CN104134973A - 基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，包括将保护元件与保护动作、保护定值及压板关联；将保护动作元件信号按主保护、后备保护信号进行归类；在线对保护动作元件信号进行辨识，并输入到故障信息采集模块；故障信息采集模块收集本次故障变电站所产生的所有信号，并作为输入源输入到XML故障推理模型识别模块；获取该主保护或后备保护元件所保护的一次设备故障前的运行状态；启动所述故障信息采集模块采集继电保护定值、压板状态和故障波形数据，依据上面的关联逻辑进行相互验证，判断保护元件动作的正确性。本发明能够自动收集故障所有信息并依托变电站全景数据进行自动综合分析，识别错误信号，对保护动作的正确性进行验证。

Description

基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法

技术领域

本发明涉及基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，属于电工技术领域。

背景技术

变电站是电力系统的重要组成部分，它的安全运行与否在很大程度上决定了系统能否安全稳定经济运行。故障信息综合分析的自动化水平的高低，决定了故障分析、故障排除、故障处理的能力和故障恢复的速度，直接影响到电网的经济安全运行情况。因此必须提升变电站故障分析的自动化水平。

变电站能够收集到全景数据，包括所有事故信息、告警信息、自诊断信息、辅助设备信息、保护运行参数、故障波形数据等。借助智能变电站IEC61850模型技术组建故障分析模型库，在变电站发生故障的情况下，在线对变电站的继电保护事件数据、定值信息，波形信息进行集中采集、分析、推理，进而快速推断出故障点和故障性质并提供画面动态展示、报告展示、故障暂态波形分析工具等辅助工具，以满足大检修、大运行体系中对变电站故障信息在线辅助分析和决策的要求。

文献一《基于专家系统的继电保护故障信息综合分析技术》(电力系统保护与控制2013年6月第41卷第12期)披露了一种以启动量数量作为设备是否发生一次故障的判断准则，在设定的时间段内收集信号进行故障推理。该判据过于简单，信号的推理严重依赖信号源的正确性，特别是发生信号误报或信号遗漏时，推理出正确的分析结果将变得异常困难。

文献二《电网故障信息系统中的故障分析与判断》(电力系统自动化2011年10月第35卷第19期)提出了一种基于保护动作行为模型及电网故障特征的数据融合方法，实现对继电保护动作事件、故障参数、故障波形等电网故障信息的汇总、分析与判断。该方法并未考虑保护运行参数，即保护定值和软压板状态对保护动作的影响，只是将信息汇总形成简单分析报告。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，能够自动收集故障所有信息并依托变电站全景数据进行自动综合分析，识别错误信号，对保护动作的正确性进行验证，最后推理得出故障分析报告，能够辅助调度人员快速、正确做出判断。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，包括以下几个步骤：

(1)依据IEC61850模型，将故障录波通道的保护元件与对应的保护动作、保护定值及压板相关联；用于步骤(8)中波形数据与保护运行参数相比较，对保护动作的合理性进行判断。

(2)依据继电保护装置提供的说明书，将所述继电保护装置产生的保护动作元件信号按主保护信号和后备保护信号进行归类；用于步骤(3)建立XML故障推理模型的一个输入源。

按正常的保护动作，主保护应该先动作，如果主保护没动作，而后备保护动作，是要分析原因的，所以在逻辑推理中这两种信号角色不一样，所以要加以区分。

(3)依据现有的变电站故障处理专家库，建立XML故障推理模型，得到主保护推理逻辑和后备保护推理逻辑；

XML故障推理模型:对专家库进行提炼，加入时间限制，事件发生顺序的逻辑，用于步骤(7)的推理。

(4)在线对所述继电保护装置运行产生的保护动作元件信号进行辨识，识别出主保护信号和后备保护信号，并输入到故障信息采集模块，驱动所述故障信息采集模块进行故障信息采集；

(5)所述故障信息采集模块在一个时间窗内，收集本次故障变电站所产生的所有信号，采集到的信号按SOE事件顺序排列，并作为输入源输入到XML故障推理模型识别模块；

(6)通过网络拓扑技术得到变电站所有一次设备的运行方式，获取该主保护或后备保护元件所保护的一次设备故障前的运行状态；如果一次设备故障前就不处于运行状态，终止本次故障推理；否则转向步骤(7)；

