CN111276929B - 电力系统故障专家诊断的信息录波方法 - Google Patents

Abstract

一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法，包括：定义录波窗口期，所述录波窗口期包括扰动事件发生前进行录波的检测录波期，以及扰动事件发生后进行录波的扰动录波期；采用所述检测录波期进行动态环形录波检测，在一个所述检测录波期内，如果没有检测到扰动事件的发生，则进入下一个所述检测录波期；在一个所述检测录波期内，如果检测到扰动事件发生时，记录扰动事件与事件发生时刻，并从所述事件发生时刻起，进入所述扰动录波期进行录波；在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。所述信息录波方法用于实现故障专家诊断信息的录波。

Description

电力系统故障专家诊断的信息录波方法

技术领域

本发明涉及电力系统故障诊断领域，尤其涉及一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法。

背景技术

电力系统是把很多的发电站、变电站、配电站和用户等由输电和配电线路连接起来形成的系统。它通常由发电机、变压器、母线、输配电线路及用电设备等组成。各电气元件、设备及系统通常处于正常运行状态，但也可能出现故障或异常运行状态。

电力系统故障是指电气元件和设备不能按照预期的指标进行工作的一种状态，也就是说电气元件和设备未达到其应该达到的功能，故障包括有发电机组故障、变压器故障、输电线路故障、变电所故障和母线故障等。

随着电力系统的规模越来越大，结构越来越复杂，故障产生不可避免。电力系统故障处理过程可以是，从系统的运行状态中检测到拓扑变化，从拓扑变化相关联的区域(单元)内检测故障征兆信息，经过对这些信息进行分析处理，重点根据保护动作的信号，判断故障发生的具体区域与位置(如故障范围或故障点)。故障范围或故障点确定后，先确保故障区域(单元)可靠切除或被可靠隔离，再完成失电负荷的供电恢复，最后进行故障原因排查与故障消缺处理。

用于电力系统诊断的专门系统，为相应的电力系统故障诊断专家系统。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法，以更好地实现电力系统的故障诊断。

为解决上述问题，本发明提供了一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法，包括：定义录波窗口期，所述录波窗口期包括扰动事件发生前进行录波的检测录波期，以及扰动事件发生后进行录波的扰动录波期；所述检测录波期的一个完整期间具有第一时长，所述扰动录波期的一个完整期间具有第二时长；采用所述检测录波期进行动态环形录波检测，在一个所述检测录波期内，如果没有检测到扰动事件的发生，则进入下一个所述检测录波期；在一个所述检测录波期内，如果检测到扰动事件发生时，记录扰动事件与事件发生时刻，并从所述事件发生时刻起，进入所述扰动录波期进行录波；在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统；在所述扰动录波期结束时，如果扰动仍然继续，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。

可选的，录波的数据包括：变电站SCADA系统数据、电力集控SCADA系统数据、电力调度SCADA系统数据、保护信息系统数据、继电保护装置数据、安全稳定与自动控制装置数据、智能测控装置数据、故障录波装置数据；所述扰动事件包括以下事件的至少其中之一：开关事故跳闸；电能品质异常；继电保护动作；安全稳定与自动控制装置动作；设备状态在线监测预警。

可选的，录波的数据，还包括：电力设备状态监测数据和生产工艺过程数据。

可选的，所述录波窗口期的时长为预设时长；所述第一时长和所述第二时长之和小于等于所述预设时长。

可选的，所述预设时长为100s，所述第一时长为10s，所述第二时长为70s。

为解决上述问题，本发明提供了另一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法，包括：定义录波窗口期，所述录波窗口期包括扰动事件发生前进行录波的检测录波期，以及扰动事件发生后进行录波的扰动录波期；所述录波窗口期具有预设时长；所述检测录波期的一个完整期间具有第一时长；采用所述检测录波期进行动态环形录波检测，在一个所述检测录波期内，如果没有检测到扰动事件的发生，则进入下一个所述检测录波期；在一个所述检测录波期内，如果在经过第二时长时检测到扰动事件发生，记录扰动事件与事件发生时刻，并从所述事件发生时刻起，进入所述扰动录波期进行录波；将所述预设时长扣除所述第二时长后的剩余时长作为所述扰动录波期的时长；在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统；在所述扰动录波期结束时，如果扰动仍然继续，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。

可选的，录波的数据包括：变电站SCADA系统数据、电力集控SCADA系统数据、电力调度SCADA系统数据、保护信息系统数据、继电保护装置数据、安全稳定与自动控制装置数据、智能测控装置数据、故障录波装置数据；所述扰动事件包括以下事件的至少其中之一：开关事故跳闸；电能品质异常；继电保护动作；安全稳定与自动控制装置动作；设备状态在线监测预警。

可选的，录波的数据，还包括：电力设备状态监测数据和生产工艺过程数据。

可选的，所述预设时长为100s，所述第一时长为10s。

可选的，当需要提取录波数据时，将所述录波数据遍历取出。

本发明技术方案的其中一个方面中，采用动态录波方法，实现全景信息的实时录波。相应方法在扰动事件发生后，在自定义的录波窗口期内，能够实现实时采集全景数据并监视用户电网扰动后的运行状态的目的，使得相应的录波数据可以用于故障诊断，通过相应的设置，既能够加速诊断过程，又能够保证数据录取的可靠性。在扰动事件发生后，录波数据可以转入用于专家诊断处理过程，也可以用于后续案例学习。

