CN110011414A - 基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，同源数据配置；采集信号报文；收到信号报文后解析同源数据，同一数据源的同源数据包括第一同源数据和第二同源数据；判断第一同源数据和第二同源数据的幅值和相角是否有效；依据同源数据比对模型，计算第一同源数据和第二同源数据的比对结果，确定告警状态，判定采样回路是否故障。本发明方便智能变电站采样回路的实时监测、智能诊断，提高运维效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能变电站智能运维诊断技术领域，具体涉及基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法。
背景技术
智能变电站二次设备采用三层架构，即：站控层、间隔层、过程层。其中过程层二次设备负责电压、电流模拟量、开关量和跳闸等信号的采集，并将采集的信号传输给间隔层设备，比如保护、测控等IED设备。合并单元作为过程层中最重要的设备之一，肩负变电站电压电流模拟量的同步采集，然后将采集的结果按照IEC61850协议传输给间隔层保护，保护再进行逻辑判断。所以合并单元同步采集数据是否正常关系到保护逻辑判断的正确性。合并单元和保护之间通过光纤以SV报文格式传输，并且一条线路的合并单元可以和多个保护设备和测控装置连接。为了保证报文的时间同步性，变电站所有设备均会有外部时间同步装置对时，并且SV报文第一个通道还会带有MU延时，保证接收设备可以将时标对齐。但是报文经过交换机时还存在交换机的传输延时、报文排队延时等，这些延时都有可能给传输结果带来影响，导致同一个报文传递到不同设备的结果可能不一致。另外，按照智能变电站双套配置原则，一般220kV 及以上电压等级都按A、B双套保护配置，合并单元也属于保护系统的一部分，每个合并单元会输出两路数字量AD1和AD2，由同一路通道进入保护装置。如果AD1和AD2之间不一致，保护会告警，并且闭锁相关保护逻辑。
目前智能变电站的信号都是看不见摸不着的，采样回路故障判定比较困难，如果能够发明一种评估办法，对采样回路数据进行同源冗余比对判别和故障定位，可有效提高智能变电站运维效率。
发明内容
因此，为了解决上述问题，本发明提供基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法。解决了智能变电站采样回路故障实时自动判定并及时预警的问题。
基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，包括以下步骤：
步骤1、同源数据配置；
步骤2、采集信号报文；
步骤3、收到信号报文后解析同源数据，同一数据源的同源数据包括第一同源数据和第二同源数据；
步骤4，判断第一同源数据和第二同源数据的幅值和相角是否有效；
步骤5，依据同源数据比对模型，计算第一同源数据和第二同源数据的比对结果，确定告警状态，判定采样回路是否故障。
如上所述的同源数据包括双AD同源数据、AB双套同源数据、以及跨间隔同源数据；
双AD同源数据包括同一间隔双AD配置的第一AD通道同源数据和第二 AD通道同源数据；
AB双套同源数据包括同一间隔A、B双套配置的A套同源数据和B套同源数据；
跨间隔同源数据包括接入同一数据源的关联间隔的第一跨间隔保护设备遥测量数据和第二跨间隔保护设备遥测量数据。
如上所述步骤1中同源数据配置包括双AD同源数据配置、AB双套同源数据配置、跨间隔同源数据配置：
双AD同源数据配置包括以下步骤：遍历SCD文件，以合并单元IED为索引，查找合并单元IED发送的SV通道数据集条目，选择并标记SV通道数据集条目中双AD配置关联的第一AD通道数据集条目、第二AD通道数据集条目；
AB双套同源数据配置包括以下步骤：遍历SCD文件，以同一间隔的A套保护设备和B套保护设备为索引，选择并标记同一监测对象关联的A套保护设备遥测量数据集条目和B套保护设备遥测量数据集条目；
跨间隔同源数据配置包括以下步骤：基于全站SCD文件，选择并标记同一监测对象关联的第一跨间隔保护设备遥测量数据集条目和第二跨间隔保护设备遥测量数据集条目。
