CN111355299B - 一种用于电力系统二次装置的数据采集处理方法 - Google Patents

Abstract

一种用于电力系统二次装置的数据采集处理方法。本发明通过在二次装置的存储单元内分隔出新的采样数据区，配合相应的状态标识以调用不同的采样数据区而同步实现采样与测试，使得二次装置保护、自动化功能可以进行在线测试，及早发现二次装置在运行中出现异常情况，并针对异常情况进行及时处理，以降低二次装置拒动或误动的风险。本发明可使二次装置在线测试期间仍然对一次设备进行监测，使一次设备不失去保护，降低电网运行安全风险。

Description

一种用于电力系统二次装置的数据采集处理方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种用于电力系统二次装置的数据采集处理方法。

背景技术

电力系统包括一次设备和二次设备。一次设备用于生产或使用电能，二次设备通过采集一次设备的电气量和开关量信息，实现对一次设备的检测、控制和保护。但是，现有的二次设备在投入电网运行期间，只能接入一次设备，采集处理来自一次设备的电气量、开关量信息，对一次设备进行监测、控制、调节和保护，而不能再同时采集和处理来自测试系统的第二套电气量、开关量信息。现有装置难以实现真正意义的在线测试。

现有的二次设备在投入电网运行期间，其出现的异常情况无法被及时获知。运行人员只有在电网发生一次系统故障时，根据装置的动作行为才能获知装置的保护、自动化功能是否正常。当二次设备的故障未被及时发现而出现误动或拒动时，会扩大停电区域，给电网和用户造成不必要的经济损失，影响电网的安全、可靠、经济运行。

如果需要在一次设备运行的状态下，对二次设备进行保护、自动化等功能的测试，则需要将二次设备接入测试系统，同时断开其与一次设备的控制回路，以防止其对一次设备的误动作。测试期间，一旦发生一次设备系统故障，二次设备将无法对故障进行隔离和切除。现有的测试方式下，在一次设备故障时无法及时响应故障，因而会严重损坏一次设备，扩大故障范围，给电网运行带来巨大安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种使得二次装置保护、自动化功能可以进行在线测试的用于电力系统二次装置的数据采集处理方法。

首先，为实现上述目的，提出一种用于电力系统二次装置的数据采集处理方法，步骤包括：第一步，在所述二次装置的存储单元内分隔出一部分存储区域作为第二套数据RAM采样区，所述第二套数据RAM采样区独立于所述存储单元内原本的第一套数据RAM采样区域；通过后台通信网络接口进行电气量采集，接收以太网通信接口所获得的标准COMTRADE格式数据文件；设置采样状态标识S_SA和测试状态标识S_OT为初始值；在接收到开始命令后跳转至第二步；第二步，设置采样状态标识S_SA和测试状态标识S_OT为“1”，而后在将电气量采集到所述二次装置的存储单元内原本的第一套数据RAM采样区域的同时，将已接收到的标准COMTRADE格式数据文件解析到第二套数据RAM采样区，解析完成后设置采样状态标识S_SA为“0”；第三步，根据所述第一套数据RAM采样区域中存储的电气量进行系统故障判别，在判定系统故障时，设置系统故障标识F_FS为“1”，同时设置所述测试状态标识S_OT为“0”，中断正在进行的测试；在判定系统正常时，设置所述系统故障标识F_FS为“0”，同时保持所述测试状态标识S_OT不变化；第四步，当所述测试状态标识S_OT为“0”时，读取第一套数据RAM采样区域中的电气量进行计算；当所述测试状态标识S_OT为“1”时，读取第二套数据RAM采样区域中的电气量进行计算；第五步，根据对电气量计算所获得的结果执行相应的出口动作或生成相应的报告。

可选的，上述的方法中，所述第一步中，在接收到开始命令后，所述二次装置还同步的通过GOOSE网向与其共同连接同一网络的其他二次装置发送该开始命令。

可选的，上述的方法中，所述第二套数据RAM采样区中数据的存储规则与原先第一套数据RAM采样区的存储规则相同，所述第二套数据RAM采样区中所存储的电气量、电气量的个数、电气量的排序均与原先第一套数据RAM采样区相同；所述的电气量包括：三相电压、三相电流及其有效值，零序电流和零序电压。

