CN105871645B - 电网故障信息自动采集与发布装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电网故障信息自动采集与发布装置，包括：中央处理器、遥信采集模块、逻辑判断模块、遥测采集模块、故障信息输出模块、通信接口；通过遥信采集模块实时采集调度自动化系统内的遥信信号，通过遥测采集模块实时采集调度自动化系统内的遥测信号，并通过逻辑判断模块对采集的信息进行分析；当电网系统发生故障时，中央处理器将采集的信息与逻辑判断模块设定的判据进行比较，以确定是否确实发生电网故障；并通过遥测采集模块，对故障设备遥测量与设备当前状态进行返校，返校正确后由故障信息输出模块将具体故障信息通过通信接口推送至调控日志系统。本装置可大减少调控员事故处理时间，提高调控员事故处理效率。

Description

电网故障信息自动采集与发布装置
技术领域
本发明涉及电路系统自动化领域，尤其是一种电网故障信息采集发布装置。
背景技术
我国目前当电力系统发生故障时，相关设备故障信号及保护动作信号会上送至调控中心调度自动化系统（EMS系统），调控员通过人工识别分析调度自动化系统内相关告警信号，将人工将事故信息录入调控日志系统（OMS系统）。
当发生恶劣天气或地质灾害时，电网往往会伴随大量的异常以及事故，此时调度自动化系统内会有大量的事故信号、异常信号、遥测变化信息，通过人工逐一对信号进行分析识别并录入调控日志系统，耗时较长、智能化程度较低、并大大降低调控员事故处理效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种电网故障信息自动采集与发布装置，实现对调度自动化系统内电网设备故障信息自动分析识别，并自动将相关故障记录推送录入调控日志系统，大大减少调控员事故处理时间，提高调控员事故处理效率。本发明采用的技术方案是：
一种电网故障信息自动采集与发布装置，包括：中央处理器、遥信采集模块、逻辑判断模块、遥测采集模块、故障信息输出模块、通信接口；
遥信采集模块与遥测采集模块通过通信接口连接调度自动化系统；故障信息输出模块通过通信接口连接调控日志系统；
通过遥信采集模块实时采集调度自动化系统内的遥信信号，通过遥测采集模块实时采集调度自动化系统内的遥测信号，并通过逻辑判断模块对采集的信息进行分析；当电网系统发生故障时，中央处理器将采集的信息与逻辑判断模块设定的判据进行比较，以确定是否确实发生电网故障；并通过遥测采集模块，对故障设备遥测量与设备当前状态进行返校，返校正确后由故障信息输出模块将具体故障信息通过通信接口推送至调控日志系统。
具体地，
当发生线路故障时，遥信采集模块收到调度自动化系统内的线路开关变位信号后，分析判断该变位开关所在间隔是否对应存在变位开关所在线路的线路保护动作信号，如果线路开关变位信号表示该开关由合闸位置变位为分闸位置且同时伴有变位开关所在线路的线路保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围内收到了事故总信号、线路开关变位信号和变位开关所在线路的线路保护动作信号，则判断为线路跳闸故障；
然后通过遥信信号判断变位开关重合闸是否成功：当遥信采集模块收到调度自动化系统内的重合闸出口信号，且再次收到的线路开关变位信号表示变位开关为分闸-合闸状态则重合闸成功；如收到重合闸出口信号，且再次收到的线路开关变位信号表示变位开关为分闸-合闸-分闸状态则重合不成功；
当分析识别线路故障信息后，对当前线路状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；如果返校一致，则通过故障信息输出模块将线路故障信息的记录内容输出至调控日志系统，如果返校不一致，则不输出相关记录内容。
进一步地，发生线路故障时的返校具体包括：
当线路重合成功时，遥测信息表示线路上存在电流显示且线路电压等于线路所在母线电压则返校一致；
当线路重合不成功时，线路上的电压与电流均为零则返校一致。
进一步地，线路故障信息的记录内容包括：线路故障发生时间、电压等级、变电站名称、具体线路名称、开关跳闸情况、保护动作情况；保护动作情况中包含线路保护动作情况、重合成功或不成功的情况。
具体地，
