CN109298361B - 基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法 - Google Patents
基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，包括：获取暂态录波型故障指示器录波文件；对录波波形W1前3个工频周期进行相位分析，并对不满足相位要求的录波波形进行反相处理，重新形成录波波形W2；分别计算W2中A、B、C三相电压与电流的相位差值：Pha、Phb、Phc，判断Pha、Phb、Phc大小是否属于[0°，25°]区间，若属于，则转至步骤4；若不属于，将不满足相位要求的电流波形反相，并同步更新录波波形W2，再次判断Pha、Phb、Phc大小是否属于[0°，25°]区间，若属于，则转至步骤4；基于更新后的录波波形W2中的三相电流重新计算并更新该更新后的录波波形W2的零序电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，属于电力系统配电自动化技术领域。
背景技术
暂态录波型故障指示器是安装于配电线路上，用于监测线路场强、电流，并在故障时刻进行录波的装置。配电自动化有选择性地接收故障指示器的录波文件，并对同一变电站下的录波文件进行故障分析，为电网运维人员提供决策支持。
暂态录波型故障指示器由三个采集单元、一个汇集单元组成，三个采集单元分别装在A、B、C三相线路上，汇集单元装在电线杆上，采集单元与汇集单元间通过无线通信，汇集单元与间通过无线公网通信。采集单元应按统一的潮流方向进行安装，流过采集单元的电流方向应与场强方向正相关。采集单元安装方向反向，会导致录波反向，影响的正常分析。
现有的基于暂态录波型故障指示器的故障分析技术直接对接收的故障指示器波形进行分析，不进行波形方向正确性的预判或预处理，影响分析的准确性和可信度。因此，如何对故障指示器录波波形进行预处理，规避现场施工人员将故障指示器采集单元安装反相造成的波形错乱等问题，对提升配电自动化系统应用及运维管理水平具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提出一种基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，包括以下步骤：
步骤1、获取暂态录波型故障指示器录波文件；
步骤2、对录波波形W1前3个工频周期进行相位分析，并对不满足相位要求的录波波形进行反相处理，重新形成录波波形W2；
步骤3、分别计算W2中A、B、C三相电压与电流的相位差值：Pha、Phb、Phc，判断 Pha、Phb、Phc大小是否属于[0°，25°]区间，若属于，则转至步骤4；
步骤4、基于更新后的录波波形W2中的三相电流重新计算并更新该更新后的录波波形W2的零序电流。
进一步地，所述步骤3中，A、B、C三相电流均正确或均需反向。这是由于配电网功率因数要求在0.9以上，且配电网负载偏感性，即电流滞后电压不超过 arccos0.9(rad)＝25°，因此，当W2中A、B、C三相电压与电流的相位差值Pha、Phb、Phc 不属于[0°，25°]区间内时，将不满足相位要求的电流波形反相，若反相后，Pha、Phb、 Phc仍不属于[0°，25°]区间内，则认为录波波形W2无效。
优选地，所述步骤1中，获取的暂态录波型故障指示器录波文件为comtrade99标准格式的文件，文件中共有8个通道的波形，分别是：A相电压、B相电压、C相电压、零序电压、A相电流、B相电流、C相电流、零序电流。具体地，电流为配电线路故障指示器采集单元安装处的实际电流；电压为配电线路故障指示器采集单元安装处场强的感应值，其与线路电压线性正相关，可用来反映线路电压的相对大小。
优选地，所述步骤2中，对录波波形W1前3个工频周期的稳态波形进行相位分析，所述工频周期为20ms，判断A、B、C三相电流是否满足：A相相位超前B相相位120°且 B相相位超前C相相位120°，若不满足，则将不满足相位要求的那一相电流波形反相，三相电流波形中只需调整一相。
优选地，所述步骤3还包括，若判断Pha、Phb、Phc大小不属于[0°，25°]区间，则将不满足相位要求的电流波形反相，并同步更新录波波形W2，再次判断Pha、Phb、Phc 大小是否属于[0°，25°]区间，若属于，则转至步骤4；若Pha、Phb、Phc仍不属于[0°， 25°]区间，则认为录波波形W2无效，返回步骤1。