可选的，上述的方法中，所述第三步中按照以下的步骤进行系统故障判别：步骤c1，针对各相电流，分别计算其电流突变量Δi_k1＝|i_k-i_k-2T|以及电流突变量差Δi_k2＝||i_k-i_k-2T|-|i_k-2T-i_k-4T||；其中，i_k表示在k时刻的任一相电流的采样值，i_k-2T表示在k时刻两周期前的该相电流的采样值，i_k-4T表示在k时刻四周期前的该相电流的采样值；步骤c2，计算所述各相电流的有效值分别为Ia、Ib、Ic计算各相电压的有效值分别为Ua、Ub、Uc，计算零序电流为3I0，计算零序电压为3U0；步骤c3，判断各相电流所对应的电流突变量Δi_k1是否达到电流突变量设定值，在任一相电流所对应的电流突变量Δi_k1达到时设置电流突变量标识F_SΔi1＝1；判断各相电流所对应的电流突变量差Δi_k2是否达到电流突变量差设定值，在任一相电流所对应的电流突变量差Δi_k2达到时设置电流突变量差标识F_SΔi2＝1；判断各相电流的有效值是否达到电流有效值设定值，在任一相电流的有效值达到时设置电流有效值标识F_Si＝1；判断所述零序电流3I0的有效值是否达到零序电流设定值，在达到时设置零序电流标识F_S3i0＝1；判断各相电压的有效值是否达到电压有效值设定值上限，在任一相电压的有效值达到时设置电压有效值上限标识F_Suo＝1；判断各相电压的有效值是否低于电压有效值设定值下限，在任一相电压的有效值低于时设置电压有效值下限标识F_Sul＝1；判断所述零序电压3U0是否达到零序电压设定值，在达到时设置零序电压标识F_S3U0＝1；步骤c4，在F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul+F_S3U0≥1时，判定系统故障，设置系统故障标识F_FS为“1”，同时设置所述测试状态标识S_OT为“0”；在F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul+F_S3U0＝0时,判定系统正常，设置所述系统故障标识F_FS为“0”，同时保持所述测试状态标识S_OT不变化。

可选的，上述的方法中，所述步骤c3中，若任一电气量缺失则设置其对应的标识为“0”。

可选的，上述的方法中，还设置有压板控制字O_EN，用于标识测试状态下是否允许出口动作；所述第五步中，所述根据对电气量计算所获得的结果执行相应的出口动作时，还包括如下步骤：当测试状态标识S_OT＝0时，出口动作无变化，直接执行。当测试状态标识S_OT＝1时，如果压板控制字O_EN＝1，出口动作无变化，直接执行；如果压板控制字O_EN＝0，出口动作不执行。

可选的，上述的方法中，根据对电气量计算所获得的结果生成相应的报告时：若测试状态标识S_OT＝0，则直接生成相应的报告；若测试状态标识S_OT＝1，则在生成相应的报告时将报告设置为带测试标识；并且，在出口动作不执行时，在所述报告中增加不动作报告模块，报告不动作原因和数据。

可选的，上述的方法中，所述出口动作包括跳开断路器、切断故障线路、进行故障点判断、进行故障隔离或恢复供电。

可选的，上述的方法中，所述报告包括：根据出口动作所生成的记录报告，和根据对电气量计算所获得的结果所进行的分析所生成的测试报告。

有益效果

本发明通过在二次装置的存储单元内分隔出新的采样数据区，配合相应的状态标识以调用不同的采样数据区而同步实现采样与测试，使得二次装置保护、自动化功能可以进行在线测试，及早发现二次装置在运行中出现异常情况，并针对异常情况进行及时处理，以降低二次装置拒动或误动的风险。本发明可使二次装置在线测试期间仍然对一次设备进行监测，使一次设备不失去保护，降低电网运行安全风险。

