CN110109038B - 一种继电保护装置测量回路检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种继电保护装置测量回路检测方法及装置，涉及电力系统继电保护技术领域，包括：调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；根据所确定的异常类型进行报警；若出现新的异常类型，则补充新的判定规则至规则库中进行完善；本发明所述方法无需任何新增设备，无需任何追加试验；借助通信及专家系统，高效、及时并不知疲倦地工作，突破了个人经验、精力等因素的制约；长期的运行过程中进行不断的完善，可扩展；对现有多源数据的融合和分析，属于应用功能的深度挖掘，可提升运维系统的智能化。

Description

一种继电保护装置测量回路检测方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，尤其涉及一种继电保护装置测量回路检测方法及装置。

背景技术

交流电压电流或开关量回路等隐患导致保护设备误动作事故时有发生，2011年云南镇雄电厂500kV#5联变中性点侧CT极性接入错误，导致零差保护误动作；2013年龙开口电厂发电机机端失磁保护用电流互感器极性接反，导致发电机机端测量阻抗在区外故障跳闸后的非全相运行期间，其测量阻抗落入了失磁保护的静稳阻抗圆，导致失磁保护误动作；2013年广西某电厂检修工作中将3号主变中性点CT极性接反，导致3号主变零差保护误动作；2012年广西500kV来宾站来梧I线高抗高压侧电流回路N线不导通，造成来梧I线单相故障后三相跳闸。2014年广西平果站专业巡视时发现500kV龙平甲线主二保护在区外故障时电流采样异常，发现500kV龙平甲线主二保护零序电流时有时无，经检查后发现保护交流接线板的弹簧片与采样插件之间接触不良，导致交流接线板的外接零序电流短接簧片时通时断，采取措施消除了隐患，避免了500kV龙平甲线主二保护误动拒动的重大事故。

国网和南网的多次事故调查都表明，电压电流测量回路出错导致保护装置误动的隐蔽缺陷，在新投运或运行相当长的一段时间内都可能有所显现，特别是在保护装置经历区外故障时尤为明显，因此对保护装置进行区外故障分析就显得尤为必要。500kV龙平甲线主二保护的背板接触不良，但不是每次都没有零序电流，而是时有时无，靠人工分析很有可能会发生遗漏，带有很大的偶然性和运气成分。

对站内保护装置进行区外故障分析，对于消除隐患，防范于未然，提高保护正确动作率，具有重要意义。

虽然已有运维人员通过区外故障分析查找出隐蔽缺陷的，但也有很多如500kV广西来宾站来梧I线高抗高压侧电流回路N线不导通这样，经历多次区外故障分析都未能发现的，主要原因是分析过程过于依赖个人经验，且难免有疏漏。线路、变压器、母线等设备在区外故障时表现出不同特征，故障相电压、故障相电流、非故障相电压、非故障相电流、零序电流、零序电压、差流、阻抗、方向等特征需要非常丰富和扎实的理论功底和经验，故障分析工作开展起来困难很大。

发明内容

继电保护装置的电压电流测量回路如果发生错误或异常，例如误差过大、虚接、反极性、多点接地等，极有可能造成保护装置的不正确动作。为了在保护装置不正确动作前，就检测出电压电流测量回路的隐患；本发明提供一种继电保护装置测量回路检测方法及装置，基于区外故障触发的录波数据，进行多装置的数据综合并数据分析，按照多重判据进行异常判别，最终检测出异常；避免系统“带病运行”，避免人工分析的低效和个人能力的过度依赖。

