CN109584103A - 一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，包括数据采集单元、数据整理单元、应用分析单元和故障发布单元，所述数据采集单元的输出端与数据整理单元的输入端连接，并且数据整理单元的输出端与应用分析单元的输入端连接，所述应用分析单元的输出端与故障发布单元的输入端连接，所述数据采集单元包括录波数据采集模块和电力数据网，本发明涉及电网技术领域。该电网故障快速反应和可靠决策支持系统，为继保人员的故障分析和定位提供快速可靠支持，实现了录波数据监视平台化、数据标准化、分析集约化和发布智能化，减少故障信息获取时间，提高电网事故处置效率，便于使用者进行使用，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及电网技术领域，具体为一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统。
背景技术
近年来，随着电网的快速发展，电网规模不断扩大，线路走廊日益密集，现有基于简化电网模型及单一测距方法的故障录波分析软件已不能满足实际工作需求，如何在复杂电网结构、运行方式变化等情况下，快速准确判断线路故障情况和保护动作的行为，从而为电网部门提供可靠的辅助决策，成为继保人员面临的新课题，社会经济发展对安全稳定供电的要求也越来越高。电网发生故障时，电网部门需要快速查找到故障源、判明故障原因并进行故障处理，尽快恢复供电以减少停电损失，现有的电网故障决策支持系统，存在以下不足：
1.电网故障反应慢，传统的滞后获取录波文件进行离线故障分析与测距的方式已不能满足电网日益发展的需要。
2.互感线路故障及跨线故障难以解决，故障线路和非故障线路之间的互感强弱、故障扰动量的大小将直接影响故障测量准确度，而市场上的多数录波分析软件采用的测距方法并没有考虑互感线路的情况。
3.故障信息多源异构，国内各个设备制造厂及制造厂内各研发小组按照各自对英文版规范的部分说明理解独立进行开发设计，导致各制造厂的多种型号的装置输出的录波格式数据文件参差不齐。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，解决了电网故障快速反应和可靠决策支持系统检测故障反应慢和电网故障处理效率低的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，包括数据采集单元、数据整理单元、应用分析单元和故障发布单元，所述数据采集单元的输出端与数据整理单元的输入端连接，并且数据整理单元的输出端与应用分析单元的输入端连接，所述应用分析单元的输出端与故障发布单元的输入端连接，所述数据采集单元包括录波数据采集模块和电力数据网，所述录波数据采集模块的输出端与电力数据网的输入端连接，所述数据整理单元包括数据格式转换模块和通道以及元件参数映射模块，所述数据格式转换模块的输出端与通道以及元件参数映射模块的输入端连接，所述应用分析单元包括故障测距模块和波形分析模块，所述波形分析模块的输出端与故障测距模块的输入端连接，所述故障发布单元包括Web服务器、云终端、APP客户端和短信发送模块，所述Web服务器的输出端与云终端的输入端连接，所述云终端与APP客户端之间实现双向连接，所述Web服务器的输出端与短信发送模块的输入端连接。
优选的，所述数据格式转换模块包括录波格式转换接口查询模块和录波格式转换接口函数模块。
优选的，所述波形分析模块包括工频量计算模块、测距接口设定模块、阻抗分析模块和其他分析模块。
优选的，所述故障测距模块包括单端测距模块、双端测距模块和四端测距模块。
优选的，所述通道以及元件参数映射模块包括通道及一次元件映射模块和COMTRADE数据文件处理模块。
优选的，所述COMTRADE数据文件处理模块的输出端与通道及一次元件映射模块的输入端连接。
优选的，所述APP客户端的信息可以通过移动终端登录后进行观看。
(三)有益效果
本发明提供了一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统。与现有技术相比具备以下有益效果：该电网故障快速反应和可靠决策支持系统，通过数据采集单元的输出端与数据整理单元的输入端连接，并且数据整理单元的输出端与应用分析单元的输入端连接，应用分析单元的输出端与故障发布单元的输入端连接，数据采集单元包括录波数据采集模块和电力数据网，录波数据采集模块的输出端与电力数据网的输入端连接，数据整理单元包括数据格式转换模块和通道以及元件参数映射模块，数据格式转换模块的输出端与通道以及元件参数映射模块的输入端连接，应用分析单元包括故障测距模块和波形分析模块，波形分析模块的输出端与故障测距模块的输入端连接，能够兼容并处理不同录波及继电保护装置数据，且融合了多种测距方法，可根据故障情况选取鲁棒性高的测距方法，不仅如此，还可以通过云发布为继保人员的故障分析和定位提供快速可靠支持，实现了录波数据监视平台化、数据标准化、分析集约化和发布智能化，减少故障信息获取时间，提高电网事故处置效率，便于使用者进行使用，实用性强。