本发明可同时对多台二次装置组成的系统进行在线测试，在线测试时，不用在二次装置处附加测试设备，不需要大量现场测试人员，经济性好。本发明在二次装置在不动作时也产生报告，便于分析二次装置的功能及运行状态，便于分析不动作原因，智能性好。并且，本发明的测试数据可根据实际系统参数离线或在线产生，可以对二次装置的定值合理性进行校验，与实际一次系统故障数据对比，可以校验一次系统模型参数。本发明无需对输电系统和配电系统的现有继电保护和安全自动装置、配电终端、自动化装置等进行硬件改造，仅通过软件升级即可实现，其适用性好。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有二次设备的系统架构示意图；

图2为根据本发明的二次设备的系统架构示意图；

图3为本发明的二次装置的数据采集处理方法；

图4为利用本发明进行在线测试的流程图；

图5为一种典型的配电网电缆配电线路的系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

继电保护和安全自动化装置、配电终端等装置均已采用微机技术，硬件一般包括五部分：1数据采集系统2微型机主系统3开关量输入/输出系统4电源系统5通信接口。

装置数据采集系统只接入一个采集对象，采集一套电气量信息，将采集到的电气量数据转化为微型机能识别的数字量。装置微型机主系统执行编制好的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的一套数据进行计算、分析、处理，完成各种继电保护和自动化功能。

图1为根据现有的一种二次设备的系统架构。该智能分布式DTU装置采集Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、3U0共8个电气量，8个电气量从被保护的电力线路或设备的电流互感器、电压互感器取得，或者从测试系统取得。当数据来源为模拟接口时，智能分布式DTU装置数据采集系统通过八个模拟变换回路进行模数转换将模拟量转化为数字量，放到RAM采样区，微型机主系统对这一套电气量进行计算处理，供保护、自动化功能模块使用，实现相应的保护、自动化功能。

图2为本发明的方案，其包括：

数据采集模块：其中的第二套数据来源系统用IEC61850、IEC104等标准通信协议的文件服务，通过以太网通信接口发送标准COMTRADE格式数据文件，装置通过后台通信网络接口，用IEC61850、IEC104等标准通信协议的文件服务，接收标准COMTRADE格式数据文件，正确接收完成后，通知第二套数据来源系统接收完成，等待其发出开始命令。装置设置第二套数据开始采样状态标识S_SA和测试状态标识S_OT。第二套数据来源系统与装置增加开始命令，装置通信模块在接收到第二套数据来源系统发出的开始命令后，置第二套数据开始采样状态标识S_SA＝1和测试状态标识S_OT＝1。S_SA＝1时，装置采样中断在采集第一套数据的同时，在指定时刻开始将已接收到的COMTRADE标准格式数据文件中的电气量、开关量，用与第一套采样数据同样的规则，在第一套数据采样RAM区后面开辟同样大小的第二套数据采样RAM区，解析到第二套数据采样RAM区，进行第二套电气量、开关量信息的数据采集。

一般的装置设计中RAM设计的都足够大，放第二套采样数据不用增加硬件，如果原设计中RAM的裕量小，就需要换大一点的RAM。一般情况下扩RAM容量，换芯片硬件上也会兼容，不需要重新绘制印制板。其中第二套数据采集分两个步骤，1、接收标准数据文件，2、解析数据文件到RAM区。

微型机主系统中，在数据使用过程中，根据测试状态标识S_OT的状态，装置计算模块判断用哪一套数据采样区数据进行计算：当测试状态标识S_OT＝0时，装置不在测试状态，装置计算模块使用的采样数据从第一套数据采样RAM区获取，计算出的各种值为装置的保护、测控、自动化功能模块所使用。当测试状态标识S_OT＝1时，装置在测试状态，装置的计算模块使用的采样数据从第二套数据采样RAM区获取，计算出的各种值为装置的保护、测控、自动化功能模块所使用。

之中的系统故障判别模块用第一套数据RAM区数据进行实时计算。用于在一次系统发生故障时，装置切换计算模块使用的采样数据RAM区。系统故障判别模块判断出一次系统发生故障时置一次系统故障标识F_FS＝1，同时置测试状态标识S_OT＝0；当没有判断出一次系统发生故障时，置一次系统故障状态标识为0，不修改装置测试状态标识。