为了实现上述目的，本发明提出一种继电保护装置测量回路检测方法，该方法基于区外的故障数据分析，包括如下步骤：

S10、调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；

S20、对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；

S30、根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；

S40、根据所确定的异常类型进行报警；

S50、若出现新的异常类型，则补充新的判定规则至规则库中进行完善。

优选地，在步骤S10之前，还包括：

S00、根据历史异常数据设置异常判定专家系统的规则库。

优选地，步骤S10所述的多源录波文件，至少包括：来源于一台或多台继电保护装置的录波文件及故障录波器的录波文件。

优选地，步骤S10与步骤S20之间，还包括：

S60、对录波文件进行解析。

优选地，步骤S20所述的对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步，包括：

S201、对相同测量回路的录波波形进行名称关联；

S202、对采样异步的离散数字波形进行时间同步处理。

优选地，所述的规则库，设置规则至少包括：

(1)、电压、电流二次回路测量的幅值超差及相位超差的判定规则；

(2)、电压回路和电流回路偶发性采样异常判定规则；

(3)、各侧电流互感器的暂态特性差异过大判定规则；

(4)、电压互感器与电流互感器的二次回路多点接地判定规则；

(5)区外故障时保护录波典型模拟量和开关量的判定规则。

优选地，所述的各侧电流互感器，至少包括：

变压器保护的高压、中压、低压侧的电流互感器，母线保护的各分支电流互感器，线路纵联差动的本侧及对侧电流互感器。

本发明还提出一种继电保护装置测量回路异常检测装置，包括：

处理器；

存储器，耦合至所述的处理器并存储有指令，所述的指令在由所述处理器执行实现所述的继电保护装置测量回路检测方法的步骤。

优选地，该装置通过以太网读取电力系统中继电保护装置的录波文件和故障录波器的录波文件。

本发明还提出一种计算机可读取存储介质，所述计算机可读取存储介质存储有继电保护装置测量回路检测方法的应用程序，所述应用程序实现如所述的继电保护装置测量回路检测方法的步骤。

本发明提出一种继电保护装置测量回路检测方法及装置，具有如下有益效果：

(1)对于现有的继电保护系统，本发明所述方法无需任何新增设备，无需任何追加试验；

(2)借助通信及专家系统，高效、及时并不知疲倦地工作，突破了个人经验、精力等因素的制约；

(3)本方法可以在长期的运行过程中，进行不断的完善，可扩展；

(4)本方法是对现有多源数据的融合和分析，属于应用功能的深度挖掘，可提升运维系统的智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明第一优选实施例中继电保护装置测量回路检测方法流程图；

图2为本发明第二优选实施例中继电保护装置测量回路检测方法流程图；

图3为本发明第三和第四优选实施例中继电保护装置测量回路检测方法流程图；

图4为本发明第五优选实施例中继电保护装置测量回路异常检测装置结构示意图；

图5为本发明第五优选实施例中继电保护装置测量回路异常检测装置信息交互结构示意图；

图6为本发明第六优选实施例中计算机存储介质结构示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

继电保护装置在系统正常运行时，电压电流属于正常负荷值，具有三相波形对称的特点。三相电压为额定值，三相电流幅值较小，多数情况小于额定值。这样的条件均不易于测量回路异常的检测。且正常运行时，继电保护装置和故障录波器不会主动生成录波文件。在继电保护装置经历区外故障时，一次侧流过较大的故障电流，一般为额定电流的几倍到几十倍，且继电保护装置和故障录波器将被触发录波。

因而本发明提出一种继电保护装置测量回路检测方法，基于区外故障的录波数据汇总及数据分析，进行电压电流测量回路的异常检测；本发明继电保护装置可以是某个间隔的线路保护装置，或某一侧的变压器保护装置，或母线保护装置，或多个保护装置的组合，本方法都同样适用；

本发明第一优选实施例中，如图1所示，该方法基于区外的故障数据分析，包括如下步骤：

S10、调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；

本发明实施例中，当区外故障发生时，触发了继电保护装置和故障录波器进行录波，等区外故障平息后，装置的录波也已记录完毕。后台系统软件首先通过站控层的电以太网，分别读取多台装置(继电保护装置可以是一台，可以是多台)中的本次录波文件；基于的协议可以为IEC60870-5-103，或者IEC61850等变电站站控层通用通信协议；

S20、对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；

本发明实施例中，继电保护装置的录波波形与故障录波器的录波波形，是两台装置对同一个电流回路和同一个电压回路进行波形记录，本方法需要将两者的录波文件进行汇总分析，因而涉及到两台装置的波形关联及同步；

