多合并单元MU(Merging Unit)不同步的原始采样值SV(Sampled Value)数据进行离线同步，获得真实故障波形数据，为电力系统故障分析提供了依据。具体实现方案见图1，说明如下： 
1.智能故障录波装置是通过与多个合并单元MU(Merging Unit)连接实现采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)报文接入。对于接收到的每一个原始数据包，智能录波装置中的采集系统先采集当前的精确硬件同步时标，然后将采集到的硬时标加入到接收到的原始数据包头部。这个精确硬时标是一个64位计数器，是由现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Array)实现的。 
2.将这些带有精确时标的原始数据包，按照时序组合成一个数据帧。当数据帧中的数据包达到32个，接近缓存区大小或长时间无数据包时，数据采集系统通过GETLINK总线向CPU发送采集的数据帧。该数据帧中包含了多个合并单元发送过来的采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)原始数据及一些帧信息(帧类型，物理端口数，包序号等)。 
3.CPU接收到发送来的数据帧，对数据帧进行实时解码分析。检查如丢帧、错序、失步、超时、中断、无效编码、流量突变等各类异常状态，并实时给出异常事件告警。 
4.CPU从接收到的数据帧中，提取数个采样值SV(Sampled Value)原始数据包和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)原始数据包，实时写入到录波原始数据缓存池中。这些原始数据包构成了采样值SV(Sampled Value)录波数据集和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)录波数据集。采样值SV(Sampled Value)录波数据集描述了接收数据集的协调时间时UTC(Co-ordinated Universal Time)时间、接 收端口号、采样序号、采样率、及数据集中1～N个的通道采样值和通道采样品质，并对数据集及数据集中的数据状态(数据集通道数与配置不一致、数据包重复、数据包错序、采样标号计数错误，偏移较大、品质位改变、采样无效等)进行了说明。通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)录波数据集描述了接收数据集的协调时间时UTC(Co-ordinated Universal Time)时间、接收端口号、状态改变计数、定时重发计数，及数据集中1～N个状态值。 
5.当电力系统发生故障时，智能录波装置就从记录原始采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)录波数据集的缓存池中按照精确时标查找故障前0.5秒的采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)录波数据集，并按照一定地格式将故障前和故障中的原始采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)录波数据集写入到暂态原始数据中，实现暂态原始数据的录波数据段记录。为了进一步分析智能录波系统启动录波的原因，还要将故障前0.5秒和故障中的原始采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)录波数据集写入到缓存区中，并按照录波判据进行判断。 
6.将缓存区中故障前0.5秒和故障中的原始录波数据集按照精确时标对齐，根据预先定义好的启动定值判据，判断是否达到录波启动条件，如果达到录波启动条件，则进行录波，记录录波启动类型、启动通道、启动时刻、启动值，并将这些录波启动原因数据插入到暂态原始数据中，实现暂态原始数据的录波启动原因数据记录。 
7.将暂态原始数据进行离线同步。在多合并单元MU(Merging Unit)不同步的情况下，根据暂态原始数据中的采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)数据集中数据包的精确时标，在人为干预下采用不同的同步算法，将不同步的多合并单元MU(Merging Unit)的原始采样值SV(Sampled Value)和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)录波数据进行重采样计算处理，获得重采样后的故障波形数据。故障波形数据包含采样值的波形和通用变电站事件对象GOOSE(Generic Object Oriented Substation Events)状态信息的波形，并可给出一次系统故障分析报告、保护动作行为分析报告和测距结果。故障波形数据还可以应用在测距计算、阻抗分析、谐波分析、功率分析等。 

Claims (3)

1.一种用于智能变电站故障波形分析的数据再同步方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步智能故障录波装置接收多合并单元MU不同步的SV和GOOSE报文数据，并对每个接收的报文打上精确的接收到的时刻，然后进行报文实时解码，提取录波数据，根据用户预先设置的启动定值判据实现暂态原始数据的数据记录；
第二步将暂态原始记录数据，根据每个报文的精确接收时标，采用再同步算法将多合并单元MU不同步的SV数据进行同步计算处理，获得重采样的故障波形数据，并配合GOOSE数据的处理。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能变电站故障波形分析的数据再同步方法，其特征在于，原始数据(SV)包含了精确的接收到报文时标，反映了一次侧设备的状态，电压，电流等各种电气量的变化信息。
3.根据权利要求1所述的一种用于智能变电站故障波形分析的数据再同步方法，其特征在于，录波数据段是由SV录波数据集和GOOSE录波数据集混组序列数据构成；录波启动数据原因段主要是记录录波的启动条件，暂态原始数据中录波数据段至少是1个，录波启动原因数据段可以有0个或多个，录波数据段和录波启动原因数据段排列顺序可以不限，但同种类型的数据段的数据内容必须按照时序顺序排列。
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