优选地，所述步骤4中，基于更新后的录波波形W2中的三相电流重新计算并更新该更新后的录波波形W2的零序电流，其计算方法为：
其中，Ia、Ib、 Ic分别为A、B、C三相电流。
优选地，预处理后的录波波形用于后续故障分析。
优选地，经预处理后的录波波形均具有相同的正方向。这样使得在对预处理后的录波波形W2进行后续故障分析时，规避了现场施工人员将故障指示器采集单元安装反相造成的波形错乱等问题。
一种基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理系统，包括：
采集单元，用于获取录波波形，并将获取的录波波形发送给相位分析单元；
相位分析单元，用于对接收的录波波形进行相位分析和比较，判断接收的录波波形是否满足相位要求；
第一反相处理单元，与所述相位分析单元连接，用于对录波波形中不满足相位要求的电流波形进行反相处理，重新形成录波波形；
第一相位差判断单元，用于接收所述相位分析单元中满足相位要求的录波波形和所述第一反相处理单元中重新形成的录波波形；并判断接收的录波波形中A、B、C三相电压与电流相位差值Pha、Phb、Phc的大小是否属于[0°，25°]区间；
零序电流计算单元，与所述第一相位差判断单元连接，用于接收Pha、Phb、Phc大小属于[0°，25°]区间的录波波形，并计算、更新接收的录波波形中的零序电流。
优选地，还包括，第二反相处理单元，与所述第一相位差判断单元连接，用于对Pha、 Phb、Phc的大小不属于属于[0°，25°]区间的录波波形进行反相处理；
第二相位差判断单元，判断由所述第二反相处理单元处理后的录波波形的Pha、Phb、 Phc大小是否属于[0°，25°]区间；若属于，则将处理后的录波波形发送至所述零序电流计算单元。
优选地，所述零序电流计算单元根据下式计算零序电流，
I0＝1/3(Ia+Ib+Ic)，
其中，Ia、Ib、Ic分别为A、B、C三相电流。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明的方法对接收到的暂态录波型故障指示器的录波波形进行预处理，避免了因故障指示器安装反相造成的录波波形错乱等问题，提升了故障分析的准确性和可信度，对配电自动化系统应用及运维管理水平提升具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供的基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，利用配电自动化对故障指示器录波波形进行预处理。如图1所示，具体过程如下：
步骤1、获取暂态录波型故障指示器录波文件；其中，获取的暂态录波型故障指示器录波文件为comtrade99标准格式的文件，文件中共有8个通道的波形，分别是：A相电压、B相电压、C相电压、零序电压、A相电流、B相电流、C相电流、零序电流；电流为配电线路故障指示器采集单元安装处的实际电流；电压为配电线路故障指示器采集单元安装处场强的感应值，其与线路电压线性正相关，可用来反映线路电压的相对大小；
步骤2、对录波波形W1前3个工频周期进行相位分析，所述工频周期为20ms，判断A、B、C三相电流是否满足：A相相位超前B相相位120°且B相相位超前C相相位120°，若不满足，将不满足相位要求的那一相电流波形反相，重新形成录波波形W2；其中，三相电流波形中只需调整一相；
步骤3、分别计算W2中A、B、C三相电压与电流的相位差值：Pha、Phb、Phc，判断 Pha、Phb、Phc大小是否属于[0°，25°]区间，若属于，则转至步骤4；若不属于，则将不满足相位要求的电流波形反相，并同步更新录波波形W2，再次判断Pha、Phb、Phc大小是否属于[0°，25°]区间，若属于，则转至步骤4；若反相后，Pha、Phb、Phc仍不属于[0°，25°]区间，则认为录波波形W2无效，返回步骤1；
步骤4、基于更新后的录波波形W2中的三相电流重新计算并更新该更新后的录波波形W2的零序电流，其中，其计算方法为：
其中，Ia、Ib、Ic分别为A、B、C三相电流。