附图说明

图1是实施例一中，电力系统的故障诊断专家系统中诊断系统主站与调度中心(或集控中心)的设置结构；

图2是实施例一中，电力系统的故障诊断专家系统的诊断系统主站部署结构；

图3是实施例二中，电力系统的故障诊断专家系统的诊断系统主站部署结构；

图4是实施例三中，电力系统的故障诊断专家系统的诊断系统主站部署结构；

图5是实施例四中，电力系统的故障诊断专家系统的诊断系统主站部署结构；

图6是实施例五中，电力系统的故障诊断专家系统的诊断系统子站部署结构；

图7是实施例六中，电力系统的故障诊断专家系统的诊断系统子站部署结构；

图8是实施例七中，电力系统故障专家诊断的信息录波方法的时长定义图；

图9至15是实施例七中，检测录波期和扰动录波期的一种具体场景对应的环形录波与读取图；

图16是实施例八中，电力系统故障专家诊断的信息录波方法的时长定义图。

具体实施方式

为更加清楚的表示，下面结合附图对本发明做详细的说明。

实施例一

请结合参考图1和图2，显示了本发明提供的一种电力系统故障诊断专家系统。

电力系统故障诊断专家系统包括诊断系统主站，本实施例诊断系统主站直接利用调度主站(或称集控主站)的网络来设置(以下统称为调度主站)。

图1中，虚线左侧为调度主站的结构，虚线右侧为故障诊断专家系统的诊断系统主站。

由图1可知，本实施例诊断系统主站挂设在调度主站的网络结构中。

如图1所示，相应的调度主站可以包括：调度主站数据存储结构、工程师站与操作员站、远动转发/调度通信单元和调度主站服务器等结构。

调度主站的远动转发/调度通信单元可以接入电力调度网。调度主站的服务器接入集控区域各变电站的SCADA信息。

诊断系统主站可以直接利用调度主站的通信设备接入电力系统，例如，诊断系统主站利用调度主站的站控层交换机接入调度主站系统，即诊断系统主站接入相应的电力系统和电力检测系统等，如SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisition系统，即数据采集与监视控制系统)等或IED系统(Intelligent Electronic Device系统，即智能电子设备)等。其中，SCADA系统是以计算机为基础的DCS(分散控制系统)与电力自动化监控系统，它可以应用于多种工业领域的数据采集与监视控制，以及过程控制等。

图2显示了诊断系统主站的一种具体部署结构。

如图2所示，诊断系统主站包括：数据存储结构(如图2中虚线框所示)、专家知识库、前置服务器、分析引擎和运行工作站。

数据存储结构用于数据的存储。专家知识库用于专家知识存储。前置服务器用于采集电力系统的运行参数，并执行数据预处理。分析引擎用于作为实时推理机，从前置服务器采集缓存推理所需的观测信息，从专家知识库搜索合适的专家知识，完成推理，并保存推理过程与推理结果。运行工作站用于作为用户客户端，以显示信息等。

如图2所示，本实施例中，数据存储结构可以包括有数据服务器和磁盘阵列。本实施例的数据存储结构包括两台数据服务器。两台数据服务器可以作为历史数据服务器，以存储历史案例、历史报告和静稳分析历史数据等。这种采用两台数据服务器的冗余配置，可以确保数据存在的安全。磁盘阵列可以用于长期历史数据的单独保存。磁盘的个数可按需选配。其它实施例中，也可以采用其它的数据存储结构，例如可以省略磁盘阵列，或者可以仅使用一台数据服务器。

如图2所示，本实施例中，专家知识库用于存储和更新各类电力系统故障诊断用的专家知识，相应的专家知识可以按一定的规则进行存储，以便调用。专家知识库适合于独立配置。

如图2所示，本实施例中，前置服务器可以是实时采集电力系统的运行参数，并执行相关的数据预处理。前置服务器适合于采用独立部署。

如图2所示，本实施例中，分析引擎作为实时推理机，可以从相应的前置服务器采集缓存推理所需的各观测信息，并且能够从专家知识库搜索合适的专家知识，进而完成推理，并实时保存推理过程与中间结论(即分析引擎的推理结果可以是包括诊断中间结论)。分析引擎宜独立部署，以使得诊断系统的分析推理过程更加高效和可靠。

如图2所示，本实施例中，运行工作站作为用户客户端，显示的信息包括用户系统(客户端系统)的运行信息。运行工作站具体可以显示用户系统的实时运行信息，也可以用于显示专家预警信息和专家诊断报告，还可以利用于启动诊断追踪、启动案例反演等功能。并且，运行工作站可以用于启动远程问诊云端专家系统功能。运行工作站采用与服务器分开部署的方式设置。

需要说明的是，结合图1和图2，可知，本实施例的诊断系统布置方案是一种站端部署方案(设置在站控层站端)。但是，其它实施例中，诊断系统布置方案也可部署在其它结构位置中。

请继续参考图2，诊断系统主站还可以包括维护工作站。维护工作站用于实现对诊断系统的维护。维护工作站具体可以供用户工程师(知识工程师)通过该工作站，实现对诊断系统的维护。例如实现对电力系统建模组态和专家库知识维护等。本实施例中，维护工作站独立部署，有利于其维护功能的更好实现。其它实施例中，维护工作站也可与诊断系统的运行工作站合并。