S30、根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；

本发明实施例中，基于上述已经同步处理后的录波波形数据，采用异常判定专家系统的规则库，对继电保护装置测量回路的以下几类异常进行检测：

(1)、电压、电流二次回路测量的幅值超差及相位超差的判定规则；

(2)、电压回路和电流回路偶发性采样异常判定规则；

(3)、各侧电流互感器的暂态特性差异过大判定规则；

(4)、电压互感器与电流互感器的二次回路多点接地判定规则；

(5)区外故障时保护录波典型模拟量和开关量的判定规则。

S40、根据所确定的异常类型进行报警；

本发明实施例中，数据分析完毕后，将检测结果已直观快捷的方式与运维人员交互；特别是检测出回路异常后，交互的方式有：界面展示、指示灯告警、声音提醒、短信推送等；

S50、判断是否出现新的异常类型，若是，则补充新的判定规则至规则库中进行完善；否则返回执行步骤S10；

本发明实施例中，当出现回路异常告警后，运维人员将及时的进行人工核查、定位、检修工作，处理工作完成后，会对本次事件进行总结和评估，将自动检测有遗漏和偏差的地方，进行规则库和推理机的完善；可根据出现的新情况，或者本专业专家的意见，补充新的判定规则到专家系统中。

本发明第二优选实施例中，如图2所示，在第一优选实施例的基础上进一步限定，包括如下步骤：

S10、调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；

本发明实施例中，当区外故障发生时，触发了继电保护装置和故障录波器进行录波，等区外故障平息后，装置的录波也已记录完毕。后台系统软件首先通过站控层的电以太网，分别读取多台装置(继电保护装置可以是一台，可以是多台)中的本次录波文件；基于的协议可以为IEC60870-5-103，或者IEC61850等变电站站控层通用通信协议；

S20、对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；

本发明实施例中，继电保护装置的录波波形与故障录波器的录波波形，是两台装置对同一个电流回路和同一个电压回路进行波形记录，本方法需要将两者的录波文件进行汇总分析，因而涉及到两台装置的波形关联及同步；

具体包括：

S201、对相同测量回路的录波波形进行名称关联；

本发明实施例中，由于两台装置记录的波形名称一般都是不同的，例如：同一条220kV线路A相电流，在继电保护装置录波中波形名称为I1A，而录波器中该波形名称可能为Iha，此时，需要借助根据本变电站工程情况配置完成的“通道名称对应表”，将“I1A”和“Iha”进行名称对应。该“通道名称对应表”完成故障录波器和各继电保护装置之间的波形名称的关联，将同一电压和同一电流回路的所有波形名称都对应起来；

S202、对采样异步的离散数字波形进行时间同步处理；

本发明实施例中，由于继电保护装置和故障录波器装置的采样是基于各自的晶振节拍，采样是异步的，而且采样率一般录波器比保护装置的要高。因而造成要比对分析的两个离散数字波形无法进行瞬时值的比对，需要做同步处理；

本发明实施例中，在cfg配置文件中，会记录本次录波的第一个波形采样点的时刻，该时刻最大分辨率为1微秒，最小分辨率1纳秒，而该时标是基于全站的GPS或者北斗对时而来的，对时精度为1us。对于50Hz工频信号和继电保护运行中±1度的相角准确度要求而言，该时标的分辨率和准确率足够，因而基于离散采样点的时标，进行离散插值同步；

本发明实施例中，以低采样率的继电保护装置波形采样点P(x)对应的时刻x为插值时刻，寻找录波器波形中与x时刻最为接近的前一采样点y_i和后一采样点y_i+1，对应的时刻分别为x_i和x_i+1，采用埃米尔特插值法求取录波器的x时刻采样点S(x)，则S(x)和P(x)两点即为同步处理后的波形采样点；三次埃米尔特插值可以兼顾插值的准确度，又能有效避免插值的龙格现象；