当发生母线故障时，母线保护动作信号及母线上所接所有开关跳闸变位信号均上传至调度自动化系统；遥信采集模块收到调度自动化系统内的母线上所接开关跳闸变位信号后，分析判断母线上所接变位开关所在间隔是否对应有变位开关所在母线的母线保护动作信号，如果开关跳闸变位信号表示母线上所接开关由合闸位置变位为分闸位置，同时伴有变位开关所在母线的母线保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围内收到了事故总信号、母线上所接开关跳闸变位信号和变位开关所在母线的母线保护动作信号，则判断为母线跳闸故障；
当分析识别母线故障信息后，对当前母线状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；如果返校一致，则通过故障信息输出模块将母线故障信息的记录内容输出至调控日志系统，如果返校不一致，则不输出相关记录内容。
进一步地，发生母线故障时的返校具体包括：
母线电压遥测量Ua、Ub、Uc相电压均为零则返校一致。
进一步地，母线故障信息的记录内容包括：母线故障发生时间、电压等级、变电站名称、开关跳闸情况、母线保护动作情况。
具体地，
当发生主变故障时，主变保护动作信号及主变各侧开关跳闸变位信号均上传至调度自动化系统；遥信采集模块收到调度自动化系统内的主变的开关跳闸变位信号后，分析判断主变的变位开关所在间隔是否对应有变位开关所在侧的主变保护动作信号，如果主变的开关跳闸信号表示主变一侧或多侧的开关由合闸位置变位为分闸位置，同时伴有主变相应侧的主变保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围内收到了事故总信号、主变一侧或多侧的开关跳闸信号和主变相应侧的主变保护动作信号，则判断为主变跳闸故障；
当分析识别主变故障信息后，对当前主变状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；如果返校一致，则通过故障信息输出模块将主变故障信息的记录内容输出至调控日志系统，如果返校不一致，则不输出相关记录内容。
进一步地，发生主变故障时的返校具体包括：
主变有功功率P、无功功率Q遥测量均为零则返校一致。
进一步地，主变故障信息的记录内容包括：主变故障发生时间、电压等级、变电站名称、开关跳闸情况、主变保护动作情况。
本发明的优点在于：通过该电网故障信息自动采集与发布装置，将故障信息由目前的“人工分析录入型”上升为“全自动智能型”，实现对调度自动化系统内电网设备故障信息自动分析识别，并自动将相关信号推送录入调控日志系统，大大减少调控员事故处理时间，提高调控员事故处理效率。
1）本装置与调度自动化系统、调控日志系统相互独立，只需通过通信接口交互信息。
2）适用范围广（适用于所有电网故障），方便操作、维护。
3）减少人工干预，实现全自动智能化，大幅提高工作效率及事故处理效率。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
图2为本发明实施例变电站示意图。
图3为本发明的各模块工作流程图。
图4a为本发明的发生线路故障时故障逻辑判断示意图。
图4b为本发明的发生线路故障时返校示意图。
图5a为本发明的发生母线故障时故障逻辑判断示意图。
图5b为本发明的发生母线故障时返校示意图。
图6a为本发明的发生主变故障时故障逻辑判断示意图。
图6b为本发明的发生主变故障时返校示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提出的电网故障信息自动采集与发布装置，如图1所示，包括：中央处理器1、遥信采集模块2、逻辑判断模块3、遥测采集模块4、故障信息输出模块5、通信接口6；其中通信接口6采用基于IEC61970/61968的信息交互总线；遥信采集模块与遥测采集模块通过通信接口连接调度自动化系统；故障信息输出模块通过通信接口连接调控日志系统；
电网系统以如图2所示的一个变电站为例进行说明，图2为变电站主要接线图，设备包含了母线、线路、主变、开关等；
母线如图2中的正母和副母所示；线路如图2中的美津765线、美杨369线等所示；主变如图2中的#1主变、#2主变所示；主变指主变压器；图2中的开关采用小矩形表示，实心的小矩形表示合闸状态的开关，空心的小矩形表示分闸状态的开关，线路上的开关以其所在线路的名字命名，如美津765线上的美津765开关；图2中的雷电符号表示设备故障，如故障K1～K5；