请继续参考图2，诊断系统主站还可以包括应急指挥中心接口服务器。应急指挥中心接口服务器用于与企业应急指挥中心通信连接。应急指挥中心接口服务器具体可以是负责与企业应急指挥中心的实时通信。本实施例中，应急指挥中心接口服务器采用独立部署，这种结构能够更加发挥其作用。其它实施例中，应急指挥中心接口服务器也可与分析引擎或运行工作站合并。

请继续参考图2，诊断系统主站还可以包括WEB服务器。WEB服务器用于实现信息的WEB发布和短信(移动信息)推送。WEB服务器具体可以是将电子系统故障的报告用WEB发布，并且，可以将相应的故障信息通过短信(移动信息)推送等方式及时通知相关人员。其它实施例中，WEB服务器也可以不必采用，即省略。

请继续参考图2，诊断系统主站还可以包括云端专家系统接口服务器。云端专家系统接口服务器用于与云端专家系统通信连接。云端专家系统接口服务器在实现与云端专家系统的通信时，拓展了诊断系统的故障诊断能力，并且保证了故障云诊断的实现。本实施例中，采用独立的服务器，即采用独立部署结构，从而使云诊断更加高效、安全、可靠和及时。其它实施例中，云端专家系统接口服务器也可以与WEB服务器合并。

请继续参考图2，诊断系统主站还可以包括防火墙。WEB服务器和云端专家系统接口服务器被隔离在防火墙外部。防火墙用于系统的安全分区，本实施例将WEB服务器和云端专家系统接口服务器与系统的其它部分隔开，达到对其它结构的更好保护，使系统更加稳定。

请继续参考图2，诊断系统主站还可以包括各个网络设备。这些网络设备用于保证系统的通讯。如图2中所示，网络设备具体选择采用交换机实现，图2所示诊断系统主站包括前置交换机一、交换机二和交换机三。对于诊断系统主站的前置交换机一，根据接入系统的具体情形，可以采用光纤接口，宜选用千兆带宽的交换机。交换机二和交换机三同样可以采用千兆带宽的交换机。

请继续参考图2，诊断系统主站还可以包括输出设备。输出设备具体可以为打印机，如图2所示。打印机用于随时打印相应的故障报告和诊断报告等。

请继续参考图2，本实施例中，通过前置服务器，使诊断系统主站接入的系统包括同步时钟(系统)、SCADA系统和IED(系统)，以及保信系统和安全管控平台系统等。同步时钟即电力系统同步时钟，用于保证数据的时钟同步。保信系统为继电保护信息处理系统，用于管理继电保护定值与故障报文信息等。

如图2，本实施例采用单一的前置服务器，因此，此结构可以称为单前置单网结构。单前置单网结构使诊断系统主站的内部网络结构为单网结构，结构更加简单，因此，系统成本可以降低。

需要说明的是，结合图1和图2的上述内容可知，图2的各节点是逻辑功能定义节点，实际部署时，可以按图中方案，将逻辑功能节点与物理节点完全一一对应，也可以根据需要，进行功能节点的剪裁、物理节点合并等。比如前面所述，对于运行工作站和维护工作站两个逻辑功能节点，在物理实现时，可以用一台工作站计算机实现。

结合图1和图2可知，本实施例中，在站控层部署电力系统故障诊断专家系统的站端，诊断系统主站具体可以部署在调度中心站端、集控中心站端或变电所站端。通过SCADA系统开通与专家系统站端的转发通道，可以以IEC 60870-5-104或IEC61850标准规约，将全厂各变电站内专家系统所需的实时信息转发至专家系统站端。该部署方案可充分复用资源，对新建项目和已有项目改造均有很好的实用性。

实施例二

请参考图3，显示了本发明提供的另一种电力系统故障诊断专家系统。

本实施例所提供的故障诊断专家系统大部分结构与前述实施例相同，因此，可以结合参考前述实施例相应内容。

这些相同包括诊断系统主站的相同部分，具体是诊断系统主站包括：数据存储结构、专家知识库、前置服务器、分析引擎和运行工作站；其中，数据存储结构可以包括有数据服务器和磁盘阵列；另外，同样还包括维护工作站、应急指挥中心接口服务器、WEB服务器、云端专家系统接口服务器、防火墙、网络设备和输出设备(输出设备具体可以为打印机)等；通过前置服务器，诊断系统主站接入同步时钟、SCADA系统和IED系统，以及保信系统和安全管控平台系统等。这些结构的性质、特点和优势可以参考前述实施例相应内容。

与图1和图2所示诊断系统不同的，图3所示诊断系统中，诊断系统主站具有两台的前置服务器。

虽然诊断系统主站具有两台的前置服务器，但是，本实施例的诊断系统主站中，前置服务器以内的网络结构仍然是单网结构，因此，这种部署结构可以称为双前置单网结构。

这种结构中，两台前置服务器不仅可以是实时采集电力系统的运行参数，并更快速有效地执行相关的数据预处理，而且，采用两台服务器的冗余部署，能够更好地实现负载均衡。

另一个与图1和图2所示诊断系统不同的结构在于，图3所示诊断系统中，还包括诊断系统子站。

图3中，诊断系统子站被设置为与前置服务器连接。诊断系统子站的设置，使得整个故障诊断专家系统的应用范围能够得到进一步拓展，适用区域能够进一步扩大。

另外，由于子站的设置，本实施例提供的电力系统的故障诊断专家系统，可以使系统或者系统主体部分(诊断系统主站)进一步不必一定设置在调度主站的站端等位置，而是可以设置部署在调度中心、集控中心或变电所内，因此，适用性更强。