当x∈[x_i，x_i+1]时，两点三次埃米尔特插值公式具体如下：

其中，y′_i及y’_i+1为y在x_i和x_i+1时刻的一阶导数；

S30、根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；

本发明实施例中，基于上述已经同步处理后的录波波形数据，采用异常判定专家系统的规则库，对继电保护装置测量回路的以下几类异常进行检测：

(1)、电压、电流二次回路测量的幅值超差及相位超差的判定规则；

(2)、电压回路和电流回路偶发性采样异常判定规则；

(3)、各侧电流互感器的暂态特性差异过大判定规则；

(4)、电压互感器与电流互感器的二次回路多点接地判定规则；

(5)、区外故障时保护录波典型模拟量和开关量的判定规则。

S40、根据所确定的异常类型进行报警；

本发明实施例中，数据分析完毕后，将检测结果已直观快捷的方式与运维人员交互；特别是检测出回路异常后，交互的方式有：界面展示、指示灯告警、声音提醒、短信推送等；

S50、判断是否出现新的异常类型，若是，则补充新的判定规则至规则库中进行完善；否则返回执行步骤S10；

本发明实施例中，当出现回路异常告警后，运维人员将及时的进行人工核查、定位、检修工作，处理工作完成后，会对本次事件进行总结和评估，将自动检测有遗漏和偏差的地方，进行规则库和推理机的完善；可根据出现的新情况，或者本专业专家的意见，补充新的判定规则到专家系统中。

本发明第三优选实施例中，如图3所示，在第二优选实施例的基础上进一步限定，包括如下步骤：

S00、根据历史异常数据设置异常判定专家系统的规则库；

S10、调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；

本发明实施例中，当区外故障发生时，触发了继电保护装置和故障录波器进行录波，等区外故障平息后，装置的录波也已记录完毕。后台系统软件首先通过站控层的电以太网，分别读取多台装置(继电保护装置可以是一台，可以是多台)中的本次录波文件；基于的协议可以为IEC60870-5-103，或者IEC61850等变电站站控层通用通信协议；

S60、对录波文件进行解析；

本发明实施例中，录波文件格式均为COMTRADE格式，遵循的标准为国标《GB/T14598.24-2017量度继电器和保护装置第24部分：电力系统暂态数据交换(COMTRADE)通用格式》。按照该标准，首先对两个必备文件：cfg配置文件和dat数据文件，严格按照标准对应的规则进行文件解析和波形读取。然后，对两个可选文件：hdr头文件和inf信息文件进行解析，这两个文件因为是可选的，有可能不存在；如果存在，则需要跟装置厂家进行文件格式和内容的确认，并解析相关辅助信息；

S20、对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；

本发明实施例中，继电保护装置的录波波形与故障录波器的录波波形，是两台装置对同一个电流回路和同一个电压回路进行波形记录，本方法需要将两者的录波文件进行汇总分析，因而涉及到两台装置的波形关联及同步；

具体包括：

S201、对相同测量回路的录波波形进行名称关联；

本发明实施例中，由于两台装置记录的波形名称一般都是不同的，例如：同一条220kV线路A相电流，在继电保护装置录波中波形名称为I1A，而录波器中该波形名称可能为Iha，此时，需要借助根据本变电站工程情况配置完成的“通道名称对应表”，将“I1A”和“Iha”进行名称对应。该“通道名称对应表”完成故障录波器和各继电保护装置之间的波形名称的关联，将同一电压和同一电流回路的所有波形名称都对应起来；

S202、对采样异步的离散数字波形进行时间同步处理；

本发明实施例中，由于继电保护装置和故障录波器装置的采样是基于各自的晶振节拍，采样是异步的，而且采样率一般录波器比保护装置的要高。因而造成要比对分析的两个离散数字波形无法进行瞬时值的比对，需要做同步处理；