附图说明
图1为本发明系统的结构原理框图；
图2为本发明数据格式转换模块的结构原理框图；
图3为本发明通道以及元件参数映射模块系统的结构原理框图；
图4为本发明波形分析模块系统的结构原理框图；
图5为本发明故障测距模块系统的结构原理框图；
图6为本发明应用分析单元的计算流程图。
图中，1数据采集单元、11录波数据采集模块、12电力数据网、2数据整理单元、21数据格式转换模块、211录波格式转换接口查询模块、212录波格式转换接口函数模块、22通道以及元件参数映射模块、221通道及一次元件映射模块、222COMTRADE数据文件处理模块、3应用分析单元、31故障测距模块、311单端测距模块、312双端测距模块、313四端测距模块、32波形分析模块、321工频量计算模块、322测距接口设定模块、323阻抗分析模块、324其他分析模块、4故障发布单元、41Web服务器、42云终端、43APP客户端、44短信发送模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明实施例提供一种技术方案：一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，包括数据采集单元1、数据整理单元2、应用分析单元3和故障发布单元4，数据采集单元1的输出端与数据整理单元2的输入端连接，并且数据整理单元2的输出端与应用分析单元3的输入端连接，应用分析单元3的输出端与故障发布单元4的输入端连接，数据采集单元1包括录波数据采集模块11和电力数据网12，所述录波数据采集模块11的输出端与电力数据网12的输入端连接，数据整理单元2包括数据格式转换模块21和通道以及元件参数映射模块22，通道以及元件参数映射模块22包括通道及一次元件映射模块221和COMTRADE数据文件处理模块222，COMTRADE数据文件处理模块222的输出端与通道及一次元件映射模块221的输入端连接，数据格式转换模块21的格式转换接口数据由设备制造厂提供，经过数据格式转换模块整合并统一调用，将各录波设备输出的原始数据转换成标准格式，这种处理方法可以降低应用功能和厂家自定义格式的耦合度，当有新的录波设备接入组网时，只需要将该录波设备的转换接口库加入其中，数据格式转换模块21包括录波格式转换接口查询模块211和录波格式转换接口函数模块212，数据格式转换模块21的输出端与通道以及元件参数映射模块22的输入端连接，应用分析单元3包括故障测距模块31和波形分析模块32，波形分析模块32的输出端与故障测距模块31的输入端连接，工频量计算模块321包括正序阻抗、正序导纳、零序阻抗、零序导纳以及多回互感线路之间的互感等，这些数据是电力系统潮流计算、短路计算、继电保护、自动化装置整定等其他分析计算的基础参数，通过工频量的分析后可进行测距接口设定，波形分析模块32包括工频量计算模块321、测距接口设定模块322、阻抗分析模块323和其他分析模块324，故障测距模块31包括单端测距模块311、双端测距模块312和四端测距模块313，测距接口设定模块322对于不同的故障情况，测距方法也不同，例如单端测量阻抗法鲁棒性很强，可在仅有单侧数据时提供粗糙测距结果，在双端数据齐全的情况下，采用基于修正型线路模型的序电压分布分式型测距方法，为做合理比对校验，保留了多种测距方法，每一种故障测距方法都有其自身的优点，也都有其适用的范围，测距接口设定根据故障情况选取测距方法，单端测距模块311是利用线路一侧的电压和电流以及必要的系统参数来计算故障点位置，本系统中应用了测量阻抗法、解微分方程法、电流相位修正法、高阻抗接地故障的单端测距法，这些算法受到功率角、CT饱和、过渡电阻、系统运行方式以及线路长度等诸多因素的影响，应依据鲁棒性选取测距方法，在故障选相正确的前提下，相对误差不大于10％(CT饱和10％的容许误差)的算法，双端测距模块312方法利用了故障线路两侧的录波数据，测距精度相对于单端更高，但双端线路的信息中，很多是相关或者冗余的，经过多方实验，在各种故障情况下采取不同的双端测距方法，最终选取基于两端推算的故障点电压幅值相等的改进式序电压分布迭代法，这种方法仅需两端故障后电压电流稳态量，不需两端同步，易于工程实现，在本系统应用中对该方法改进之处在于：采用参数修正的Ⅱ型线路模型代替分布参数线路模型，所谓修正的Ⅱ型线路模型是使分子分母对参数变化、输入电压电流的变化具有同向误差变换，从而部分抵消，使测距结果较为稳定，具有较强的鲁棒性，四端测距模块313采用分布参数线路模型和两线四端数据的同杆并架双回线的六序故障测距方法，当同杆并架的双回线路发生故障后，利用一种相模变换，将线间、相间均存在互感的双回线解耦成相互独立的序量，再用独立的序量对双回线进行各种故障分析，六序分量指双回线路两端的各相电压、电流分解成同、反向的正序、负序和零序分量，从六序分量中选取合适的序量带入分布参数线路模型的故障定位算法进行故障测距，故障发布单元4包括Web服务器41、云终端42、APP客户端43和短信发送模块44，Web服务器41的输出端与云终端42的输入端连接，云终端42与APP客户端43之间实现双向连接，Web服务器41的输出端与短信发送模块44的输入端连接，APP客户端43的信息可以通过移动终端登录后进行观看。