针对其中的系统故障标识F_FS，本发明提供一种改进的突变量故障判别算法，提高缓慢发展型故障的判别灵敏度，对于每相电流；改进突变量算法如下：

首先计算：

Δi_k1＝|i_k-i_k-2T|

Δi_k2＝||i_k-i_k-2T|-|i_k-2T-i_k-4T||

其中，Δi_k1表示k采样时刻电流突变量；Δi_k2表示k采样时刻电流突变量差；i_k表示在k时刻的电流采样值；i_k-2T表示在k时刻两周期前的电流采样值；i_k-4T表示在k时刻四周期前的电流采样；

然后，同时用半周、全周傅氏算法计算采集的各个电压电流的有效值，包括Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、3U0。当计算出的值大于或小于设定值时，置相应标识为1。例如：计算a、b、c三相电流的Δi_k1，当任一相Δi_k1≥Δi_k1set时，置F_SΔi1＝1；

Δi_k1set：定值满足最小运行方式下本线路末端故障时有足够灵敏度；

计算a、b、c三相电流的Δi_k2，当任一相Δi_k2≥Δi_k2set时，置F_SΔi2＝1；

Δi_k1set：定值满足最小运行方式下本线路末端故障时有足够灵敏度；

计算a、b、c三相电流的有效值，当任一相I_x≥Iset时，置F_Si＝1；

Iset：按最小过流保护动作定值的60％取值；

计算3I0的有效值，当3I0≥3I0set时，置F_S3i0＝1；

3I0set：按最小零序电流保护动作定值的60％取值；

计算a、b、c三相电压的有效值，当任一相U_x≥U_oset时，置F_Suo＝1；

U_oset：按最小过压保护动作定值的60％取值；

计算a、b、c三相电压的有效值，当任一相U_x≤U_lset时，置F_Sul＝1；

按最大低压保护动作定值的140％取值；

计算3U0的有效值，当3U0≥3U0set时，置F_S3U0＝1；

按最小零序电压保护动作电压定值的60％取值；

最终根据系统故障判据公式：F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul+F_S3U0≥1进行判断。当F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul+F_S3U0≥1时，置一次系统故障标识F_FS＝1，同时置测试状态标识S_OT＝0。当F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul+F_S3U0＝0时，置一次系统故障标识F_FS＝0，不修改测试状态标识。

实际装置如果不采集某个电气量，则不计算该电气量，公式中该判据标志始终为零，不影响判据公式的结果。

本发明的二次装置在执行出口动作时：设置一个测试状态下是否允许出口的压板控制字O_EN，根据设置的压板控制字状态决定装置动作出口行为。当测试状态标识S_OT＝0时，装置出口动作时处理不变，直接出口。当测试状态标识S_OT＝1时，如果O_EN＝1，装置出口动作时处理不变，直接出口；如果O_EN＝0，装置动作出口时，不操作动作出口。

本发明的二次装置在生成报告时：当测试状态标识S_OT＝0，装置报告处理设计不变。当测试状态标识S_OT＝1，装置产生动作报告时，报告带测试标识。当装置不动作时，增加不动作报告模块，报告不动作原因和数据，报告带测试标识。

具体而言，在一种可行的实现方式中，本发明所提供的智能分布式DTU装置一直采集第一套电气量信息，通过八个模拟变换回路，对Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、3U0等8个电气量将模拟量转化为数字量，放到RAM采样区供微型机主系统处理，采样指针为AP，采样数据提供给系统故障判别模块使用。

DTU(Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备

智能分布式DTU装置使用后台通信网络接口进行第二套电气量采集。智能运维系统通过以太网通信接口使用IEC104标准通信协议的文件服务，发送标准COMTRADE格式数据文件给智能分布式DTU装置。智能分布式DTU装置通过后台通信网络接口使用IEC104标准通信协议的文件服务，接收智能运维系统发出的标准COMTRADE格式数据文件，正确接收完成后，通知智能运维系统接收完成，等待其发出开始命令。

智能分布式DTU装置设置第二套数据开始采样状态标识S_SA和测试状态标识S_OT。智能运维系统与智能分布式DTU装置增加开始命令，智能分布式DTU装置增加GOOSE同步启动命令。