本发明实施例中，在cfg配置文件中，会记录本次录波的第一个波形采样点的时刻，该时刻最大分辨率为1微秒，最小分辨率1纳秒，而该时标是基于全站的GPS或者北斗对时而来的，对时精度为1us。对于50Hz工频信号和继电保护运行中±1度的相角准确度要求而言，该时标的分辨率和准确率足够，因而基于离散采样点的时标，进行离散插值同步；

本发明实施例中，以低采样率的继电保护装置波形采样点P(x)对应的时刻x为插值时刻，寻找录波器波形中与x时刻最为接近的前一采样点y_i和后一采样点y_i+1，对应的时刻分别为x_i和x_i+1，采用埃米尔特插值法求取录波器的x时刻采样点S(x)，则S(x)和P(x)两点即为同步处理后的波形采样点；三次埃米尔特插值可以兼顾插值的准确度，又能有效避免插值的龙格现象；

当x∈[x_i，x_i+1]时，两点三次埃米尔特插值公式具体如下：

其中，y′_i及y’_i+1为y在x_i和x_i+1时刻的一阶导数；

S30、根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；

本发明实施例中，基于上述已经同步处理后的录波波形数据，采用异常判定专家系统的规则库，对继电保护装置测量回路的以下几类异常进行检测：

(1)、电压、电流二次回路测量的幅值超差及相位超差的判定规则；

(2)、电压回路和电流回路偶发性采样异常判定规则；

(3)、各侧电流互感器的暂态特性差异过大判定规则；

(4)、电压互感器与电流互感器的二次回路多点接地判定规则；

(5)、区外故障时保护录波典型模拟量和开关量的判定规则。

S40、根据所确定的异常类型进行报警；

本发明实施例中，数据分析完毕后，将检测结果已直观快捷的方式与运维人员交互；特别是检测出回路异常后，交互的方式有：界面展示、指示灯告警、声音提醒、短信推送等；

S50、判断是否出现新的异常类型，若是，则补充新的判定规则至规则库中进行完善；否则返回执行步骤S10；

本发明实施例中，当出现回路异常告警后，运维人员将及时的进行人工核查、定位、检修工作，处理工作完成后，会对本次事件进行总结和评估，将自动检测有遗漏和偏差的地方，进行规则库和推理机的完善；可根据出现的新情况，或者本专业专家的意见，补充新的判定规则到专家系统中。

本发明第四优选实施例中，方法流程图与第三优选实施例相同，如图3所示，本实施例在第三优选实施例的基础上对于具体技术处理手段进行进一步的限定，包括如下步骤：

S00、根据历史异常数据设置异常判定专家系统的规则库；

S10、调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；

本发明实施例中，当区外故障发生时，触发了继电保护装置和故障录波器进行录波，等区外故障平息后，装置的录波也已记录完毕。后台系统软件首先通过站控层的电以太网，分别读取多台装置(继电保护装置可以是一台，可以是多台)中的本次录波文件；基于的协议可以为IEC60870-5-103，或者IEC61850等变电站站控层通用通信协议；

S60、对录波文件进行解析；

本发明实施例中，录波文件格式均为COMTRADE格式，遵循的标准为国标《GB/T14598.24-2017量度继电器和保护装置第24部分：电力系统暂态数据交换(COMTRADE)通用格式》。按照该标准，首先对两个必备文件：cfg配置文件和dat数据文件，严格按照标准对应的规则进行文件解析和波形读取。然后，对两个可选文件：hdr头文件和inf信息文件进行解析，这两个文件因为是可选的，有可能不存在；如果存在，则需要跟装置厂家进行文件格式和内容的确认，并解析相关辅助信息；

S20、对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；

本发明实施例中，继电保护装置的录波波形与故障录波器的录波波形，是两台装置对同一个电流回路和同一个电压回路进行波形记录，本方法需要将两者的录波文件进行汇总分析，因而涉及到两台装置的波形关联及同步；

具体包括：

S201、对相同测量回路的录波波形进行名称关联；

本发明实施例中，由于两台装置记录的波形名称一般都是不同的，例如：同一条220kV线路A相电流，在继电保护装置录波中波形名称为I1A，而录波器中该波形名称可能为Iha，此时，需要借助根据本变电站工程情况配置完成的“通道名称对应表”，将“I1A”和“Iha”进行名称对应。该“通道名称对应表”完成故障录波器和各继电保护装置之间的波形名称的关联，将同一电压和同一电流回路的所有波形名称都对应起来；