实施例三

请参考图4，显示了本发明提供的另一种电力系统故障诊断专家系统。

本实施例所提供的故障诊断专家系统大部分结构与前述实施例相同，因此，可以结合参考前述实施例相应内容。

这些相同包括了诊断系统主站结构的相应相同结构，具体是诊断系统主站包括：数据存储结构、专家知识库、前置服务器、分析引擎和运行工作站；其中，数据存储结构可以包括有数据服务器和磁盘阵列；另外，同样还包括维护工作站、应急指挥中心接口服务器、WEB服务器、云端专家系统接口服务器、防火墙、网络设备和输出设备(输出设备具体可以为打印机)等；通过前置服务器，诊断系统主站接入同步时钟、SCADA系统和IED(系统)，以及保信系统和安全管控平台系统，以及诊断系统子站等。这些结构的性质、特点和优势可以参考前述实施例相应内容。

与图3所示诊断系统不同的，图4所示诊断系统中，诊断系统主站前置服务器以内的网络结构为双网结构。

为适应上述双网结构，本实施例采用了双交换机这样的双网络通讯结构，使得诊断系统主站主要内部网络的可靠性更高。

这种双前置服务器，并且前置服务器以内的网络结构为双网结构的布置，可以称为双前置站控层双网结构。

本实施例的双前置站控层双网结构进一步提高了故障诊断专家系统的可靠性，即便站控层其中一层网络结构故障，系统仍然可以利用另一层网络结构继续可选运行。并且，在正常情况下，两个网络结构可以充分平稳使用，使相应的系统诊断能力能够进一步提高，诊断速度也进一步提高。

实施例四

请参考图5，显示了本发明提供的另一种电力系统故障诊断专家系统。

本实施例所提供的故障诊断专家系统大部分结构与前述实施例相同，因此，可以结合参考前述实施例相应内容。

这些相同包括了，诊断系统主站包括：数据存储结构、专家知识库、前置服务器、分析引擎和运行工作站；其中，数据存储结构可以包括有数据服务器和磁盘阵列；另外，同样还包括维护工作站、应急指挥中心接口服务器、WEB服务器、云端专家系统接口服务器、防火墙、网络设备和输出设备(输出设备具体可以为打印机)等；通过前置服务器，诊断系统主站接入同步时钟、SCADA系统和IED系统，以及保信系统和安全管控平台系统，以及诊断系统子站等。这些结构的性质、特点和优势可以参考前述实施例相应内容。

与图3所示诊断系统不同的，图5所示诊断系统中，诊断系统主站不仅前置服务器以内的网络结构为双网结构。而且，相比于图4，图5所示诊断系统中，前置服务器外部的网络结构也为双网结构。

此时，不仅前置服务器内部的网络采用了双交换机这样的双网络通讯结构，使得前置服务器以内的网络的可靠性更高；而且前置服务器外部的网络也采用了双交换机这样的双网络通讯结构，使得前置服务器以外的网络的可靠性也更高。

由上述内容可知，本实施例诊断系统主站与电力系统的网络连接结构也为双网结构，即前置服务器以内和以外的网络均为双网结构，这种结构可以称为双前置(全站)双网结构。

这种双前置(全站)双网结构进一步提高了电力系统故障诊断专家系统的稳定性和可靠性，并且，进一步加强了系统的信息获得能力和信息处理能力。

实施例五

请参考图6，显示了本发明提供的另一种电力系统故障诊断专家系统。

电力系统的故障诊断专家系统包括诊断系统主站，诊断系统主站的结构可以参考前述各实施例相应内容。

本实施例中，故障诊断专家系统还包括诊断系统子站，并且图6显示了诊断系统子站与电力系统的SCADA系统通过网络连接。

如图6所示，SCADA区域用左边的点划线框显示，由图6可知，SCADA系统包括有SCADA(系统)交换机和同步时钟(GPS或北斗)，SCADA系统还具有通信管理机和保护交换机等结构。

如图6所示，通信管理机连接至相应的串口设备，保护交换机连接至相应的微机保护装置。

通讯管理机具有多个下行通讯接口及一个或者多个上行网络接口，相当于前置机即监控计算机，可以用于将一个变电所内所有的智能监控/保护装置的通讯数据整理汇总后，实时上送上级主站系统(监控中心后台机和DCS)，完成遥信、遥测功能。通讯管理机也用于接收后台机或DCS下达的命令，并转发给变电所内的智能系列单元，完成对厂站内各开关设备的分、合闸远方控制或装置的参数整定，实现遥控和遥调功能。同时通讯管理机还应该配备多个串行接口，以便于厂站内的其它智能设备进行通讯。

通讯管理机一般运用于变电所和调度站。通讯管理机通过控制平台控制下行的RTU设备，实现遥信、遥测和遥控等信息的采集，将消息反馈回调度中心，然后，控制中心管理员通过消息的处理分析，选择将执行的命令，达到远动输出调度命令的目标。

图6显示，SCADA区域的结构，即SCADA系统，是通过专网结构与诊断系统子站连接的。相应的专网还可以同时用于将同步时钟(GPS或北斗)连接至诊断系统子站。

图6显示，在诊断系统子站所在的诊断系统子站区域(图6中右边的点划线框)，显示诊断系统子站还可以包括诊断系统子站的数据采集服务器，该数据采集服务器可以采用工控机实现。同时，诊断系统子站内也可以具有交换机。诊断系统子站可以通过交换机与诊断系统主站连接。

