CN109738717B - 基于连续性方差的智能变电站设备采样校验的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于连续性方差的智能变电站设备采样校验的方法和系统，该方法包括：根据设备类型加载相应的采样校验指标；对智能变电站前置SV采样信息、二次设备MMS报文输出采样信息进行同步数据采集并实时存储；将SV采样数据的瞬时值通过计算存储为有效值；通过连续性方差计算方法分别得出设备SV侧和MMS侧的采样数据的中心值与偏离指标；将二次设备SV侧和MMS侧的偏离指标的差值B与采样校验指标进行实时对比分析；生成校验报告且对外输出。本发明实现了设备采样的在线校验，减少了因设备采样校验而额外增加的停电时间与人工校验工作量，极大提高了检修工作中相关设备采样校验工作的全面性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能变电站设备采样校验的方法，用于在智能变电站正常运行以及设备检修过程中设备采样正确性的检测。
背景技术
传统的变电站内设备采样的检测技术手段正逐步应用于智能变电站，传统设备检测技术在向智能变电站进行技术移植的过程中依然主要依靠人工校验的方式来实现设备采样精度正确性的判定。
目前，智能变电站日常运行过程中继电保护、测控装置等设备的采样值已经接入了监控系统进行实时展现，变电站运行人员仅能根据变电站一/二次设备变比系数粗略的对设备的实时采样数据进行人工核查。
近年来出现针对设备状态量的自动校验技术，将上述的人工校验过程通过信息化处理技术加以实现，提高了运行人员的校验效率与准确程度。但是针对智能变电站模拟量采样数据的校验工作一直均由人工完成，主要难点在于以下二方面：
一是设备模拟采样数据与设备当前的运行状态关联程度高，没有固定的判断标准，不同的电网运行负荷状态下设备采样的校验精度是不同的，所以基于设备单侧的采样数据进行采样精度的校验是无法进行精度校核的。
二是设备单侧数据采集过程相对简单，但是设备双侧数据采集存在时钟同步与数据结构不统一的问题，在二种不同数据类型之间做数据对比分析需要引入额外的数据统计方法。
现阶段在智能变电站设备采样校验工作依然采用人工核对的方式进行，这种校验方法不仅工作繁琐、工作量巨大，而且正确性还不能得到保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能变电站设备采样校验的方法，其取代人工采样校验方法，以提高智能变电站日常运维与检修工作的效率。
本发明的目的还在于提供一种智能变电站设备采样校验的系统，其取代人工采样校验方法，以提高智能变电站日常运维与检修工作的效率。
为此，本发明一方面提供了一种智能变电站设备采样校验的方法，包括以下步骤：S101、根据设备类型加载相应的采样校验指标；S103、根据预置的采集启动时刻与采样周期对智能变电站前置SV采样信息、二次设备MMS报文输出采样信息进行同步数据采集并实时存储；S105、将SV采样数据的瞬时值通过计算存储为有效值；S107、通过连续性方差计算方法得出启动时刻、采样周期内设备输入侧SV采样数据的中心值与偏离指标；S109、再通过连续性方差计算方法得出同一时刻、同一周期内设备输出侧MMS采样数据的中心值与偏离指标；S111、通过对比二次设备输入侧的偏离指标与输出侧的偏离指标得到差值B,将差值B与所加载的所述采样校验指标进行实时在线对比分析；以及S113、在每一次设备校验任务完成后，生成校验报告并且对外输出。
进一步地，上述设备双侧采样数据的同步时钟误差小于20毫秒，同时设备双侧采样数据的连续采样周期不小于1秒。
进一步地，上述智能变电站设备包括继电保护装置、测控装置、以及保测一体化装置。
进一步地，上述采样校验指标为主要依据变电站内一/二次采样变比、同步延时、以及采样精度来构建的设备输入侧/输出侧采样中心值与偏离指标。
进一步地，在步骤S111中，若误差值B该项指标不合格，则认定设备采样数据异常，并及时发出设备采样异常通知。
根据本发明的另一方面，提供了一种智能变电站设备采样校验的系统，包括设备采样信息采集模块、高速存储器、设备采样校验模块、设备校验规则库、以及设备校验信息发布模块，其中，所述设备采样校验模块用于根据设备类型从所述设备校验规则库中加载相应的采样校验指标；所述设备信息采集模块用于根据预置的采集启动时刻与采样周期对智能变电站前置SV采样信息、二次设备MMS报文输出采样信息进行同步数据采集，并通过高速存储器进行实时存储；所述设备采样校验模块用于将SV采样数据的瞬时值通过计算存储为有效值；然后通过连续性方差计算方法得出启动时刻、采样周期内设备输入侧SV采样数据的中心值与偏离指标；再通过连续性方差计算方法得出同一时刻、同一周期内设备输出侧MMS采样数据的中心值与偏离指标；通过对比设备输入侧的偏离指标与输出侧的偏离指标得到差值B,将差值B与加载的所述采样校验指标进行实时在线对比分析；所述设备校验信息发布模块用于在每一次设备校验任务完成后，生成校验报告并且对外输出。