智能运维系统向智能分布式DTU装置发送开始命令，智能分布式DTU装置收到智能运维系统发出开始命令后，通过GOOSE网向自己和同一网络内其他智能分布式DTU装置发送同步启动命令，各个智能分布式DTU装置收到来自GOOSE网的同步启动命令后，置第二套数据开始采样状态标识S_SA＝1和测试状态标识S_OT＝1。

S_SA＝1时，智能分布式DTU装置采样中断开始将已接收到的COMTRADE标准格式数据文件解析到第二套数据RAM采样区，解析完成置S_SA＝0。存放规则与第一套数据RAM采样区相同，即存放的量、个数、排序等与第一套数据RAM采样区相同，对应新的采集量Ia1、Ib1、Ic1、3I01、Ua1、Ub1、Uc1、3U01共8个电气量，数据采集处理及系统故障判别模块框图如图2所示。

本发明的智能分布式DTU装置在数据使用过程中：在计算模块入口处，判断测试状态标识S_OT。当S_OT＝0时，计算模块使用第一套数据采样RAM区的数据，当S_OT＝1时，计算模块使用第二套数据采样RAM区的数据，计算模块计算出的各种值为智能分布式DTU装置的保护、自动化等其他功能模块所使用。

该智能分布式DTU装置中的系统故障判别模块：用第一套数据RAM区数据进行实时计算。系统故障判别模块用于在一次系统发生故障时，智能分布式DTU装置切换计算模块使用的采样数据RAM区。

智能分布式DTU装置系统故障判别模块判断出一次系统发生故障时置一次系统故障标识F_FS＝1，同时置测试状态标识S_OT＝0；当没有判断出一次系统发生故障时，置一次系统故障状态标识为0，不修改装置测试状态标识。

其中，系统故障判别使用改进的突变量故障判别算法，对三相电流分别进行计算，算法如下：

Δi_k1＝|i_k-i_k-2T|

Δi_k2＝||i_k-i_k-2T|-|i_k-2T-i_k-4T||

Δi_k1 k采样时刻电流突变量

Δi_k2 k采样时刻电流突变量差

i_k在k时刻的电流采样值

i_k-2T在k时刻两周期前的电流采样值

i_k-4T在k时刻四周期前的电流采样

智能分布式DTU装置系统故障判别模块用半周、全周傅氏算法计算采集的各个电压电流的有效值，包括Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、3U0，这几个量包括了可以直接采集的所有电气量。当计算出的值大于或小于设定值时，置相应标识为1。

计算a、b、c三相电流的Δi_k1，当任一相Δi_k1≥Δi_k1set时，置F_SΔi1＝1；

计算a、b、c三相电流的Δi_k2，当任一相Δi_k2≥Δi_k2set时，置F_SΔi2＝1；

计算a、b、c三相电流的有效值，当任一相I_x≥Iset时，置F_Si＝1；

计算3I0的有效值，当3I0≥3I0set时，置F_S3i0＝1；

计算a、b、c三相电压的有效值，当任一相U_x≥U_oset时，置F_Suo＝1；

计算a、b、c三相电压的有效值，当任一相U_x≤U_lset时，置F_Sul＝1；

系统故障判据公式：F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul≥1

当F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul≥1时，置一次系统故障标识F_FS＝1，在线测试状态标识S_OT＝0；

当F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul＝0时，置一次系统故障标识F_FS＝0。

该智能分布式DTU装置中的出口动作模块，设置有一个测试状态下是否允许出口的压板控制字O_EN，根据设置的压板控制字状态决定装置动作出口行为：当测试状态标识S_OT＝0时，装置出口动作时处理不变，直接出口。当测试状态标识S_OT＝1时，如果O_EN＝1，装置出口动作时处理不变，直接出口；如果O_EN＝0，装置动作出口时，不操作动作出口。

该智能分布式DTU装置中的报告模块被设置为：当测试状态标识S_OT＝0，装置报告处理设计不变。当在线测试状态标识S_OT＝1，装置产生动作报告时，报告带测试标识。当装置不动作时，增加不动作报告模块，报告不动作原因和数据，报告带测试标识。装置测试状态标识为1时，装置动作出口模块、装置报告模块采取新方法设计。