S202、对采样异步的离散数字波形进行时间同步处理；

本发明实施例中，由于继电保护装置和故障录波器装置的采样是基于各自的晶振节拍，采样是异步的，而且采样率一般录波器比保护装置的要高。因而造成要比对分析的两个离散数字波形无法进行瞬时值的比对，需要做同步处理；

本发明实施例中，在cfg配置文件中，会记录本次录波的第一个波形采样点的时刻，该时刻最大分辨率为1微秒，最小分辨率1纳秒，而该时标是基于全站的GPS或者北斗对时而来的，对时精度为1us。对于50Hz工频信号和继电保护运行中±1度的相角准确度要求而言，该时标的分辨率和准确率足够，因而基于离散采样点的时标，进行离散插值同步；

本发明实施例中，以低采样率的继电保护装置波形采样点P(x)对应的时刻x为插值时刻，寻找录波器波形中与x时刻最为接近的前一采样点y_i和后一采样点y_i+1，对应的时刻分别为x_i和x_i+1，采用埃米尔特插值法求取录波器的x时刻采样点S(x)，则S(x)和P(x)两点即为同步处理后的波形采样点；三次埃米尔特插值可以兼顾插值的准确度，又能有效避免插值的龙格现象；

当x∈[x_i，_xi+1]时，两点三次埃米尔特插值公式具体如下：

其中，y′_i及y’_i+1为y在x_i和x_i+1时刻的一阶导数；

S30、根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；

本发明实施例中，基于上述已经同步处理后的录波波形数据，采用异常判定专家系统的规则库，对继电保护装置测量回路的以下几类异常进行检测：

(1)、电压、电流二次回路测量的幅值超差及相位超差的判定规则；

本发明实施例中，电压互感器PT和电流互感器CT的幅值或相位超过误差限值，即为超差，判定规则为：

求取参数Ea：

Ea＝(Ap-As)/As (2)

其中，Ea为同一时刻的继电保护装置与故障录波器的电压电流基波幅值超差系数，无单位；Ap为同一时刻的继电保护装置的电压电流基波幅值，As为同一时刻的故障录波器的电压电流基波幅值；

本发明实施例中，如果Ea≥K×(1％+1％)且持续整个录波周期，则判为幅值超差；

其中，K为超差系数，本实施例中此刻K取1.5倍，1％是两套装置测量回路自身最大测量幅值误差；

求取参数Ed：

Ed＝(Dp-Ds) (3)

其中，Ed为同一时刻的继电保护装置与故障录波器的电压电流基波相位差，单位：度；Dp为同一时刻的继电保护装置的电压电流基波相位，Ds为同一时刻的故障录波器的电压电流基波相位；

本发明实施例中，如果Ed≥2K且持续整个录波周期，则判为相位超差；

本发明实施例中，Ap、As、Dp、Ds均可以通过全周傅式算法求得；

(2)、电压回路和电流回路偶发性采样异常判定规则；

本发明实施例中，由于电压互感器PT和电流互感器CT二次回路的松动，或者装置ADC采样出错等原因，均可能造成电压和电流测量出现偶发性异常。

判定规则为：

如果录波期间，电压或电流波形，有些周波采样正常，有些周波无值或恒定直流，则判为外回路偶发性连接异常；

如果录波期间，电压或电流波形，出现单采样点或连续几个点极大或极小值，则判为装置ADC采样的偶发性异常；

(3)、各侧电流互感器的暂态特性差异过大判定规则；

变压器保护的高中低压测，母线保护的各分支，线路纵联差动的本侧和对侧，均要求CT的暂态特性一致，否则在故障暂态时会出现由于测量误差带入的差流，影响保护动作行为；

本发明实施例中，针对这些电流互感器CT，需要进行暂态超差检测，判定规则为：

求取参数Δ(n)：

Δ(n)＝[P(n)-S(n)]/A (4)