(7)依据XML故障推理模型中的主保护推理逻辑和后备保护推理逻辑推理得出(运用假定逻辑依次判定所产生的信号满足XML故障推理模型中的哪个模型，进而推理出故障类型)初步故障报告；

(8)启动所述故障信息采集模块采集继电保护定值、压板状态和故障波形数据，依据步骤(1)的关联逻辑进行相互验证，判断保护元件动作的正确性；

(9)根据以上故障推理生成最终的故障分析报告并存档。

步骤(1)中，关联的方法如下：

当所述保护元件为过流一段，则对应的所述保护动作为过流一段动作，对应的所述保护定值为过流一段定值和过流一段时限，对应的所述压板为过流一段软压板和过流一段硬压板。

步骤(5)中，所有信号包括事故信号、告警信号、断路器分合闸信号、辅助设备信号、保护定值和波形数据。

步骤(5)中，所述时间窗指的是从当前时间往后推移的一个时间片段，该时间参数可设置，默认6至8秒之间。

步骤(8)中，相互验证的方法如下：

如果保护元件对应的软压板或硬压板处于退出状态，而该保护元件在故障期间发生保护出口动作，则判定该保护元件误动作；

运用主保护或后备保护的保护定值和故障波形数据相应的模拟数据判断保护元件动作的正确性。

从故障波形数据中，检测保护元件启动时的电流电压瞬时值，利用步骤(1)的关联逻辑，与对应的保护定值进行比较，看电流电压的瞬时值是否在保护元件启动值之上，从而验证保护动作正确与否。

本发明利用主保护信号或后备保护信号驱动打开时间窗，收集本次故障期间所有故障信号，便于后期自动或人工故障分析；XML故障模型识别模块配置灵活、具有良好的开放性，可自由配置输入源和推理逻辑、兼容多种故障模型；本发明利用故障波形的丰富数据、结合保护压板状态和保护定值进行综合逻辑验证推理，验证保护动作的正确性，并生成故障报告，辅助调度人员快速、正确做出判断，采取相应措施，安全、快捷恢复电网运行。

附图说明

图1为基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，包括下列步骤：

(1)依据IEC61850模型，将故障录波通道动作元件与对应的保护动作事件、保护定值及压板相关联；

假如，故障录波通道动作元件为过流一段，对应的保护动作事件为过流一段动作，对应的保护定值为过流一段定值和过流一段时限，对应的压板为过流一段软压板和过流一段硬压板；

(2)依据继电保护装置提供的说明书，将继电保护装置产生的保护动作元件信号按“主保护信号”和“后备保护信号”进行归类。

(3)依据变电站故障处理专家库，建立基于XML的故障推理模型。以XML文件格式依据故障类型的不同定义不同的故障模版文件，描述不同类型保护事件及SOE信号之间的关联关系、推理逻辑、事件处理向导，建立主保护和后备保护的推理逻辑。

(4)在线对继电保护装置运行产生的保护动作元件信号进行辨识，识别出“主保护信号”和“后备保护信号”，并输入到故障信息采集模块，驱动“故障信息采集模块”进行故障信息采集。

(5)启动“障信息采集模块”，在特定的时间窗内，收集本次故障变电站所产生的所有信号。采集到的信号队列按SOE事件顺序排列，并作为输入源输入到XML故障模型识别模块；

“故障信息采集模块”指的是当有保护元件动作时，模块自动收集变电站一个时间窗内的全景数据，即系统所能采集到的所有信号，包括事故信号、告警信号、断路器分合闸信号、辅助设备信号、保护定值，波形数据等。

时间窗指的是从当前时间往后推移的一个时间片段，该时间参数可设置，默认6至8秒之间；

(6)通过网络拓扑技术得到变电站所有一次设备的运行方式，获取该主保护或后备保护元件所保护的一次设备故障前的运行状态。如果一次设备故障前就不处于运行状态，终止本次故障推理。

(7)依据XML故障推理模型中的主保护和后备保护故障逻辑推理得出初步的故障结论。

如“线路A相永久故障，重合失败”，XML故障推理模型中定义了故障推理的所有条件、动作顺序和时间间隔要求。

线路保护(主保护或后备保护)A相跳闸动作信号；

线路开关A相分闸信号；

线路开关重合闸动作信号；

线路开关A相合闸信号；

线路保护A、B、C相跳闸动作信号或保护永跳信号，动作时间要在重合闸整组复归时间之后；

线路三相开关分闸信号。

(8)启动“故障信息采集模块”采集继电保护定值、压板和故障波形数据。验证保护元件的动作的正确性：

如果保护元件对应的软压板或硬压板中的任何一个处于退出状态，而该保护元件在故障期间发生保护出口动作，则判定该保护元件误动作。

运用主保护或后备保护的运行定值和波形数据相应的模拟数据判断保护动作的正确性；检测保护动作元件启动时的电流电压瞬时值，与对应的保护定值进行比较，验证保护元件启动的正确性。