该智能分布式DTU装置的在线测试流程如下：1在线测试系统准备好的数据文件通过以太网口，使用IEC104规约传输给分装置。2装置接收数据文件，数据接收完成后通知主站软件数据准备完成，等待试验开始。3测试系统向指定装置发送开始测试命令，该装置收到开始测试命令后，进入数据采集处理，运行计算、保护、自动化等功能模块。4根据装置的动作行为和生成记录报告，分析生成测试报告。5重复上述步骤直至测试内容完成。6测试结果分析，测试人员根据测试记录分析判断被测试对象功能及性能是否符合要求。

以图5所示的配电网电缆配电线路典型示意图为例。其中：从变电站A、变电站B中压母线引出电缆配电线路，在连接两个变电站的一条线路上有31台断路器，其中2台断路器1、断路器2分别安装于变电站A、变电站B内，配置中压馈线保护。9台主干线开关为1环网箱FS101、1环网箱FS102、2环网箱FS201、2环网箱FS202、环网室FS301、环网室FS302、开关站FS401、开关站FS402、开关站FS413，每台主干线开关旁边各安装一台智能分布式DTU装置，20台分支开关为1环网箱FS103、FS104、2环网箱FS203、FS204、FS205、FS206、环网室FS303、FS304、FS305、FS306、开关站FS403、FS404、FS405、FS406、FS407、FS408、FS409、FS410、FS411、FS412，每台分支开关旁边各安装一台智能分布式DTU装置。29台智能分布式DTU装置IP地址依次设置为192.168.3.1～29。智能分布式DTU装置通过光纤网络连接到智能运维系统，智能分布式DTU装置具备独立的光纤GOOSE网，相互之间可以发送接收GOOSE信息。智能分布式DTU装置可以采集线路电压、电流和断路器位置状态信息。当线路发生故障时智能分布式DTU装置可跳开断路器切断故障线路，进行故障点判断、故障隔离和恢复供电，同时将产生的报告传送到智能运维系统。

其在线测试如图4所示：在智能分布式DTU投入电网运行时，第一套电气量来自一次设备，进行在线测试时第二套电气量来自智能运维系统。

智能运维系统在智能分布式DTU装置带电运行的情况下，在线模拟F1～F5点分别发生故障，在线测试检验配电自动化系统故障处理功能。整个测试过程具体如下：

在智能运维软件一次系统主接线图上，设置变电站1、2在该配电线路的输出功率(电源)、20条分支线路的参数(电阻、电感、电容)、负载参数(电阻、电感)。通过通信实时获取的系统中开关状态，也可人为设定系统中开关的状态，具有在线测试操作权限的人员登录智能运维软件，操作进入仿真态，在一次系统主接线图上选择参加在线测试的智能分布式DTU装置，可以选择故障点两侧相关分布式DTU装置，也可以选择该系统网络内的全部智能分布式DTU装置,这里选择全部29台；在F1点处设置故障类型分别设置单相接地、相间、相间接地、三相、三相接地、故障起始时刻；根据当前一次系统参数和选定的故障参数，智能运维软件计算出该系统内29个智能分布式DTU装置安装处的暂态数据，数据包括各个智能分布式DTU装置安装处的三相电压、三相电流、零序电压和零序电流。

智能运维软件将对应各个智能分布式DTU装置的暂态数据转换成相对应的标准COMTRADE格式文件。

智能运维软件将生成的COMTRADE数据文件通过以太网通信口用IEC60870-5-104标准协议发给选定的参与测试的各个智能分布式DTU装置，各个智能分布式DTU装置用EC60870-5-104标准协议接收COMTRADE数据文件；

智能运维软件向选定的参与测试的29台智能分布式DTU装置中IP地址号最小的192.168.3.1智能分布式DTU装置发送开始命令，也可以选定向29台中的任意一台智能分布式DTU装置发送开始命令。IP地址为192.168.3.1的智能分布式DTU装置收到开始命令后，通过GOOSE报文向同一GOOSE网络内29台智能分布式DTU装置发送同步开始命令。每个智能分布式DTU装置收到同步启动命令后，置第二套数据开始采样状态标识S_SA＝1和测试状态标识S_OT＝1。在智能分布式DTU装置采样中断中开始解析接收到的COMTRADE数据文件，放到第二套数据采样RAM区。智能分布式DTU装置计算模块使用第二套数据进行计算，计算结果供系统故障判别模块以外的其他功能模块使用。

