CN111505444B - 一种综合测距行波分析优化系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合测距行波分析优化系统及方法，包括：数据采集终端，被配置为采集输电线路故障数据，并将采集到的数据通过通讯网络传输给测距监控中心；测距监控中心，被配置为根据接收到的所述故障数据解析出故障波形、计算故障位置，并保存结果到实时数据库；其中，所述测距监控中心根据接收到的故障数据，获取首波头时间，计算线路两端行波暂态分量的绝对时间之差，通过计算故障距离，并与预设的判断标准进行比较，得出系统的故障位置。本发明能够有效提高客户体验流畅度的目标，实现行波测距系统主站舒适、自然、顺畅的用户体验效果。

Description

一种综合测距行波分析优化系统及方法

技术领域

本发明涉及行波分析技术领域，尤其涉及一种综合测距行波分析优化系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着供电网络的不断延伸扩大，以及供电量的快速增长，网架结构更加合理也更加复杂。目前，行波测距项目，以快捷、强大、丰富、可定制的人机界面给予用户高效、丰富的体验；并提供稳定持久的故障数据、运算步骤、故障文件存储功能，快速为现场排除故障，有效提高了电网运行效益和设备管理水平。

其故障定位装置分布安装于输电线路的导线上，将采集到的数据经分析处理后上传到测距监控中心，测距监控中心接受到现场监测装置上传的故障数据后，进行智能分析诊断，并将诊断结果通过短信方式发送给相关线路维护人员。系统还能实现对现场监测终端进行各种参数的实时读取和设置，包括监测终端的实时运行状态和故障时刻的故障信息。

发明人发现，输电线路保护无论是利用工频分量还是暂态高频分量，都只能判断出故障发生的区域，只能达到切除故障的目的。行波设备虽然能够利用行波折反射的特点可以精确地计算出故障距离。但是利用行波设备为每条线路都予以监控是不可能的，很多地理及不可抗条件限制了行波设备的物理连接。同时，行波设备往往被放置在离省局遥远的变电站，对于行波设备及测距信息无法找到统一管理与实时监测。

另外，现有的行波测距系统，客户端在调用故障录波数据时，都是将故障录波数据解析成故障录波文件后存储在客户端；客户端根据用户的数据请求，对数据进行处理后进行显示；这种方式存在的问题在于：

①对于数据量较大的故障录波数据，往往会由于客户端存储容量的限制而导致无法顺利实现故障录波文件的解析；

②由于数据量较大，对于用户调用的数据请求，往往需要的计算量也比较大，可能会出现数据调用过程的卡顿，用户体验度较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种综合测距行波分析优化系统及方法，将数据采集功能与波形分析功能模块化处理，提高了大数据量下波形的显示速度，有效提高客户体验流畅度。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种综合测距行波分析优化系统，包括：

数据采集终端，被配置为采集输电线路故障数据，并将采集到的数据通过通讯网络传输给测距监控中心；

测距监控中心，被配置为根据接收到的所述故障数据解析出故障波形、计算故障位置，并保存结果到实时数据库；

其中，所述测距监控中心根据接收到的故障数据，获取首波头时间，计算线路两端行波暂态分量的绝对时间之差，通过计算故障距离，并与预设的判断标准进行比较，得出系统的故障位置。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种综合测距行波分析优化方法，包括：

获取数据采集终端采集到的故障录波数据；

根据接收到的故障数据，获取首波头时间，计算线路两端行波暂态分量的绝对时间之差，通过计算故障距离，并与预设的判断标准进行比较，得出系统的故障位置；

将得到的分析数据保存在数据库服务器；

接收前端界面的波形分析数据请求时，对请求分析的数据进行解析、压缩后，传送到前端界面进行显示。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的综合测距行波分析优化方法。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的综合测距行波分析优化方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将数据采集功能与波形分析功能模块化处理，使波形分析功能更加直观和便捷；前端界面需要调用故障数据时，把数据处理过程放到高性能的工业级后台服务器的cpu来处理，优化了交互过程中的程序结构，提高了大数据量下波形的显示速度，避免出现故障录波数据文件解析错误或者操作过程卡顿的现象出现；能够有效提高客户体验流畅度的目标，实现行波测距系统主站舒适、自然、顺畅的用户体验效果。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明实施例一中综合测距行波分析优化系统架构图；

图2为本发明实施例一中Web应用服务器的业务逻辑架构图；

图3为本发明实施例一中前后端交互优化获取数据过程示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施例中，公开了一种综合测距行波分析优化系统，参照图1，包括：

数据采集终端，被配置为采集输电线路故障数据，并将采集到的数据通过通讯网络传输给测距监控中心；

测距监控中心，被配置为根据接收到的所述故障数据解析出故障波形、计算故障位置，并保存结果到实时数据库；

通讯服务器通过通讯程序根据约定好的通信规约获取故障简报、故障波形、故障录波数据文件等最新数据。

测距监控中心从数据采集终端获取相应的录波数据文件，包括：故障简报、故障波形、故障录波数据等。然后从这些录波数据中提取有效信息；最后按照特定的算法进行分析计算，得到故障测距结果，并生成测距报告。