在变电站内，每个设备都有对应的继电保护装置，当设备发生故障时，相应设备的继电保护装置动作，跳开设备对应的开关，同时相应的保护动作信号及开关变位信号均能上送至调控中心调度自动化系统（EMS）；
电力系统中有大量不同类型的电力设备，本发明主要以电力系统最常见的线路故障、母线故障以及主变故障进行信号采集研究。
上送至调度自动化系统内的遥信信号包括事故总信号、保护动作信号和开关变位信号；
事故总信号包含了变电站全站事故总信号以及间隔事故总信号，正常当电网发生事故时，全站事故总信号和间隔事故总信号均能正常发信；全站事故总信息包含电压等级，变电站名称等信息（例：220kV 甲变电站事故总），间隔事故总包含电压等级，变电站名称，设备间隔名称等信息（例220kV甲变电站 110kV某某开关间隔事故总）；本文中的间隔是指电网中某两点之间的区段，比如美津765开关所在的间隔就是110kv正母与美津765线连接点至美津765线上零号杆塔（该线路上第一个杆塔）之间的区段；
保护动作信号包含了各种类型电力设备的继电保护动作信号，主要包含电压等级、变电站名称、设备间隔名称等信息；保护动作信号主要分为主变保护动作信号（主变差动保护、主变重瓦斯保护、主变后备保护等）、线路保护动作信号（线路主保护、线路后备保护、重合闸等）、母线保护动作信号（母线差动保护等）等主要设备保护信号。（例：220kV甲变电站1号主变差动保护出口）。
开关变位信号包含了电力系统内开关分合闸状态的变化。包含了电压等级、变电站名称、设备名称等信息（例：220kV甲变电站110kV某某开关分闸）。
电网正常运行时，除设备操作外，不会有开关分合闸变位信号。
如图3所示，正常运行情况下，通过遥信采集模块实时采集调度自动化系统内的遥信信号，通过遥测采集模块实时采集调度自动化系统内的遥测信号，并通过逻辑判断模块对采集的信息进行分析；当电网系统发生故障时，中央处理器将采集的信息与逻辑判断模块设定的判据进行比较，以确定是否确实发生电网故障；并通过遥测采集模块，对故障设备遥测量与设备当前状态进行返校，返校正确后由故障信息输出模块将具体故障信息通过通信接口推送至调控日志系统。
（一）当发生线路故障时，如图2中的故障K1～K4所示；线路故障逻辑判断和返校如图4a和图4b所示；
当发生线路故障时，变电站现场对应线路的继电保护动作（线路主保护、线路后备保护等），跳开对应线路开关，同时线路保护动作信号及线路开关变位信号上传至调度自动化系统（EMS）。
当遥信采集模块收到调度自动化系统内遥信变位告警表中的线路开关变位信号后（对应线路开关从合闸位置到分闸位置），分析判断该变位开关所在间隔是否对应存在变位开关所在线路的线路保护动作信号，如果线路开关变位信号表示该开关由合闸位置变位为分闸位置且同时伴有变位开关所在线路的线路保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围（比如10秒）内收到了事故总信号、线路开关变位信号和变位开关所在线路的线路保护动作信号，则判断为线路跳闸故障；
然后通过遥信信号判断变位开关重合闸是否成功：继电保护装置将自动进行线路开关的重合闸，且向调度自动化系统发出重合闸出口信号，当遥信采集模块收到调度自动化系统内的重合闸出口信号，且再次收到的线路开关变位信号表示变位开关为分闸-合闸状态则重合闸成功；如收到重合闸出口信号，且再次收到的线路开关变位信号表示变位开关为分闸-合闸-分闸状态则重合不成功；
当分析识别线路故障信息后，对当前线路状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；当线路重合成功时，遥测信息表示线路上存在电流显示且线路电压等于线路所在母线电压则返校一致；当线路重合不成功时，线路上的电压与电流均为零则返校一致；如果返校一致，则通过故障信息输出模块将线路故障信息的记录内容输出至调控日志系统，如果返校不一致，则不输出相关记录内容。
线路故障信息的记录内容包括：线路故障发生时间、电压等级、变电站名称、具体线路名称、开关跳闸情况、保护动作情况等；例：2016年X月XX日 16：00 220kV甲变电站110kV美津765线路保护动作，开关跳闸，重合成功（重合不成）。
（二）当发生母线故障时，母线故障逻辑判断和返校如图5a和图5b所示；