设置测试状态下是否允许出口的压板控制字O_EN＝0。在实际运行一次系统正常且没有发生故障情况下，智能分布式DTU装置的系统故障判别模块，从来自一次设备的第一套数据中判别一次系统无故障，不修改测试状态标识。智能分布式DTU装置计算模块使用第二套数据进行计算，安装于环网室FS302处和开关站FS401处的智能分布式DTU装置判断出自己保护区域内故障，因为控制字O_EN＝0，智能分布式DTU装置不操作出口回路，不实际跳开FS302和FS401两个断路器，只产生保护动作报文和保护动作测试报告，包括具体什么保护动作，动作时刻的电气量的值、开关量的状态、定值、控制字的值、软、硬压板的状态等。其他智能分布式DTU装置判断自己保护区域内无故障不动作，但都产生未动作测试报告，记录未动作原因，包括采集到的电气量的值、开关量的状态、定值、控制字的值、软、硬压板的状态等。

设置测试状态下是否允许出口的压板控制字O_EN＝1。安装于环网室FS302处和开关站FS401处的智能分布式DTU装置判断出自己保护区域内故障，因为控制字O_EN＝1，智能分布式DTU装置操作出口回路，分别跳开FS302和FS401两个断路器，并产生保护动作报文和保护动作测试报告，包括具体什么保护动作，动作时刻的电气量的值、开关量的状态、定值、控制字的值、软、硬压板的状态等。其他智能分布式DTU装置判断自己保护区域内无故障不动作，但都产生未动作测试报告，记录未动作原因，包括采集到的电气量的值、开关量的状态、定值、控制字的值、软、硬压板的状态等。

同样在测试系统做F1点故障模拟测试，在智能运维系统发送开始命令的同时，在实际运行一次系统的F1点处模拟故障，智能分布式DTU装置的系统故障判别模块从来自一次设备的第一套数据中判别出一次系统故障，置一次系统故障标识F_FS＝1，在线测试状态标识S_OT＝0；智能分布式DTU装置计算模块立刻切换使用第一套数据采样RAM区数据进行计算，安装于环网室FS302处和开关站FS401处的智能分布式DTU装置判断出自己保护区域内故障，分别跳开环网室FS302断路器和开关站FS401断路器，并产生保护动作报文和保护动作报告。

验证了在线进行测试时，运行的一次系统发生故障，参与测试的智能分布式DTU装置能够判别出一次系统发生的故障，并切除和隔离故障，实施了对一次设备保护，解除了电网运行的安全隐患。

重复以上步骤，对故障点F2～F5进行配电自动化系统功能测试，还可以对图3内其他的位置进行故障模拟测试。

由此，本发明不更改智能分布式DTU装置的原硬件设计，只修改软件设计，增加软件功能模块，即可同时采集和处理来自一次设备的电气量、开关量信息、以及来自测试系统的第二套电气量、开关量信息，实现在线测试。

本领域普通技术人员可以理解：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)

1.一种用于电力系统二次装置的数据采集处理方法，其特征在于，步骤包括：

第一步，在所述二次装置的存储单元内分隔出一部分存储区域作为第二套数据RAM采样区，所述第二套数据RAM采样区独立于所述存储单元内原本的第一套数据RAM采样区域；通过后台通信网络接口进行电气量采集，接收以太网通信接口所获得的标准COMTRADE格式数据文件；设置采样状态标识S_SA和测试状态标识S_OT为初始值；在接收到开始命令后跳转至第二步；

第二步，设置采样状态标识S_SA和测试状态标识S_OT为“1”，而后在将电气量采集到所述二次装置的存储单元内原本的第一套数据RAM采样区域的同时，将已接收到的标准COMTRADE格式数据文件解析到第二套数据RAM采样区，解析完成后设置采样状态标识S_SA为“0”；

第三步，根据所述第一套数据RAM采样区域中存储的电气量进行系统故障判别，在判定系统故障时，设置系统故障标识F_FS为“1”，同时设置所述测试状态标识S_OT为“0”，中断正在进行的测试；在判定系统正常时，设置所述系统故障标识F_FS为“0”，同时保持所述测试状态标识S_OT不变化；