其中，Δ(n)为采样幅值暂态超差系数，无单位；P(n)为继电保护装置的时刻n采样点，S(n)为录波器装置的时刻n采样点；A为n时刻的录波器波形基波幅值；

本发明实施例中，如果Δ(n)≥K×10％且A＞0.8×R，则判为暂态误差超差；

其中，K为超差系数，本实施例中此刻K取1.8；10％为保护用电流互感器CT的暂态最大峰值瞬时误差限值；R为电流互感器CT的额定值；

(4)、电压互感器与电流互感器的二次回路多点接地判定规则；

本发明实施例中，电压互感器PT和电流互感器CT的二次侧为了安全有且只能有一点接地，但是实际中由于施工、检修或电缆绝缘等原因会造成两点甚至多点接地。由于多点地电位的偏差，造成电压出现零电位偏移，电流出现分流或助增，影响电压电流的正确测量。正常运行时，此现象不一定非常明显，在故障发生时，多接地点地电位差变大，问题更明显。本发明实施例中，二次回路多点接地的判定规则为：

求取启动前Ea 1＝(Ap-As)/As，启动后Ea 2＝(Ap-As)/As；

如果Ea 1≥4％且Ea 2≥Ea 1且持续整个故障周期，则判为多点接地；

其中，4％为幅值误差影响门槛；

(5)区外故障时保护录波典型模拟量和开关量的判定规则

保护装置的录波文件包含了与内部逻辑相关变量，以便于保护动作时进行故障分析，这些变量与通信、采样等外部回路密切相关，通过对区外故障时保护的典型状态进行监测和分析，可以有效监测二次回路的异常状态，并避免在发生区内故障时保护误动作。表1给出了区外故障时部分典型保护中间变量的典型运行状态。

表1区外故障时保护特征变量运行状态列表

本发明实施例中，根据上述判定规则(1)、(2)、(3)、(4)、(5)组成专家系统的规则库，该规则库不限于上述已列出的规则，通过确定性正向推理实现推理机功能，得出异常检测结论；

S40、根据所确定的异常类型进行报警；

本发明实施例中，数据分析完毕后，将检测结果已直观快捷的方式与运维人员交互；特别是检测出回路异常后，交互的方式有：界面展示、指示灯告警、声音提醒、短信推送等；

S50、判断是否出现新的异常类型，若是，则补充新的判定规则至规则库中进行完善；否则返回执行步骤S10；

本发明实施例中，当出现回路异常告警后，运维人员将及时的进行人工核查、定位、检修工作，处理工作完成后，会对本次事件进行总结和评估，将自动检测有遗漏和偏差的地方，进行规则库和推理机的完善；可根据出现的新情况，或者本专业专家的意见，补充新的判定规则到专家系统中。

本发明还提出一种继电保护装置测量回路异常检测装置；

本发明第五优选实施例中，如图4和图5所示，包括：

处理器；

存储器，耦合至所述的处理器并存储有指令，所述的指令在由所述处理器执行实现所述的继电保护装置测量回路检测方法的步骤，例如：

S10、调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；

S20、对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；

S30、根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；

S40、根据所确定的异常类型进行报警；

S50、判断是否出现新的异常类型，若是，则补充新的判定规则至规则库中进行完善；否则返回执行步骤S10；

此处具体实施细节，在上文中关于继电保护装置测量回路检测方法已经阐述，因此，此处不再复述。

本发明实施例中，所述的继电保护装置测量回路异常检测装置设置于电力系统后台，后台系统通过以太网与继电保护装置和故障滤波器进行信息交互；

本发明实施例中，装置内置处理器，可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。处理器利用各种接口和线路连接取各个部件，通过运行或执行存储在存储器内的程序或者单元，以及调用存储在存储器内的数据，以执行继电保护装置测量回路异常检测的各种功能和处理数据。