如上所述的步骤2中，采集信号报文包括采集合并单元发出的SV报文，还包括采集多个保护设备遥测量MMS报文。
如上所述的步骤3中，收到信号报文后解析同源数据，包括以下步骤：
对于合并单元发出的SV报文：
根据双AD同源数据配置，提取同一间隔双AD配置的SV报文，从同一间隔双AD配置的SV报文中提取关联的第一AD通道同源数据和第二AD通道同源数据；
对于遥测量MMS报文：
根据AB双套同源数据配置提取对应于同一间隔AB双套配置的遥测量 MMS报文，从同一间隔AB双套配置的遥测量MMS报文中提取对应的A套同源数据和B套同源数据；
根据跨间隔同源数据配置提取对应于同一数据源的关联间隔保护的遥测量 MMS报文，从同一数据源的关联间隔保护的遥测量MMS报文中提取第一跨间隔保护设备遥测量数据和第二跨间隔保护设备遥测量数据
第一AD通道同源数据、A套同源数据、第一跨间隔保护设备遥测量数据均属于第一同源数据；第二AD通道同源数据、B套同源数据、第二跨间隔保护设备遥测量数据均属于第二同源数据。
如上所述的步骤4包括以下步骤：
第一同源数据的幅值记为Xa1、Xb1、Xc1，相角记为∠Xa1、∠Xb1、∠ Xc1，第一同源数据关联的第二同源数据的幅值记为Xa2、Xb2、Xc2，相角记为∠Xa2、∠Xb2、∠Xc2，
第一同源数据和第二同源数据的幅值满足以下条件：|Xa1|〉0.1Xn，|Xb1|〉0.1Xn，|Xc1|〉0.1Xn且|Xa2|〉0.1Xn，|Xb2|〉0.1Xn，|Xc2|〉0.1Xn，Xn为二次额定值，则第一同源数据和第二同源数据的幅值有效，第一同源数据和第二同源数据参与同源数据比对；如果不满足，则认为第一同源数据和第二同源数据的幅值无效，第一同源数据和第二同源数据不参与同源数据比对；
同源数据中第一同源数据和第二同源数据的相角有效满足以下条件：(∠ Xb2-∠Xa2)≠0，(∠Xc2-∠Xa2)≠0，(∠Xb1-∠Xa1)≠0，(∠Xc1-∠Xa1) ≠0，则同源数据中第一同源数据和第二同源数据的相角有效，第一同源数据和第二同源数据参与同源数据比对；如果不满足，则同源数据中第一同源数据和第二同源数据的相角无效，第一同源数据和第二同源数据不参与同源数据比对。
如上所述的步骤5中的同源数据比对模型包括同源数据幅值模型和同源数据相角模型；
同源数据幅值模型为： m为门槛值，Xn为二次额定值；
同源数据幅值模型为： m为门槛值，Xn为二次额定值；
同源数据相角模型为： n为门槛值要求，在上述同源数据相角模型中：
-180°≤(∠Xb2-∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)±k×360°≤180°，
-180°≤(∠Xc2-∠Xa2)-(∠Xc1-∠Xa1)±k×360°≤180°，
其中k为自然数，
若同源数据中第一同源数据和第二同源数据的幅值满足同源数据幅值模型，且同源数据中第一同源数据和第二同源数据的幅值满足同源数据相角模型，则该同源数据不告警，判定对应的采样回路正常；
否则，该同源数据告警，判定对应的采样回路不正常。
本发明相对现有技术手段，具有如下突出优点：
1、提供了一种智能变电站采样回路异常判定方法，有利于及时判定并预警采样回路缺陷，提高电网安全运行水平。
2、可用于在线监测保护设备采样回路同源数据及差值情况，并且有直观告警提示，提高智能变电站运维检修效率。
附图说明
图1为本发明方法步骤原理框图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1，同源数据配置；
步骤2，采集信号报文；
步骤3，收到信号报文后解析同源数据，同一数据源的同源数据包括第一同源数据和第二同源数据；
步骤4，判断同一数据源的同源数据中的第一同源数据和第二同源数据的幅值和相角是否有效；
步骤5，依据同源数据比对模型，计算同一数据源的同源数据中的第一同源数据和第二同源数据的比对结果，确定告警状态，判定采样回路是否故障。
本发明方案中，所述同源数据包括双AD同源数据、AB双套同源数据、以及跨间隔同源数据；