图6实现的是一种诊断系统子站与SCADA系统以专网直接交互数据的布置方案。诊断系统子站相当于设置在SCADA系统和诊断系统主站之间。诊断系统子站可以为多个，一个诊断系统子站对应于一个特定范围内的相应SCADA系统，这样，就能够使整个诊断系统实现更大范围的故障诊断。

本实施例中，故障诊断专家系统包括诊断系统子站和诊断系统主站。根据本实施例提供的布置结构，在一些运用场景中，可以是在企业内各区域变电所、联合变电所、220kV及110kV变电所内部署诊断系统子站，负责采集所在区域内的各电力系统间隔层实时运行的全景信息，再通过系统专网，将信息送达诊断系统主站。

对于大型的用户企业，诊断系统采集可以是分区域部署的，即按企业电网的系统架构，在区域变电所或联合变电所，甚至装置区变电所等位置，部署诊断系统子站。诊断系统子站的核心任务即为采集本区域内电力系统的实时运行数据。图6中，诊断系统子站能够与当地的SCADA系统在转发层面交换信息。

实施例六

请参考图7，显示了本发明提供的另一种电力系统故障诊断专家系统。

电力系统故障诊断专家系统包括诊断系统主站，诊断系统主站的结构可以参考前述各实施例相应内容。

本实施例中，故障诊断专家系统还包括诊断系统子站，并且显示了诊断系统子站与电力系统的SCADA系统通过网络连接。

如图7所示，SCADA区域用左边的点划线框显示，它显示了SCADA系统包括有SCADA(系统)交换机，同步时钟(GPS或北斗)。SCADA系统还具有通信管理机和保护交换机等结构。通信管理机连接至相应的串口设备，保护交换机连接至相应的微机保护装置。

图7显示，诊断系统子站与SCADA系统的微机继电保护装置直接通信连接。诊断系统子站包括了相应的交换机。

图7中，微机继电保护装置设置独立的网口，直接与诊断系统子站的交换机连接，而并不像图6那样，是诊断系统子站与当地的SCADA系统在转发层面交换信息。

图7中，变电站内的同步时钟(GPS或北斗)可同时接入诊断系统子站。

图7中，诊断系统子站区域(图7中右边的点划线框)，显示了诊断系统子站还可以包括诊断系统子站的数据采集服务器。该数据采集服务器可以采用工控机实现。诊断系统子站可以通过交换机与诊断系统主站连接。

图7实现的是诊断系统子站与SCADA系统中微机继电保护装置直采的布置方案。诊断系统子站仍相当于设置在SCADA系统和诊断系统主站之间。诊断系统子站可以为多个，一个诊断系统子站对应于一个特定范围内的相应SCADA系统，这样，就能够使整个诊断系统实现更大范围的故障诊断。

本实施例中，故障诊断专家系统同样包括诊断系统子站和诊断系统主站。根据本实施例提供的布置结构，在一些运用场景中，同样可以是在企业内各区域变电所、联合变电所、220kV及110kV变电所内部署诊断系统子站，负责采集所在区域内的各电力系统间隔层实时运行的全景信息，再通过诊断系统子站与诊断系统主站的网络直接连接结构，将信息送达诊断系统主站。

图7中，诊断系统子站可以充分利用了基于IEC61850标准的微机综保设备(微机继电保护装置等)的独立双网通讯能力，构建单独的通信专网，实现信息直接采集。图7部署结构下的信息采集实时性更强。

需要说明的是，图中虽未显示，但其它实施例中，根据需要，也可以在诊断系统子站端设置诊断系统客户端。

综合上述内容可知，本发明提供的电力系统故障诊断专家系统中，可以采用专网方案，即诊断系统采用专家系统专网，专网的物理路径可依从于SCADA系统，并采用专用的网络通讯设备(交换机)和专用光缆纤芯。

本发明提供的电力系统故障诊断专家系统，构成的是一种客户端/服务器模式的部署结构，这种客户端/服务器模式的部署架构，使系统允许根据具体工程条件，构建专家诊断专网或专家诊断站端等部署方案，从而可以实现灵活的系统部署。

本发明提供的电力系统故障诊断专家系统，由于采用的是服务器与客户端分离的结构，其核心算法、操作、数据处理等均可以在服务器(分析引擎等)上完成，而客户端可以仅实现与用户的人机图形化接口功能。这样，故障诊断专家系统在部署时，就可以先标准化服务器部署方案，然后客户端根据实际工程需要，灵活设置。

本发明提供的电力系统故障诊断专家系统，由于采用的是分布式结构，可根据用户企业具体的系统规模、当前SCADA系统网络架构形式、间隔层微机综保接口数量及规约类型，以及企业电气值班、集控的管理设置等要素，灵活部署系统。

本发明提供的电力系统故障诊断专家系统，可以实现基于电网全景信息的电力系统故障专家诊断分析系统。并且，本发明提供的电力系统故障诊断专家系统可以进一步运用于其它相关电力故障诊断和演示方法，以及对应的系统，也可以进一步运用于电力系统故障的信息录波方法和系统等。

实施例七

首先需要说明的是，故障录波诊断方法是一种基于故障录波信息的调度端电网故障诊断方法。故障录波诊断方法通常基于故障录波技术为基础，即相应的信息录波技术。信息录波(故障录波)用于电力系统，可在系统发生故障时，自动地、准确地记录故障前后过程的各种电气量的变化情况，通过对这些电气量的分析和比较，对分析处理事故、判断保护是否正确动作及提高电力系统安全运行水平有着重要作用，并且可以将录波的数据信息可以作为后续工作人员的学习素材。