工作时，首先依据录波数据采集模块11录波型号调用转换函数将指令初始化为相应报文，再通过网络发送给录波器，接下来将接收到的报文进行校验和解析，按照报文类型调用不同的处理函数，如遥测、遥信、定值修改等，这些函数的功能就是从接收的报文中提取有效信息数据，执行相关指令或判断是否需要召唤录波文件，当电流产生扰动或故障发生时，录波设备采集数据并生成录波文件就地存储，系统通过电力数据网不断通过报文轮询与主站连接的各录波设备，一旦检测到有新的录波文件生成时，收取现场录波文件，从出现故障到发现故障的过程将在不到一分钟的时间内完成，数据采集在快速发现并定位故障过程中起到关键作用，实现相对实时故障分析，然后传递给电力数据网14，进而传递给数据格式转换模块21，这时数据格式转换模块21就可以对各个录波信息进行转换，转换之后传递给通道以及元件参数映射模块22，COMTRADE数据文件处理模块222类用于读取录波文件，解析录波文件信息；通道及一次元件映射模块221主要作用为管理通道数据、参数配置管理及一次元件数据映射，便于后续应用分析，应用分析单元3主要由故障测距模块31和波形分析模块32组成，测距功能模块作为保护信息系统的高级应用，将测距应用模块封装成动态链接库，由录波分析模块调用，测距分析中有大量的中间计算结果，例如对侧、背侧系统阻抗，序电压的沿线分布曲线数据等，又可用于波形分析，两个模块通过输入配置接口和输出结果接口进行通信，然后信息就会传递给故障发布单元4中的Web服务器41，并且建立的云终端42，使告警信息从电脑上搬到无处不在的“云”和APP客户端43上，实现不同设备间的故障信息应用共享，且Web服务器41就可以将信息推送给短信发送模块44。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，包括数据采集单元(1)、数据整理单元(2)、应用分析单元(3)和故障发布单元(4)，所述数据采集单元(1)的输出端与数据整理单元(2)的输入端连接，并且数据整理单元(2)的输出端与应用分析单元(3)的输入端连接，所述应用分析单元(3)的输出端与故障发布单元(4)的输入端连接，其特征在于：所述数据采集单元(1)包括录波数据采集模块(11)和电力数据网(12)，所述录波数据采集模块(11)的输出端与电力数据网(12)的输入端连接，所述数据整理单元(2)包括数据格式转换模块(21)和通道以及元件参数映射模块(22)，所述数据格式转换模块(21)的输出端与通道以及元件参数映射模块(22)的输入端连接，所述应用分析单元(3)包括故障测距模块(31)和波形分析模块(32)，所述波形分析模块(32)的输出端与故障测距模块(31)的输入端连接，所述故障发布单元(4)包括Web服务器(41)、云终端(42)、APP客户端(43)和短信发送模块(44)，所述Web服务器(41)的输出端与云终端(42)的输入端连接，所述云终端(42)与APP客户端(43)之间实现双向连接，所述Web服务器(41)的输出端与短信发送模块(44)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，其特征在于：所述数据格式转换模块(21)包括录波格式转换接口查询模块(211)和录波格式转换接口函数模块(212)。
3.根据权利要求1所述的一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，其特征在于：所述波形分析模块(32)包括工频量计算模块(321)、测距接口设定模块(322)、阻抗分析模块(323)和其他分析模块(324)。
4.根据权利要求1所述的一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，其特征在于：所述故障测距模块(31)包括单端测距模块(311)、双端测距模块(312)和四端测距模块(313)。
5.根据权利要求1所述的一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，其特征在于：所述通道以及元件参数映射模块(22)包括通道及一次元件映射模块(221)和COMTRADE数据文件处理模块(222)。
6.根据权利要求5所述的一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，其特征在于：所述COMTRADE数据文件处理模块(222)的输出端与通道及一次元件映射模块(221)的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的一种电网故障快速反应和可靠决策支持系统，其特征在于：所述APP客户端(43)的信息可以通过移动终端登录后进行观看。
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