双AD同源数据包括SV报文中同一间隔双AD配置的第一AD通道同源数据和第二AD通道同源数据；
AB双套同源数据包括同一间隔A、B双套配置的A套同源数据和B套同源数据；
跨间隔同源数据包括接入同一数据源的关联间隔的第一跨间隔保护设备遥测量数据和第二跨间隔保护设备遥测量数据。
以线路间隔和母线间隔为例，线路合并单元作为将线路电流数据同时以SV报文发送给线路保护和母线保护，线路保护和母线保护对应该线路间隔的电流遥测量数据即为跨间隔同源数据。
步骤1中同源数据配置包括双AD同源数据配置、AB双套同源数据配置、跨间隔同源数据配置，具体按下述逻辑执行：
(1)双AD同源数据配置：遍历SCD文件，以合并单元IED为索引，查找合并单元IED发送的SV通道数据集条目，选择并标记SV通道数据集条目中双AD配置关联的第一AD通道数据集条目、第二AD通道数据集条目，通过第一AD通道数据集条目、第二AD通道数据集条目获得的数据为第一AD 通道同源数据和第二AD通道同源数据；
(2)AB双套同源数据配置：遍历SCD文件，以同一间隔的A套保护设备和B套保护设备为索引，选择并标记同一监测对象关联的A套保护设备遥测量数据集条目(包括A套保护设备电压条目、A套保护设备电流条目和A套保护设备差流条目)和B套保护设备遥测量数据集条目(包括B套保护设备电压条目、B套保护设备电流条目和B套保护设备差流条目)，通过A套保护设备遥测量数据集条目和B套保护设备遥测量数据集条目获得的数据为A套同源数据和B套同源数据；
(3)跨间隔同源数据配置：基于全站SCD文件，选择并标记同一监测对象关联的第一跨间隔保护设备遥测量数据集条目(包括第一跨间隔保护设备电压条目、第一跨间隔保护设备电流条目和一跨间隔保护设备差流条目)和第二跨间隔保护设备遥测量数据集条目(包括第二跨间隔保护设备电压条目、第二跨间隔保护设备电流条目和第二跨间隔保护设备差流条目)，第一套保护设备遥测量数据集条目和第二套保护设备遥测量数据集条目获得的数据作为第一跨间隔保护设备遥测量数据和第二跨间隔保护设备遥测量数据。
以母线间隔和线路间隔为例，由于两个间隔是接入同一数据源的关联间隔，因此母线保护的遥测量数据为第一同源数据，线路保护的遥测量数据为第二同源数据。
所述的步骤2中，采集信号报文包括采集合并单元发出的SV报文，还包括采集多个保护设备遥测量MMS报文。
进一步地，多个保护设备遥测量MMS报文包括同一间隔的AB双套保护设备遥测量MMS报文，还包括接入同一数据源的关联间隔保护设备遥测量 MMS报文。
所述的步骤3中，收到信号报文后解析同源数据，按如下逻辑执行：
对于合并单元发出的SV报文：根据双AD同源数据配置，提取同一间隔双AD配置的SV报文，从同一间隔双AD配置的SV报文中提取关联的第一 AD通道同源数据和第二AD通道同源数据；
对于遥测量MMS报文：根据AB双套同源数据配置提取对应于同一间隔 AB双套配置的遥测量MMS报文，从同一间隔AB双套配置的遥测量MMS报文中提取对应的A套同源数据和B套同源数据；
根据跨间隔同源数据配置，提取对应于同一数据源的关联间隔保护的遥测量MMS报文，从同一数据源的关联间隔保护的遥测量MMS报文中提取第一跨间隔保护设备遥测量数据和第二跨间隔保护设备遥测量数据。
第一AD通道同源数据、A套同源数据、第一跨间隔保护设备遥测量数据均属于第一同源数据；第二AD通道同源数据、B套同源数据、第二跨间隔保护设备遥测量数据均属于第二同源数据。
进一步地，第一同源数据的幅值记为Xa1、Xb1、Xc1，相角记为∠Xa1、∠Xb1、∠Xc1，第一同源数据关联的第二同源数据的幅值记为Xa2、Xb2、Xc2，相角记为∠Xa2、∠Xb2、∠Xc2。
所述的步骤4中，判断同源数据中第一同源数据和第二同源数据的幅值、以及相角是否有效按下述逻辑执行：
同源数据中第一同源数据和第二同源数据的幅值有效的条件为：|Xa1|〉 0.1Xn，|Xb1|〉0.1Xn，|Xc1|〉0.1Xn且|Xa2|〉0.1Xn，|Xb2|〉0.1Xn，|Xc2|〉0.1Xn， Xn为二次额定值；如果不满足以上条件，则认为幅值无效，第一同源数据和第二同源数据不参与同源数据比对；如果满足以上条件，则认为幅值有效，第一同源数据和第二同源数据参与同源数据比对。