进一步地，上述设备信息采集模块包括SV侧数据采集子模块和MMS侧数据采集子模块。
进一步地，上述设备双侧采样数据的同步时钟误差小于20毫秒，同时设备双侧采样数据的连续采样周期不小于1秒。
进一步地，上述智能变电站设备包括继电保护装置、测控装置、以及保测一体化装置。
进一步地，上述设备采样校验模块还用于在误差值A该项指标有一项不合格时认定设备采样数据异常，并及时发出设备采样异常通知。
根据本发明的智能变电站设备采样校验的方法，一方面可以取代通过测试设备对设备进行加量产生采样输出信息的人工采样校验方法，另一方面可以在设备不停电检修的状态下完成对设备采样状态的校验，整个测试过程可以满足全站不同类型、不同电压等级设备的采样校验，大幅提高了智能变电站日常运维与检修工作的效率，同时完善了设备采样校验工作的正确性和规范性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的智能变电站设备采样校验的方法的流程图；
图2是根据本发明的智能变电站设备采样校验系统的结构框图；以及
图3是智能变电站设备采样的示意框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种基于连续性方差的智能变电站设备采样校验的方法，一方面可以取代通过测试设备对设备进行加量产生采样输出信息的人工采样校验方法，另一方面可以在设备不停电检修的状态下完成对设备采样状态的校验，整个测试过程可以满足全站不同类型、不同电压等级设备的采样校验。
本发明的智能变电站设备包括继电保护装置、测控装置、以及保测一体化装置。以继电保护装置为例，如图3所示，从该保护装置的输入侧得到SV采样信号，从该保护装置的输出侧得到MMS采样信号，该SV采样信号为瞬时值，例如30万伏电压波形信号，MMS采样信号为不超过70伏的有效值。
在本发明中，设备双侧采样数据的同步时钟误差小于20毫秒，同时设备双侧采样数据的连续采样周期不小于1秒，如此才可满足后续连续性方差计算中心值与偏离指标的数据样本要求。
在本发明中，设备采样校验过程既包括对设备输入侧SV采样数据的校验，也包括对输出侧的MMS采样数据的校验，设备双侧原始采样数据类型的不一致导致了无法进行直接比较，本发明利用连续性方差计算方法得到设备双侧采样数据的中心值与偏离指标，使得二种不同性质的采样数据可以在同一标准下进行对比与分析，同时构建适于不同类型设备的校验指标体系。
如图1所示，本发明的智能变电站设备采样校验方法的流程如下：
S101、设备采样校验模块根据设备类型加载相应的采样校验指标；
S103、设备信息采集模块包括SV侧数据采集子模块和MMS侧数据采集子模块，根据预置的采集启动时刻与采样周期对智能变电站前置SV采样信息、二次设备MMS报文输出采样信息进行同步数据采集，并实时存储；
S105、设备采样校验模块将SV采样数据的瞬时值通过计算存储为有效值；
S107、设备采样校验模块通过连续性方差计算方法得出启动时刻、采样周期内设备输入侧SV采样数据的中心值与偏离指标(即方差)；
S109、设备采样校验模块再通过连续性方差计算方法得出同一时刻、同一周期内设备输出侧MMS采样数据的中心值与偏离指标(即方差)；
S111、设备采样校验模块通过对比设备输入侧的偏离指标与输出侧的偏离指标得到差值B,将B与系统预置的校验指标进行实时在线对比分析；以及
S113、生成标准化校验报告输出。
本发明不仅实现了智能变电站在正常运行过程中的设备采样的在线校验，而且填补了智能变电站在不停检状态下的相关设备SV采样精度与衰减率的在线计算与检测的技术空白，减少了智能变电站因设备采样校验而额外增加的停电时间与人工校验工作量；系统通过不断优化基于连续性方差算法及其对应的校验指标来提升对变电站内设备采样校验的检验精度，极大提高了智能变电站检修工作中相关设备采样校验工作的全面性和准确性。
在步骤S101中，采样校验指标主要依据变电站内一/二次采样变比、同步延时、以及采样精度来构建设备输入侧(SV侧)/输出侧(MMS侧)采样中心值与偏离指标。该采样校验指标可以根据不同类型的设备进行配置与扩展。
如图3所示，考虑变电站内一个合并单元会产生多路SV采样输出，需要对合并单元的SV采样通道与设备采样输入侧的采样通道进行关联性建模，在进行采样校检时需要将相应的SV输出通道与设备输入侧SV通道进行数据同步采样与分析。