其中，由于配电网功率因数要求在0.9以上，且配电网负载偏感性，即电流滞后电压不超过arccos0.9(rad)＝25°，因此将相位差值的区间设定为[0°，25°]，当W2中A、B、 C三相电压与电流的相位差值Pha、Phb、Phc不属于[0°，25°]区间内时，将不满足相位要求的电流波形反相，若反相后，Pha、Phb、Phc仍不属于[0°，25°]区间内，则认为录波波形W2无效；当W2中A、B、C三相电压与电流的相位差值Pha、Phb、Phc属于[0°， 25°]区间内时，则得到预处理后的录波波形，预处理后的录波波形可用于后续的故障分析，经预处理后的录波波形W2均具有相同的正方向，这样使得在对预处理后的录波波形 W2进行后续故障分析时，规避了现场施工人员将故障指示器采集单元安装反相造成的波形错乱等问题。
作为另一种技术方案，本发明还提供一种基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理系统，包括：
采集单元，用于获取录波波形，并将获取的录波波形发送给相位分析单元；
相位分析单元，用于对接收的录波波形进行相位分析和比较，判断接收的录波波形是否满足相位要求；
第一反相处理单元，与所述相位分析单元连接，用于对录波波形中不满足相位要求的电流波形进行反相处理，重新形成录波波形；
第一相位差判断单元，用于接收所述相位分析单元中满足相位要求的录波波形和所述第一反相处理单元中重新形成的录波波形；并判断接收的录波波形中A、B、C三相电压与电流相位差值Pha、Phb、Phc的大小是否属于[0°，25°]区间；
零序电流计算单元，与所述第一相位差判断单元连接，用于接收Pha、Phb、Phc大小属于[0°，25°]区间的录波波形，并计算、更新接收的录波波形中的零序电流；
第二反相处理单元，与所述第一相位差判断单元连接，用于对Pha、Phb、Phc的大小不属于属于[0°，25°]区间的录波波形进行反相处理；
第二相位差判断单元，判断由所述第二反相处理单元处理后的录波波形的Pha、Phb、 Phc大小是否属于[0°，25°]区间；若属于，则将处理后的录波波形发送至所述零序电流计算单元。
具体地，所述零序电流计算单元根据下式计算零序电流，
I0＝1/3(Ia+Ib+Ic)，
其中，Ia、Ib、Ic分别为A、B、C三相电流。
采用该系统对录波波形的预处理过程与本发明前述的基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法实施例中记载的内容相似，可以相互参照理解。
具体地，本发明的预处理系统在进行预处理时，采集单元获取暂态录波型故障指示器录波文件，获取的录波文件为comtrade99标准格式的文件，文件中共有8个通道的波形，分别是：A相电压、B相电压、C相电压、零序电压、A相电流、B相电流、C相电流、零序电流；电流为配电线路故障指示器采集单元安装处的实际电流；电压为配电线路故障指示器采集单元安装处场强的感应值，其与线路电压线性正相关，可用来反映线路电压的相对大小，获取的各通道的录波波形输送至相位分析单元；
相位分析单元依次逐个对接收的录波波形的前3个工频周期进行相位分析，这里的工频周期为20ms，并比较判断正在分析中的录波波形的三相电流是否满足该预设条件；若不满足，则将该录波波形输送至第一反相处理单元进行反相处理，重新形成新的录波波形，第一反相处理单元将该重新形成的新的录波波形输送至第一相位差判断单元；
第一相位差判断单元对重新形成的录波波形中三相电压与电流的相位差值是否属于该预设区间进行判断，若属于，则基于重新形成的录波波形中的三相电流，零序电流计算单元重新计算并更新该重新形成的录波波形的零序电流；若不属于，则将该重新形成的录波波形输送至第二反相处理单元进行反相处理后输送至第二相位差判断单元，重新判断反相处理后的该重新形成的录波波形中三相电压与电流的相位差值是否属于预设区间，若属于，则零序电流计算单元重新计算并更新反相处理后的该重新形成的录波波形的零序电流。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (9)
1.基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获取暂态录波型故障指示器录波文件；
步骤2、对录波波形W1前3个工频周期进行相位分析，并对不满足相位要求的录波波形进行反相处理，重新形成录波波形W2；所述步骤2中，对录波波形W1前3个工频周期的稳态波形进行相位分析，所述工频周期为20ms，判断A、B、C三相电流是否满足：A相相位超前B相相位120°且B相相位超前C相相位120°，若不满足，则将不满足相位要求的那一相电流波形反相，三相电流波形中只需调整一相；