同源数据中第一同源数据和第二同源数据的相角有效的条件为：以A相为基准，(∠Xb2-∠Xa2)≠0，(∠Xc2-∠Xa2)≠0；如果不满足以上条件，则认为相角无效，第一同源数据和第二同源数据不参与同源数据比对；如果满足以上条件，则认为相角有效，第一同源数据和第二同源数据参与同源数据比对。
本发明方案中，依据同源数据比对模型，计算同源数据比对结果，确定告警状态，判定采样回路故障按下述逻辑执行：
同源数据比对模型包括同源数据幅值模型和同源数据相角模型，
同源数据幅值模型为： m为门槛值，Xn为二次额定值；
同源数据相角模型为： n为门槛值要求，在上述同源数据相角模型中：
-180°≤(∠Xb2-∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)±k×360°≤180°，
-180°≤(∠Xc2-∠Xa2)-(∠Xc1-∠Xa1)±k×360°≤ 180°，
其中k为自然数。
若(∠Xb2-∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)＞180°，则将(∠Xb2- ∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)减去k×360°，使得-180°≤[(∠Xb2- ∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)]-k×360°≤180°。
若(∠Xb2-∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)＜-180°，则将(∠Xb2- ∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)加上k×360°，使得-180°≤[(∠Xb2- ∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)]-k×360°≤180°。
-180°≤(∠Xc2-∠Xa2)-(∠Xc1-∠Xa1)±k×360°≤180°同理。
若同源数据中第一同源数据和第二同源数据的幅值满足同源数据幅值模型，且同源数据中第一同源数据和第二同源数据的幅值满足同源数据相角模型，则该同源数据不告警，判定对应的采样回路正常；
否则，该同源数据告警，判定对应的采样回路不正常。
需要指出的是，本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、同源数据配置；
步骤2、采集信号报文；
步骤3、收到信号报文后解析同源数据，同一数据源的同源数据包括第一同源数据和第二同源数据；
步骤4，判断第一同源数据和第二同源数据的幅值和相角是否有效；
步骤5，依据同源数据比对模型，计算第一同源数据和第二同源数据的比对结果，确定告警状态，判定采样回路是否故障。
2.根据权利要求1所述的基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，其特征在于，
所述的同源数据包括双AD同源数据、AB双套同源数据、以及跨间隔同源数据；
双AD同源数据包括同一间隔双AD配置的第一AD通道同源数据和第二AD通道同源数据；
AB双套同源数据包括同一间隔A、B双套配置的A套同源数据和B套同源数据；
跨间隔同源数据包括接入同一数据源的关联间隔的第一跨间隔保护设备遥测量数据和第二跨间隔保护设备遥测量数据。
3.根据权利要求2所述的基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，其特征在于，步骤1中同源数据配置包括双AD同源数据配置、AB双套同源数据配置、跨间隔同源数据配置：
双AD同源数据配置包括以下步骤：遍历SCD文件，以合并单元IED为索引，查找合并单元IED发送的SV通道数据集条目，选择并标记SV通道数据集条目中双AD配置关联的第一AD通道数据集条目、第二AD通道数据集条目；