在步骤S103中，设备信息采集模块在收到数据采集命令后同时对设备输入侧SV采样数据与输出侧MMS采样数据同时进行高频存储。采集模块通过“网络旁路”技术实现设备二侧采样数据的连续存储，采样启动时刻二侧的同步误差精度小于20毫秒，连续采样周期不小于1秒。设备信息采集任务结束后，相关采样数据存入高速存储器，并同时设备采样校验模块进行采样值在线校验。
在步骤S105中，设备采样校验模块通过高速存储器获取设备输入侧与输出侧在同一时间周期内的高频采样数据，采样校验模块首先将输入侧获取到的采样瞬时数据转换为有效值。
在步骤S107-S109中，接着根据连续性方差算法计算得出输入侧SV采样数据的中心值与偏离指标值，然后再根据输出侧MMS采样数据根据连续性方差算法计算得出输出侧的中心值与偏离指标值。
在步骤S111中，设备采样校验模块将输入侧SV采样数据的偏离指标和输出侧MMS采样数据的偏离指标的差值B与预配置的采样校验指标进行校验，如果在校验过程中出限偏离指标越限的情况，则发出设备采样异常告警信息，同时将详细校验数据发送给设备校验信息发布模块。由于差值B反应了离散率，故本步骤中也称为离散率的校验。
在步骤S113中，设备校验信息发布模块将每一个校验周期内的设备采样中心值与偏离指标进行存储，并以校验报告的形成对外进行标准化输出。
另外，在步骤S111中，还进行衰减率的校验，即输入侧SV采样数据的中心值随时间的衰减率和输出侧MMS采样数据的中心值随时间的衰减率的校验。该衰减率由多个校验周期得到的中心值通过计算得出。
上述衰减率能够反应各采集环节(采集元件(互感器)、线缆或光缆等传输元件、采集板)是否正常工作，以便识别或更换故障器件。
如图2所示，本发明的智能变电站设备采样校验系统包括设备采样信息采集模块10、高速存储器20、设备采样校验模块30、设备校验规则库40、以及设备校验信息发布模块50。
设备校验规则库40按现有智能变电站不同类型的设备及其合理的采样误差构建了设备采样校验误差规则库及其双侧采样关联模型库。
设备采样信息采集模块10基于IEC61850规约对设备双侧采样数据进行报文采样与实时计算与存储。
设备采样校验模块30先将SV侧瞬时采样数据转为有效值，再通过连续性方差计算方法将输入侧/输出侧设备采样数据进行中心值与偏离指标的统计计算，接着对设备双侧采样数据的中心值与偏离指标进行校验；如果设备双侧采样值校验出来的误差超出系统预置的合理范围，则发出设备采样异常通知；校验信息输出系统则将校验过程中产生的设备双侧采样数据中心值、偏离指标以及异常信息整理成校验报告并对外输出。
本发明的智能变电站设备采样校验系统的工作流程如下：
(a)设备采样信息采集模块在收到设备采样任校验任务管理模块60的数据采集命令后，依据智能变电站现有的网络数据交互平台同时获取站内设备输入侧SV采样数据与输出侧MMS采样数据，双侧采样数据存储启动时钟误差小于20毫秒，连接存储周期大于1秒，并将数据实时存入高速存储器20中。
(b)设备采样校验模块一方面加载与本设备的采样校验相关的合并单元与设备采样通道的关联配置及其预置的误差指标；另一方面获取缓存器中存储的设备输入/输出双侧的采样实时数据。
(c)设备采样校验模块以1秒为周期对SV侧瞬时采样数据进行有效值折算；再通过连续性方差计算方法得出输入侧采样数据的中心值与偏离指标。
(d)设备采样校验模块以1秒为周期对MMS侧获取的采样数据通过连续性方差计算方法得到输出侧采样数据的中心值与偏离指标。设备采样校验模块将输入侧偏离指标与输出侧偏离指标进行比较得到误差值B。
(e)设备采样校验模块将误差B与当前设备在采样校验规则库中的误差指标进行对比，只要误差B该项指标不合格，则认定设备采样数据异常，并及时发出设备采样异常通知。
(f)设备校验信息发布模块在每一次设备校验任务完成后，不管设备采样是否接收到采样异常通知，都将当前设备双侧采样原始数据、计算后的方差数据以及校验异常信息进行数据融合，并形成完整的校验报告并对外输出。
本发明用于智能变电站相关设备运行维护、扩建或改造的现场采样校验工作中。智能变电站内设备输入/输出侧采样数据均根据IEC61850规约基于变电站现有数据交互平台获取，设备采样信息获取后系统依据连续性方差算法计算设备输入/输出二侧的采样数据误差率，系统通过与预置的采样误差指标进行对比来判定设备采样是否出现异常，真正实现了设备采样状态的智能判定，并在此基础之上实现了设备采样数据校验的智能化。