第四步，当所述测试状态标识S_OT为“0”时，读取第一套数据RAM采样区域中的电气量进行计算；当所述测试状态标识S_OT为“1”时，读取第二套数据RAM采样区域中的电气量进行计算；

第五步，根据对电气量计算所获得的结果执行相应的出口动作或生成相应的报告；

所述第二套数据RAM采样区中数据的存储规则与原先第一套数据RAM采样区的存储规则相同，所述第二套数据RAM采样区中所存储的电气量、电气量的个数、电气量的排序均与原先第一套数据RAM采样区相同；

所述的电气量包括：三相电压、三相电流及其有效值，零序电流和零序电压。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步中，在接收到开始命令后，所述二次装置还同步的通过GOOSE网向与其共同连接同一网络的其他二次装置发送该开始命令。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第三步中按照以下的步骤进行系统故障判别：

步骤c1，针对各相电流，分别计算其电流突变量Δi_k1＝|i_k-i_k-2T|以及电流突变量差Δi_k2＝||i_k-i_k-2T|-|i_k-2T-i_k-4T||；其中，i_k表示在k时刻的任一相电流的采样值，i_k-2T表示在k时刻两周期前的该相电流的采样值，i_k-4T表示在k时刻四周期前的该相电流的采样值；

步骤c2，计算所述各相电流的有效值分别为Ia、Ib、Ic计算各相电压的有效值分别为Ua、Ub、Uc，计算零序电流为3I0，计算零序电压为3U0；

步骤c3，判断各相电流所对应的电流突变量Δi_k1是否达到电流突变量设定值，在任一相电流所对应的电流突变量Δi_k1达到时设置电流突变量标识F_SΔi1＝1；判断各相电流所对应的电流突变量差Δi_k2是否达到电流突变量差设定值，在任一相电流所对应的电流突变量差Δi_k2达到时设置电流突变量差标识F_SΔi2＝1；判断各相电流的有效值是否达到电流有效值设定值，在任一相电流的有效值达到时设置电流有效值标识F_Si＝1；判断所述零序电流3I0的有效值是否达到零序电流设定值，在达到时设置零序电流标识F_S3i0＝1；判断各相电压的有效值是否达到电压有效值设定值上限，在任一相电压的有效值达到时设置电压有效值上限标识F_Suo＝1；判断各相电压的有效值是否低于电压有效值设定值下限，在任一相电压的有效值低于时设置电压有效值下限标识F_Sul＝1；判断所述零序电压3U0是否达到零序电压设定值，在达到时设置零序电压标识F_S3U0＝1；

步骤c4，在F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul+F_S3U0≥1时，判定系统故障，设置系统故障标识F_FS为“1”，同时设置所述测试状态标识S_OT为“0”；在F_SΔi1+F_SΔi2+F_Si+F_S3i0+F_Suo+F_Sul+F_S3U0＝0时，判定系统正常，设置所述系统故障标识F_FS为“0”，同时保持所述测试状态标识S_OT不变化。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤c3中，若任一电气量 缺失则设置其对应的标识为“0”。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还设置有压板控制字O_EN，用于标识测试状态下是否允许出口动作；

所述第五步中，所述根据对电气量计算所获得的结果执行相应的出口动作时，还包括如下步骤：

当测试状态标识S_OT＝0时，出口动作无变化，直接执行；

当测试状态标识S_OT＝1时，如果压板控制字O_EN＝1，出口动作无变化，直接执行；如果压板控制字O_EN＝0，出口动作不执行。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第五步中，根据对电气量计算所获得的结果生成相应的报告时：

若测试状态标识S_OT＝0，则直接生成相应的报告；

若测试状态标识S_OT＝1，则在生成相应的报告时将报告设置为带测试标识；

并且，在出口动作不执行时，在所述报告中增加不动作报告模块，报告不动作原因和数据。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述出口动作包括跳开断路器、切断故障线路、进行故障点判断、进行故障隔离或恢复供电。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述报告包括：根据出口动作所生成的记录报告，和根据对电气量计算所获得的结果所进行的分析所生成的测试报告。

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