(9)根据以上故障推理生成故障分析报告并存档。

从图1可以看出，系统对变电站运行产生的信号进行辨识①、②，判断是否为主保护信号或后备保护信号，启动故障信息采集模块③，在一个特定时间窗内收集本次故障变电站产生所有信号。时间窗指的是从当前时间往后推移的一个时间片段，该时间参数可设置，默认6～8秒之间。模块③采集到的信号队列按SOE事件顺序排列，作为输入源输入到XML故障推理模型模块⑥。网络拓扑模块④根据该主保护或后备保护元件所保护的一次设备故障前的运行状态，确认该一次设备处于运行状态，否则终止本次故障推理⑤。利用故障推理模块⑥中的主保护和后备保护故障逻辑推理得出初步故障结论⑦。

之后，启动故障信息采集模块召唤继电保护运行定值、压板和故障波形⑧。运用保护压板的投退、主后备保护的运行定值与波形数据进行相互验证，判断保护元件动作的正确性⑨。最后，根据以上故障推理生成最终的故障分析报告并存档⑩。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)依据IEC61850模型，将故障录波通道的保护元件与对应的保护动作、保护定值及压板相关联；

(2)依据继电保护装置提供的说明书，将所述继电保护装置产生的保护动作元件信号按主保护信号和后备保护信号进行归类；

(3)依据变电站故障处理专家库，建立XML故障推理模型，得到主保护推理逻辑和后备保护推理逻辑；

(4)在线对所述继电保护装置运行产生的保护动作元件信号进行辨识，识别出主保护信号和后备保护信号，并输入到故障信息采集模块，驱动所述故障信息采集模块进行故障信息采集；

(5)所述故障信息采集模块在一个时间窗内，收集本次故障变电站所产生的所有信号，采集到的信号按SOE事件顺序排列，并作为输入源输入到XML故障推理模型识别模块；

(6)通过网络拓扑技术得到变电站所有一次设备的运行方式，获取该主保护或后备保护元件所保护的一次设备故障前的运行状态；如果一次设备故障前就不处于运行状态，终止本次故障推理；否则转向步骤(7)；

(7)依据XML故障推理模型中的主保护推理逻辑和后备保护推理逻辑推理得出初步故障报告；

(8)启动所述故障信息采集模块采集继电保护定值、压板状态和故障波形数据，依据步骤(1)的关联逻辑进行相互验证，判断保护元件动作的正确性；

(9)根据以上故障推理生成最终的故障分析报告并存档。

2.根据权利要求1所述的基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，其特征在于，

步骤(1)中，关联的方法如下：

当所述保护元件为过流一段，则对应的所述保护动作为过流一段动作，对应的所述保护定值为过流一段定值和过流一段时限，对应的所述压板为过流一段软压板和过流一段硬压板。

3.根据权利要求1所述的基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，其特征在于，

步骤(5)中，所有信号包括事故信号、告警信号、断路器分合闸信号、辅助设备信号、保护定值和波形数据。

4.根据权利要求1所述的基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，其特征在于，

步骤(5)中，所述时间窗指的是从当前时间往后推移的一个时间片段，该时间参数可设置，默认6至8秒之间。

5.根据权利要求1所述的基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，其特征在于，

步骤(8)中，相互验证的方法如下：

如果保护元件对应的软压板或硬压板处于退出状态，而该保护元件在故障期间发生保护出口动作，则判定该保护元件误动作；

运用主保护或后备保护的保护定值和故障波形数据相应的模拟数据判断保护元件动作的正确性。

6.根据权利要求5所述的基于变电站全景数据的故障自动综合分析方法，其特征在于，

从故障波形数据中，检测保护元件启动时的电流电压瞬时值，利用步骤(1)的关联逻辑，与对应的保护定值进行比较，看电流电压的瞬时值是否在保护元件启动值之上，从而验证保护动作正确与否。