本发明实施例七提供一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法，请结合参考图8至图15。

请参考图8，所述方法包括：

定义录波窗口期，所述录波窗口期包括扰动事件发生前进行录波的检测录波期，以及扰动事件发生后进行录波的扰动录波期；

图8显示，所述检测录波期的一个完整期间具有第一时长，所述扰动录波期的一个完整期间具有第二时长；图8中，两条最长的完整横线表示时间轴，虚线表示第一时长终点所在时间轴上的位置；需要说明的是，第二时长的开始时刻并不一定是在检测录波期一个完整期间的结束时刻，而是可以为第一时长开始至结束之间的任何时刻；相应的，图8显示，录波窗口期具有预设时长(总时长)，预设时长恰好为第一时长和第二时长之和；但是，录波窗口期实际所用时长并不一定恰好为第一时长和第二时长之和，而是可以短于第一时长和第二时长之和；

采用所述检测录波期进行动态环形录波检测，在一个所述检测录波期内，如果没有检测到扰动事件的发生，则进入下一个所述检测录波期；此过程如图8所示，检测录波期内，(电力系统)正常运行时循环录取信息，图8的竖直省略号表示没有检测到扰动事件发生时，所述检测录波期会一直循环检测下去；

在一个所述检测录波期内，如果检测到扰动事件发生时，则记录这个事件发生时刻(即扰动时刻，此时检测所用的时长为第三时长，如图8所示)，并记录扰动事件；同时，从该扰动时刻起，立即进入所述扰动录波期进行录波；这也是第二时长的开始时刻可以是第一时长内任何时刻的原因；

如图8所示，在一个检测录波期内，经过一个第三时长时，发生了扰动事件，扰动事件发生的扰动时刻以竖直向上箭头显示在图8中；在扰动时刻之后，本实施例立即进入扰动录波期，因此，实际第二时长的位置会不同于在前的预设位置；由图8可知，当扰动事件发生时，本实施例记录扰动事件与事件发生时刻，并从所述事件发生时刻起，按定义的扰动后录波时长录取(全景实时)信息数据；

结束步骤，在所述扰动录波期结束时，如果扰动仍然继续，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统；本步骤如图8所示，此时，实际第二时长的结束位置并不是在原来预设时长的终点位置。

需要说明的是，本实施例第三时长小于或者等于第一时长，并且多数情况下，第三时长小于第一时长，如图8所示的情况正是如此。

本实施例中，设置录波窗口期具有预设时长(总时长)，是在相应的存储区划出相应的缓存区，用于相应的录波数据存储。但它并不总是被耗尽，如图8正是预设时长未被耗尽的情况。

检测录波期在图8中的时间区域也可称为扰动前录波(检测)区域，其录波时长在总预设时长限定范围内，可以由用户自定义。在电网系统正常运行时，检测录波期循环录取信息。

扰动录波期在图8中的时间区域也可称为扰动后录波区域，其录波时长同样可以由用户自己定义。可知，本实施例录波分为扰动事件发生前与扰动事件发生后两个区段，每个区段的录波时长可以分别独立定义，只需要保证总的时长不超出录波窗口期的总时长即可。

需要说明的是，扰动录波期进一步支持在电网系统整组复归后(录波)动态结束，即支持这样一种图8未中示出的情况：在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束(扰动已经平息)，则立即结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。因此，与上述结束步骤并列的，其它实施例中存在一个这样的情况，即：在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束(扰动已经平息)，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。

在上述过程中，在扰动录波期内，检测到扰动事件结束，意味着此时扰动录波期还未结束，但是本实施例中，提前结束整个录波窗口期，可以节省时间，使录波操作更加高效。也就是说，在其它实施例中，在扰动后录波时间内(即扰动录波期内)，当检测到系统中扰动已经平息(系统已经整组复归)时，将动态结束录波。这种方式能够加速诊断过程。

综合上述可知，本实施例中，并不是一定以预设时长(总时长)的终点作为实际过程中整个录波窗口期的终点。相反，大多数情况下，录波窗口期的终点都会移前，这种方式由于经常不需要将整个存储区域占满，也更好地确保了录波数据存储的可靠性。

本实施例中，上述分析系统可以是图1至图7对应的故障诊断专家系统。

本实施例中，录波的数据包括：变电站SCADA系统数据、电力集控SCADA系统数据、电力调度SCADA系统数据、保护信息系统数据、继电保护装置数据、安全稳定与自动控制装置数据、智能测控装置数据、故障录波装置数据。

经发明人经过长期的行业经验，并进行探索、试验、设计和整理，采用上述各数据，能够较为完整的反应电网的拓扑连接、潮流分布和故障信息等电网运行的实时电气特征，且由于目前变电站综合自动化系统普遍应用了同步时钟校时技术，各类数据间的时间窗口同步性较好，可以被作为专家诊断的数据。因此，本实施例选择将它们作为录波的数据，从而为录波方法得到有效的录波信息打下基础。利用了上述这些数据，本实施例的方法能够实现一种全景信息录波机制，一种专家诊断的全景信息录波方法，能够对故障扰动事件进行全景信息的录取。