本校验方法从设备正常运行状态下采样误差特征值的抽象与建模、设备双侧采样数据的采集、设备采样数据精确度的智能评估、校验数据的反馈与输出四个方面形成了完善的智能变电站设备采样数据校验相关的技术实现路线，大幅提高了智能变电站设备采样校验工作的精确性与智能化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能变电站设备采样校验的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、根据设备类型加载相应的采样校验指标；
S103、根据预置的采集启动时刻与采样周期对智能变电站前置SV采样信息、二次设备MMS报文输出采样信息进行同步数据采集并实时存储；
S105、将设备输入侧SV采样数据的瞬时值通过计算存储为有效值；
S107、通过连续性方差计算方法得出采集启动时刻、采样周期内设备输入侧SV采样数据的中心值与偏离指标；
S109、再通过连续性方差计算方法得出同一时刻、同一周期内设备输出侧MMS采样数据的中心值与偏离指标；
S111、通过对比设备输入侧SV采样数据的偏离指标与设备输出侧MMS采样数据的偏离指标得到差值B, 将差值B与所加载的所述采样校验指标进行实时在线对比分析；以及
S113、在每一次设备校验任务完成后，生成校验报告并且对外输出。
2.根据权利要求1所述的智能变电站设备采样校验的方法，其特征在于，设备双侧采样数据的同步时钟误差小于20毫秒，同时设备双侧采样数据的连续采样周期不小于1秒。
3.根据权利要求1所述的智能变电站设备采样校验的方法，其特征在于，智能变电站设备包括继电保护装置、测控装置、以及保测一体化装置。
4.根据权利要求1所述的智能变电站设备采样校验的方法，其特征在于，所述采样校验指标为主要依据变电站内一/二次采样变比、同步延时、以及采样精度来构建的设备输入侧/设备输出侧采样中心值与偏离指标。
5.根据权利要求1所述的智能变电站设备采样校验的方法，其特征在于，在步骤S111中，若误差值B该项指标不合格，则认定设备采样数据异常，并及时发出设备采样异常通知。
6.一种智能变电站设备采样校验的系统，其特征在于，包括设备采样信息采集模块、高速存储器、设备采样校验模块、设备校验规则库、以及设备校验信息发布模块，其中，
所述设备采样校验模块用于根据设备类型从所述设备校验规则库中加载相应的采样校验指标；
所述设备信息采集模块用于根据预置的采集启动时刻与采样周期对智能变电站前置SV采样信息、二次设备MMS报文输出采样信息进行同步数据采集，并通过高速存储器进行实时存储；
所述设备采样校验模块用于将设备输入侧SV采样数据的瞬时值通过计算存储为有效值；然后通过连续性方差计算方法得出采集启动时刻、采样周期内设备输入侧SV采样数据的中心值与偏离指标；再通过连续性方差计算方法得出同一时刻、同一周期内设备输出侧MMS采样数据的中心值与偏离指标；通过对比设备输入侧SV采样数据的偏离指标与设备输出侧MMS采样数据的偏离指标得到差值B, 将差值B与加载的所述采样校验指标进行实时在线对比分析；
所述设备校验信息发布模块用于在每一次设备校验任务完成后，生成校验报告并且对外输出。
7.根据权利要求6所述的智能变电站设备采样校验的系统，其特征在于，设备信息采集模块包括SV侧数据采集子模块和MMS侧数据采集子模块。
8.根据权利要求6所述的智能变电站设备采样校验的系统，其特征在于，设备双侧采样数据的同步时钟误差小于20毫秒，同时设备双侧采样数据的连续采样周期不小于1秒。
9.根据权利要求6所述的智能变电站设备采样校验的系统，其特征在于，智能变电站设备包括继电保护装置、测控装置、以及保测一体化装置。
10.根据权利要求6所述的智能变电站设备采样校验的系统，其特征在于，所述设备采样校验模块还用于在误差值B该项指标不合格时认定设备采样数据异常，并及时发出设备采样异常通知。
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| Title |
|---|
| 智能变电站继电保护二次回路在线监测与故障诊断技术;叶远波等;《电力系统保护与控制》;20161016;第44卷(第20期);148-153 * |
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| Publication number | Publication date |
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| CN109738717A (zh) | 2019-05-10 |
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