AB双套同源数据配置包括以下步骤：遍历SCD文件，以同一间隔的A套保护设备和B套保护设备为索引，选择并标记同一监测对象关联的A套保护设备遥测量数据集条目和B套保护设备遥测量数据集条目；
跨间隔同源数据配置包括以下步骤：基于全站SCD文件，选择并标记同一监测对象关联的第一跨间隔保护设备遥测量数据集条目和第二跨间隔保护设备遥测量数据集条目。
4.根据权利要求3所述的基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，其特征在于，所述的步骤2中，采集信号报文包括采集合并单元发出的SV报文，还包括采集多个保护设备遥测量MMS报文。
5.根据权利要求4所述的基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，其特征在于，所述的步骤3中，收到信号报文后解析同源数据，包括以下步骤：
对于合并单元发出的SV报文：
根据双AD同源数据配置，提取同一间隔双AD配置的SV报文，从同一间隔双AD配置的SV报文中提取关联的第一AD通道同源数据和第二AD通道同源数据；
对于遥测量MMS报文：
根据AB双套同源数据配置提取对应于同一间隔AB双套配置的遥测量MMS报文，从同一间隔AB双套配置的遥测量MMS报文中提取对应的A套同源数据和B套同源数据；
根据跨间隔同源数据配置提取对应于同一数据源的关联间隔保护的遥测量MMS报文，从同一数据源的关联间隔保护的遥测量MMS报文中提取第一跨间隔保护设备遥测量数据和第二跨间隔保护设备遥测量数据
第一AD通道同源数据、A套同源数据、第一跨间隔保护设备遥测量数据均属于第一同源数据；第二AD通道同源数据、B套同源数据、第二跨间隔保护设备遥测量数据均属于第二同源数据。
6.根据权利要求1所述的基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，其特征在于，所述的步骤4包括以下步骤：
第一同源数据的幅值记为Xa1、Xb1、Xc1，相角记为∠Xa1、∠Xb1、∠Xc1，第一同源数据关联的第二同源数据的幅值记为Xa2、Xb2、Xc2，相角记为∠Xa2、∠Xb2、∠Xc2，
第一同源数据和第二同源数据的幅值满足以下条件：|Xa1|>0.1Xn，|Xb1|>0.1Xn，|Xc1|>0.1Xn且|Xa2|>0.1Xn，|Xb2|>0.1Xn，|Xc2|>0.1Xn，Xn为二次额定值，则第一同源数据和第二同源数据的幅值有效，第一同源数据和第二同源数据参与同源数据比对；如果不满足，则认为第一同源数据和第二同源数据的幅值无效，第一同源数据和第二同源数据不参与同源数据比对；
同源数据中第一同源数据和第二同源数据的相角有效满足以下条件：(∠Xb2-∠Xa2)≠0，(∠Xc2-∠Xa2)≠0，(∠Xb1-∠Xa1)≠0，(∠Xc1-∠Xa1)≠0，则同源数据中第一同源数据和第二同源数据的相角有效，第一同源数据和第二同源数据参与同源数据比对；如果不满足，则同源数据中第一同源数据和第二同源数据的相角无效，第一同源数据和第二同源数据不参与同源数据比对。
7.根据权利要求6所述的基于同源数据比对的智能变电站采样回路故障判定方法，其特征在于，
所述的步骤5中的同源数据比对模型包括同源数据幅值模型和同源数据相角模型；
同源数据幅值模型为： m为门槛值，Xn为二次额定值；
同源数据幅值模型为： m为门槛值，Xn为二次额定值；
同源数据相角模型为： n为门槛值要求，在上述同源数据相角模型中：
-180°≤(∠Xb2-∠Xa2)-(∠Xb1-∠Xa1)±k×360°≤180°，
-180°≤(∠Xc2-∠Xa2)-(∠Xc1-∠Xa1)±k×360°≤180°，
其中k为自然数，
若同源数据中第一同源数据和第二同源数据的幅值满足同源数据幅值模型，且同源数据中第一同源数据和第二同源数据的幅值满足同源数据相角模型，则该同源数据不告警，判定对应的采样回路正常；
否则，该同源数据告警，判定对应的采样回路不正常。
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