本实施中，录波的数据，还可以包括：电力设备状态监测数据和生产工艺过程数据。电力设备状态监测数据和生产工艺过程数据可以作为专家诊断的辅助数据，例如对于电动机绕组温升(或过载行为)进行进一步原因挖掘时，可结合电动机驱动的机械设备的工艺过程数据(如泵的流量)做进一步的轴系负载分析，从而进一步提高本实施例所提供方法的信息录波价值。

本实施中，扰动事件可以是以下事件的任意其中一种：开关事故跳闸；电能品质异常；继电保护动作；安全稳定与自动控制装置动作；设备状态在线监测预警。

由上述内容可知，本实施例中，录波窗口期的时长为预设时长，即首先给定最大的录波时长范围(假定为T秒)，在该时长范围内，可以独立定义扰动事件发生前录波(检测录波期)时长(假定为t1秒)与扰动事件发生后的录波(扰动录波期)时长(假定为t2秒)，只要所述第一时长和所述第二时长之和小于等于所述预设时长即可(t1+t2≤T即可)。

具体的，在图8所示的实施例中，预设时长可以为100s，所述第一时长为10s，所述第二时长为90s。即例如上述最大的录波时长为100s，扰动前录波时长可以为10s，扰动后录波时长可以为90s；或者扰动前录波时长可以为20s，扰动后录波时长可以为80s。这些设置都是可以的。

在本发明其它实施例中，当预设时长为100s时，所述第一时长可以为10s，而所述第二时长可以为70s。此时在一开始就确保第一时长为10s和第二时长为70s之和小于预设时长，此时能够进一步保证录波数据存储的可靠性。

本实施例中，当需要提取录波数据时，将所述录波数据遍历取出。

请结合参考图9至图15，图8对应的实施例中，检测录波期和扰动录波期的一种具体场景可以如下：

如图9，定义扰动前录波时长为t1，即开辟t1时长的全景数据缓存空间，实时缓存全景数据，图9显示了起始时刻在环形缓存空间分别设置存储起始指针Ps与存储终止指针Pt；

参考图10，在录波行进过程中，指针Ps从缓存空间的起点开始，随着存储进程向存储空间的终点行进，而指针Pt固定在存储空间的终点；

参考图11，在电网系统正常运行时，指针Ps会与指针Pt重合，缓存空间占满，指针Ps重新恢复到缓存空间的起点，进行新一轮的缓存；

图9至图11说明了环形缓冲区录取扰动前全景数据的过程(即采用所述检测录波期进行动态环形录波检测的过程)，此时完成一个周期缓存；可见，在电力系统正常运行时，本实施例采用环形缓冲区的录波方式，按定义的扰动前录波时长，循环录取全景实时信息数据；

参考图12，在扰动前的录波过程中(即检测录波期内)，一旦有扰动事件发生，则指针Ps停止行进，转入到扰动后的录波处理(即马上转到扰动录波期)；此过程可以归纳为扰动事情发生，检测录波期的录波行进终止；

如图13，检测录波期的录波行进终止的同时，指针Pt重新定位到当前的指针Ps位置，即重新定位指针Pt到指针Ps处；

请参考图14，当需要提取录波数据时，指针Ps按与录波行进方向相反的方向，行进一周，即可把扰动事件发生前t1时长的录波数据遍历取出，图15为指针Ps反向行进至指针Pt重合，图14和图15共同显示了反向行进，提取录波数据的过程，之后录波提取结束。

需要注意到，图9至图15中，图中显示的缓存区较是扰动前录波缓存区，整个缓存区对应的时长是第一时长。

本实施例提供的一种采用动态录波方法，实现全景信息的实时录波。这种方法在扰动事件发生后，在自定义的录波窗口期内，能够实现实时采集全景数据并监视用户电网扰动后的运行状态的目的，使得相应的录波数据可以用于故障诊断，通过相应的设置，既能够加速诊断过程，又能够保证数据录取的可靠性。在扰动事件发生后，录波数据可以转入用于专家诊断处理过程，也可以用于后续案例学习。

实施例八

本发明另一实施例提供另一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法，请参考图16，所述方法包括：

定义录波窗口期，所述录波窗口期包括扰动事件发生前进行录波的检测录波期，以及扰动事件发生后进行录波的扰动录波期；

所述录波窗口期具有预设时长；所述检测录波期的一个完整期间具有第一时长；

采用所述检测录波期进行动态环形录波检测，在一个所述检测录波期内，如果没有检测到扰动事件的发生，则进入下一个所述检测录波期；

在一个所述检测录波期内，如果在经过第二时长时检测到扰动事件发生，记录扰动事件与事件发生时刻(此时检测所用的时长为第二时长)，并从所述事件发生时刻起，立即进入所述扰动录波期进行录波；

将所述预设时长扣除所述第二时长后的剩余时长作为所述扰动录波期的时长；

结束步骤，在所述扰动录波期结束时，如果扰动仍然继续，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。

上述多个步骤与前述实施例相同的近似，因此，相应步骤更多详细内容可以参考前述实施例相应内容。

与前述实施例相同的，本实施例中，录波的数据包括：变电站SCADA系统数据、电力集控SCADA系统数据、电力调度SCADA系统数据、保护信息系统数据、继电保护装置数据、安全稳定与自动控制装置数据、智能测控装置数据、故障录波装置数据；还可以包括：电力设备状态监测数据和生产工艺过程数据。

与前述实施例相同的，扰动事件包括以下事件的至少其中之一：开关事故跳闸；电能品质异常；继电保护动作；安全稳定与自动控制装置动作；设备状态在线监测预警。电能品质包括频率品质、电压品质和潮流品质等。