存储器用于存储程序代码和各种数据，安装在继电保护装置测量回路异常检测装置中，并在运行过程中实现高速、自动地完成程序或数据的存取。所述存储器包括只读存储器、随机存储器、可编程只读存储器、可擦除可编程只读存储器、一次可编程只读存储器、电子擦除式可复写只读存储器、只读光盘或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

本发明还提出一种计算机可读取存储介质；

本发明第六优选实施例中，如图6所示，所述计算机可读取存储介质存储有继电保护装置测量回路检测方法的应用程序，所述应用程序实现如所述的继电保护装置测量回路检测方法的步骤，例如：

S10、调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；

S20、对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；

S30、根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；

S40、根据所确定的异常类型进行报警；

S50、判断是否出现新的异常类型，若是，则补充新的判定规则至规则库中进行完善；否则返回执行步骤S10；

此处具体实施细节，在上文中关于继电保护装置测量回路检测方法已经阐述，因此，此处不再复述。

本发明提出了一种基于区外故障触发的装置录波，进行一系列数据读取与分析工作，最终检测出保护装置可能存在的测量回路隐患的方法，基于现有通信网络、协议和标准，对继电保护装置和故障录波器装置进行多源数据的汇总和解析。对来源于多装置的异步多源数据，提出了数据的关联和同步处理方法。提出了基于专家系统的测量回路异常检测方法，并提出了具体判定规则和专家库的完善机制。

在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读取介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器，只读存储器，可擦除可编辑只读存储器，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器。另外，计算机可读取介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种继电保护装置测量回路检测方法，其特征在于，该方法基于区外的故障数据分析，包括如下步骤：

S10、调取区外故障发生时测量回路的多源录波文件；

S20、对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步；

S30、根据预设的规则库判别录波波形数据，以确定测量回路的异常类型；

S40、根据所确定的异常类型进行报警；

S50、若出现新的异常类型，则补充新的判定规则至规则库中进行完善；

在步骤S10之前，还包括：

S00、根据历史异常数据设置异常判定专家系统的规则库；

所述的规则库，设置规则至少包括：

(1)、电压、电流二次回路测量的幅值超差及相位超差的判定规则；

(2)、电压回路和电流回路偶发性采样异常判定规则；

(3)、各侧电流互感器的暂态特性差异过大判定规则；

(4)、电压互感器与电流互感器的二次回路多点接地判定规则；

(5)、区外故障时保护录波典型模拟量和开关量的判定规则。

2.根据权利要求1所述的继电保护装置测量回路检测方法，其特征在于，步骤S10所述的多源录波文件，至少包括：来源于一台或多台继电保护装置的录波文件及故障录波器的录波文件。

3.根据权利要求1所述的继电保护装置测量回路检测方法，其特征在于，步骤S10与步骤S20之间，还包括：

S60、对录波文件进行解析。

4.根据权利要求1所述的继电保护装置测量回路检测方法，其特征在于，步骤S20所述的对多源录波文件的录波波形进行异步多源数据的关联及时间同步，包括：

S201、对相同测量回路的录波波形进行名称关联；

S202、对采样异步的离散数字波形进行时间同步处理。

5.根据权利要求1所述的继电保护装置测量回路检测方法，其特征在于，所述的各侧电流互感器，至少包括：

变压器保护的高压、中压、低压侧的电流互感器，母线保护的各分支电流互感器，线路纵联差动的本侧及对侧电流互感器。

6.一种继电保护装置测量回路异常检测装置，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，耦合至所述的处理器并存储有指令，所述的指令在由所述处理器执行实现权利要求1至5中任一项所述的继电保护装置测量回路检测方法的步骤。

7.根据权利要求6所述的继电保护装置测量回路异常检测装置，其特征在于，该装置通过以太网读取电力系统中继电保护装置的录波文件和故障录波器的录波文件。

8.一种计算机可读取存储介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质存储有继电保护装置测量回路检测方法的应用程序，所述应用程序实现如权利要求1至5中任一项所述的继电保护装置测量回路检测方法的步骤。

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