当发生母线故障时，变电站内故障母线继电保护动作（母线差动保护动作），跳开该母线上所接所有开关。同时母线保护动作信号及母线上所接所有开关跳闸变位信号均上传至调度自动化系统（EMS）；当本发明的遥信采集模块收到调度自动化系统内的母线上所接开关跳闸变位信号后，分析判断母线上所接变位开关所在间隔是否对应有变位开关所在母线的母线保护动作信号，如果开关跳闸变位信号表示母线上所接开关由合闸位置变位为分闸位置，同时伴有变位开关所在母线的母线保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围（比如10秒）内收到了事故总信号、母线上所接开关跳闸变位信号和变位开关所在母线的母线保护动作信号，则判断为母线跳闸故障；
当分析识别母线故障信息后，对当前母线状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；当母线跳闸时，该母线电压遥测量Ua、Ub、Uc相电压应均为零，则表示返校一致。如果返校一致，则通过故障信息输出模块将母线故障信息的记录内容输出至调控日志系统（OMS），如果返校不一致，存在设备误发信可能，则不输出相关记录内容。
母线故障信息的记录内容包括：母线故障发生时间、电压等级、变电站名称、开关跳闸情况、母线保护动作情况等。例2016年X月XX日 16：00 220kV甲变电站 110kV母差保护动作，110kV美津765、1号主变110kV侧701开关跳闸（该母线上所有运行开关）。
（三）当发生主变故障时，如图2中的故障K5所示；主变故障逻辑判断和返校如图6a和图6b所示；
当发生主变故障时，变电站内故障主变继电保护动作（主变差动保护、主变重瓦斯保护、主变后备保护等），跳开该主变各侧开关（如开关2502、702、302）。同时主变保护动作信号及主变各侧开关跳闸变位信号均上传至调度自动化系统（EMS）。当本发明的遥信采集模块收到调度自动化系统内的主变的开关跳闸变位信号后，分析判断主变的变位开关所在间隔是否对应有变位开关所在侧的主变保护动作信号，如果主变的开关跳闸信号表示主变一侧或多侧的开关由合闸位置变位为分闸位置，同时伴有主变相应侧的主变保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围内收到了事故总信号、主变一侧或多侧的开关跳闸信号和主变相应侧的主变保护动作信号，则判断为主变跳闸故障；
当分析识别主变故障信息后，对当前主变状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；当主变跳闸时，该主变有功功率P、无功功率Q遥测量应均为零。如果返校一致，则通过故障信息输出模块将主变故障信息的记录内容输出至调控日志系统，如果返校不一致，存在设备误发信可能，则不输出相关记录内容。
主变故障信息的记录内容包括主变故障发生时间、电压等级、变电站名称、开关跳闸情况、主变保护动作情况等。例2016年X月XX日 16：00 220kV甲变电站 2号主变保护动作，2号主变220kV侧2502、2号主变110kV侧702、2号主变35kV侧302开关跳闸（该主变各侧开关）。

Claims (9)

1.一种电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，包括：中央处理器、遥信采集模块、逻辑判断模块、遥测采集模块、故障信息输出模块、通信接口；
遥信采集模块与遥测采集模块通过通信接口连接调度自动化系统；故障信息输出模块通过通信接口连接调控日志系统；
通过遥信采集模块实时采集调度自动化系统内的遥信信号，通过遥测采集模块实时采集调度自动化系统内的遥测信号，并通过逻辑判断模块对采集的信息进行分析；当电网系统发生故障时，中央处理器将采集的信息与逻辑判断模块设定的判据进行比较，以确定是否确实发生电网故障；并通过遥测采集模块，对故障设备遥测量与设备当前状态进行返校，返校正确后由故障信息输出模块将具体故障信息通过通信接口推送至调控日志系统；
当发生线路故障时，遥信采集模块收到调度自动化系统内的线路开关变位信号后，分析判断该变位开关所在间隔是否对应存在变位开关所在线路的线路保护动作信号，如果线路开关变位信号表示该开关由合闸位置变位为分闸位置且同时伴有变位开关所在线路的线路保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围内收到了事故总信号、线路开关变位信号和变位开关所在线路的线路保护动作信号，则判断为线路跳闸故障；