本实施例中，当需要提取录波数据时，也是将所述录波数据遍历取出。

本实施例中，扰动录波期在图16中的时间区域也可称为扰动后录波区域，其录波时长同样可自定义。同样的，本实施例的扰动录波期支持整组复归后的录波动态结束，即：在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束(扰动已经平息)，可以动态结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。因此，在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束(扰动已经平息)，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统(图16中未显示这种情况)。

如前所述，上述多数步骤与前述实施例相同或近似，因此，上述步骤和过程可以参考前述实施例相应内容。

与前述实施例不同的是，本实施例中，实际扰动录波期具有的时长，是一个动态变化的时长，受扰动时刻影响。

这是因为，本实施例中，将所述预设时长扣除所述第二时长后的剩余时长作为所述扰动录波期的时长，而预设时长是一个固定的最长时长，第二时长是一个不固定的时长，导致实际扰动录波期具有的时长也是一个不固定的时长(动态变化的时长)。这种方式下，能够充分利用预设时长的最大容量(最大长度)，使扰动录波期在需要时能够达到尽量大的时长，即在需要时，尽量延长扰动事件发生后的录波时长。

并且，结合前面提到的一个可以动态结束录波的时长，本实施例的实际扰动录波期的时长成为一种具有三个动态性质的时长：

第一个动态性质是第二时长的开始时刻是动态变化的；

第二个动态性质是第二时长的总最大允许长度是实际动态变化的；

第三个动态性质是第二时长的结束时刻可以根据不同的情况动态变化的。

在图16所示的实施例中，预设时长可以为100s，所述第一时长为10s，当所述第二时长为5s。此时最大的录波时长为100s，扣除第二时长5s后，扰动后录波时长可以达到95s。虽然，针对某个时刻发生扰动事件的情况，即便确定了扰动后录波时长可以达到95s，但在扰动事件的不同结束时刻的情况下，又可以有不同的实际时长。

本实施例的提供的信息录波方法，通过相应的步骤，使方法具有更强的灵活性，能够实现良好的信息录波作用。

更多有关本实施例方法的优点，请参考前述实施例相应内容。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，包括：

定义录波窗口期，所述录波窗口期包括扰动事件发生前进行录波的检测录波期，以及扰动事件发生后进行录波的扰动录波期；

所述检测录波期的一个完整期间具有第一时长，所述扰动录波期的一个完整期间具有第二时长；

采用所述检测录波期进行动态环形录波检测，在一个所述检测录波期内，如果没有检测到扰动事件的发生，则进入下一个所述检测录波期；

在一个所述检测录波期内，如果检测到扰动事件发生时，记录扰动事件与事件发生时刻，并从所述事件发生时刻起，进入所述扰动录波期进行录波；

在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统；

在所述扰动录波期结束时，如果扰动仍然继续，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。

2.如权利要求1所述的电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，录波的数据，包括：变电站SCADA系统数据、电力集控SCADA系统数据、电力调度SCADA系统数据、保护信息系统数据、继电保护装置数据、安全稳定与自动控制装置数据、智能测控装置数据、故障录波装置数据；

所述扰动事件包括以下事件的至少其中之一：

开关事故跳闸；

电能品质异常；

继电保护动作；

安全稳定与自动控制装置动作；

设备状态在线监测预警。

3.如权利要求2所述的电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，录波的数据，还包括：电力设备状态监测数据和生产工艺过程数据。

4.如权利要求1所述的电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，所述录波窗口期的时长为预设时长；所述第一时长和所述第二时长之和小于等于所述预设时长。

5.如权利要求4所述的电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，所述预设时长为100s，所述第一时长为10s，所述第二时长为70s。

6.一种电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，包括：

定义录波窗口期，所述录波窗口期包括扰动事件发生前进行录波的检测录波期，以及扰动事件发生后进行录波的扰动录波期；

所述录波窗口期具有预设时长；所述检测录波期的一个完整期间具有第一时长；

采用所述检测录波期进行动态环形录波检测，在一个所述检测录波期内，如果没有检测到扰动事件的发生，则进入下一个所述检测录波期；

在一个所述检测录波期内，如果在经过第二时长时检测到扰动事件发生，记录扰动事件与事件发生时刻，并从所述事件发生时刻起，进入所述扰动录波期进行录波；

将所述预设时长扣除所述第二时长后的剩余时长作为所述扰动录波期的时长；

在所述扰动录波期内，如果检测到所述扰动事件结束，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统；

在所述扰动录波期结束时，如果扰动仍然继续，结束录波窗口期，将录波数据保存并发送给分析系统。

7.如权利要求6所述的电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，录波的数据，包括：变电站SCADA系统数据、电力集控SCADA系统数据、电力调度SCADA系统数据、保护信息系统数据、继电保护装置数据、安全稳定与自动控制装置数据、智能测控装置数据、故障录波装置数据；

所述扰动事件包括以下事件的至少其中之一：

开关事故跳闸；

电能品质异常；

继电保护动作；

安全稳定与自动控制装置动作；

设备状态在线监测预警。

8.如权利要求7所述的电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，录波的数据，还包括：电力设备状态监测数据和生产工艺过程数据。

9.如权利要求6所述的电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，所述预设时长为100s，所述第一时长为10s。

10.如权利要求6所述的电力系统故障专家诊断的信息录波方法，其特征在于，当需要提取录波数据时，将所述录波数据遍历取出。

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