步骤3、分别计算W2中A、B、C三相电压与电流的相位差值：Pha、Phb、Phc，判断Pha、Phb、Phc大小是否属于[0°，25°]区间，若属于，则转至步骤4；
步骤4、基于更新后的录波波形W2中的三相电流重新计算并更新该更新后的录波波形W2的零序电流。
2.根据权利要求1所述的基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，其特征在于，所述步骤1中，获取的暂态录波型故障指示器录波文件为comtrade99标准格式的文件，文件中共有8个通道的波形，分别是：A相电压、B相电压、C相电压、零序电压、A相电流、B相电流、C相电流、零序电流。
3.根据权利要求1所述的基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，其特征在于，所述步骤3还包括，若判断Pha、Phb、Phc大小不属于[0°，25°]区间，则将不满足相位要求的电流波形反相，并同步更新录波波形W2，再次判断Pha、Phb、Phc大小是否属于[0°，25°]区间，若属于，则转至步骤4；若Pha、Phb、Phc仍不属于[0°，25°]区间，则认为录波波形W2无效，返回步骤1。
4.根据权利要求1所述的基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，其特征在于，所述步骤4中，基于更新后的录波波形W2中的三相电流重新计算并更新该更新后的录波波形W2的零序电流，其计算方法为：
其中，Ia、Ib、Ic分别为A、B、C三相电流。
5.根据权利要求1所述的基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，其特征在于，预处理后的录波波形用于后续故障分析。
6.根据权利要求4所述的基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理方法，其特征在于，经预处理后的录波波形均具有相同的正方向。
7.一种基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理系统，其特征在于，包括：
采集单元，用于获取录波波形，并将获取的录波波形发送给相位分析单元；
相位分析单元，用于对接收的录波波形进行相位分析和比较，判断接收的录波波形是否满足相位要求；相位分析单元依次逐个对接收的录波波形的前3个工频周期进行相位分析，这里的工频周期为20ms，并比较判断正在分析中的录波波形的三相电流是否满足该预设条件；若不满足，则将该录波波形输送至第一反相处理单元；
第一反相处理单元，与所述相位分析单元连接，用于对录波波形中不满足相位要求的电流波形进行反相处理，重新形成录波波形；
第一相位差判断单元，用于接收所述相位分析单元中满足相位要求的录波波形和所述第一反相处理单元中重新形成的录波波形；并判断接收的录波波形中A、B、C三相电压与电流相位差值Pha、Phb、Phc的大小是否属于[0°，25°]区间；
零序电流计算单元，与所述第一相位差判断单元连接，用于接收Pha、Phb、Phc大小属于[0°，25°]区间的录波波形，并计算、更新接收的录波波形中的零序电流。
8.根据权利要求7所述的一种基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理系统，其特征在于，还包括，第二反相处理单元，与所述第一相位差判断单元连接，用于对Pha、Phb、Phc的大小不属于属于[0°，25°]区间的录波波形进行反相处理；
第二相位差判断单元，判断由所述第二反相处理单元处理后的录波波形的Pha、Phb、Phc大小是否属于[0°，25°]区间；若属于，则将处理后的录波波形发送至所述零序电流计算单元。
9.根据权利要求7所述的一种基于暂态录波型故障指示器的故障分析预处理系统，其特征在于，所述零序电流计算单元根据下式计算零序电流，
I0＝1/3(Ia+Ib+Ic)，
其中，Ia、Ib、Ic分别为A、B、C三相电流。
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