然后通过遥信信号判断变位开关重合闸是否成功：当遥信采集模块收到调度自动化系统内的重合闸出口信号，且再次收到的线路开关变位信号表示变位开关为分闸-合闸状态则重合闸成功；如收到重合闸出口信号，且再次收到的线路开关变位信号表示变位开关为分闸-合闸-分闸状态则重合不成功；
当分析识别线路故障信息后，对当前线路状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；如果返校一致，则通过故障信息输出模块将线路故障信息的记录内容输出至调控日志系统，如果返校不一致，则不输出相关记录内容。
2.如权利要求1所示的电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，
发生线路故障时的返校具体包括：
当线路重合成功时，遥测信息表示线路上存在电流显示且线路电压等于线路所在母线电压则返校一致；
当线路重合不成功时，线路上的电压与电流均为零则返校一致。
3.如权利要求1所示的电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，
线路故障信息的记录内容包括：线路故障发生时间、电压等级、变电站名称、具体线路名称、开关跳闸情况、保护动作情况；保护动作情况中包含线路保护动作情况、重合成功或不成功的情况。
4.如权利要求1所示的电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，
当发生母线故障时，母线保护动作信号及母线上所接所有开关跳闸变位信号均上传至调度自动化系统；遥信采集模块收到调度自动化系统内的母线上所接开关跳闸变位信号后，分析判断母线上所接变位开关所在间隔是否对应有变位开关所在母线的母线保护动作信号，如果开关跳闸变位信号表示母线上所接开关由合闸位置变位为分闸位置，同时伴有变位开关所在母线的母线保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围内收到了事故总信号、母线上所接开关跳闸变位信号和变位开关所在母线的母线保护动作信号，则判断为母线跳闸故障；
当分析识别母线故障信息后，对当前母线状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；如果返校一致，则通过故障信息输出模块将母线故障信息的记录内容输出至调控日志系统，如果返校不一致，则不输出相关记录内容。
5.如权利要求4所示的电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，
发生母线故障时的返校具体包括：
母线电压遥测量Ua、Ub、Uc相电压均为零则返校一致。
6.如权利要求4所示的电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，
母线故障信息的记录内容包括：母线故障发生时间、电压等级、变电站名称、开关跳闸情况、母线保护动作情况。
7.如权利要求1所示的电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，
当发生主变故障时，主变保护动作信号及主变各侧开关跳闸变位信号均上传至调度自动化系统；遥信采集模块收到调度自动化系统内的主变的开关跳闸变位信号后，分析判断主变的变位开关所在间隔是否对应有变位开关所在侧的主变保护动作信号，如果主变的开关跳闸信号表示主变一侧或多侧的开关由合闸位置变位为分闸位置，同时伴有主变相应侧的主变保护动作信号，且遥信采集模块在设定时间范围内收到了事故总信号、主变一侧或多侧的开关跳闸信号和主变相应侧的主变保护动作信号，则判断为主变跳闸故障；
当分析识别主变故障信息后，对当前主变状态与通过遥测信号得到的遥测信息进行返校比对；如果返校一致，则通过故障信息输出模块将主变故障信息的记录内容输出至调控日志系统，如果返校不一致，则不输出相关记录内容。
8.如权利要求7所示的电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，
发生主变故障时的返校具体包括：
主变有功功率P、无功功率Q遥测量均为零则返校一致。
9.如权利要求7所示的电网故障信息自动采集与发布装置，其特征在于，
主变故障信息的记录内容包括：主变故障发生时间、电压等级、变电站名称、开关跳闸情况、主变保护动作情况。
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