具体地，测距监控中心根据接收到的故障数据，获取首波头时间，计算线路两端行波暂态分量的绝对时间之差，通过计算故障距离，并与预设的判断标准进行比较，得出系统的故障位置。预设的判断标准指的是根据经验提前设置好的阈值。

本实施例中，数据采集终端为设置在线路两端的行波装置；行波装置利用采集到的线路两端高频故障暂态电流或者电压的行波，形成故障录波数据文件，来间接判定故障点的距离。

当故障发生时，即使是两台互不连接的行波设备平台可以利用设备上传的首波头时间或故障数据文件给出主站测距。各个设备即使本身互补相连，但是都与系统主站相连，系统的后台服务器可以收集他们上传的故障数据包括故障距离和故障时间，根据公式进行计算便可以得出结果。

行波装置将采集到的故障录波数据通过网络传送至测距监控中心。测距监控中心的逻辑架构分为数据存储层、中间接口层、业务处理层和应用展现层；其中，数据存储层对应获取故障简报、故障波形和行波录波数据文件模块的接口模块；中间接口层是数据访问接口，数据处理层采用数据库集群技术，使用接口层可以对上层应用提供统一的调用接口函数；业务处理层对应行波数据分析模块和故障测距计算模块；应用展现层对应行波波形分析展示模块。

参照图2，故障数据的解析文件存储在测距监控中心，测距监控中心根据接收到的前端界面的数据调用请求，将数据压缩后发送至前端界面。

本实施例中，将数据处理过程放到高性能的后端工业级服务器的cpu来处理，前端界面可以无视客户浏览器的诸多限制，优化好交互过程中的程序结构，减轻前端压力，换来舒适、自然、顺畅的用户体验效果。

由于波形分析数据量巨大，一个波形的总数据量在几百万数据点，数据处理放置在前端客户端进行处理，前端客户端的cpu及内存性能无法满足需求，所以本实施例采用如图3所示的方式，采用事件中心机制，整合每帧中大量的鼠标滚动事件并将其汇总；当滚动条离开当前所在位置，滑动过程中，可以周期捕获其移动方向的几何向量数据，其模为大小，方向为索要数据的索引这样后端服务端仅返回这部分的相关数据即可，索要展示的数据量为原始数据总长度乘以鼠标移动的向量模和显示滚动条的内容总长度的比值。

较常规的所见即索要的方式，这样做的好处是，极大的减少前端客户端的数据处理量，极大的减少前后端数据交互的网络资源消耗，同时减少了客户端浏览器的性能消耗。

为提高相应效率并保证用户使用的精确性，将滚动条状态事件存于数组中，待后台相应完成后做整合处理再予以响应。事件采集中心机制，将每帧中浏览器的鼠标滚动事件以固定周期存储于整合，再记录每帧的迭代时间将计时器开始至计时器结束在这一周期内鼠标事件的处理结果相加以确定下一周期的触发事件，每周期将汇总的鼠标滚动事件整合出鼠标滚动的起始位置及最终位置发送给服务端索要相关数据，这里我们所设置的周期时间是可以设置的，最终选取能保证为人机交互体验顺畅效果的经验值。

本实施例中，行波设备采集精度较高，生成的comtrade波形文件也较大，系统提供的的高级应用不宜将文件解析的过程放置前端客户端完成，宜将解析后的数据文件缓存至后端服务端，尽量少的占用有限的客户端CPU及内存资源。

后端服务端采用连接池技术，为满足高并发量及海量计算的需求，支持多个客户端高级应用同时与服务端交互，支持并行计算，线程连接池的最大连接数大于100。

前端客户端实时获取经过服务端计算与压缩后的波形数据。

模块优化了前后端交互过程以及交互方式，保证缩放与漫游过程无卡顿，达到了缩放顺畅、响应敏捷、浏览自然舒适的HMI人性化效果。

性能方面的提高主要体现在以下几个方面，小于10M的comtrade文件，解析时间应小于3秒，最大缩放、漫游等操作的响应时间应小于100毫秒。大于10M小于100M的comtrade文件解析时间小于8秒，最大缩放、漫游等操作的响应时应小于150毫秒。大于100M的comtrade文件解析时间应小于10秒，最大缩放、漫游等操作的响应时间小于200毫秒。

在另外一些实施方式中，测距监控中心还具备如下功能：

测距监控中心获取行波录波数据，然后对故障数据中的行波暂态分量信息进行分析。主要是解析行波设备上送的Comtrade格式的波形文件，将打开的波形文件关联相关的故障报告，根据测距过程中使用的首波头时间自动放置游标位置并在界面显示标明相关故障的线路信息。下载相关comtrade文件至前端客户端，同时上传客户端中的波形文件做在线分析。

兼容时间单位精确至纳秒的波形文件，能进行时间标尺指示，时间标尺用于指示用户所见区域中波形视图的时间刻度，能够支持计时起点时刻取自comtrade文件中的起始时间的绝对时间标尺或计时起点时刻为0的相对时间标尺两种展示形式。

手动分析的功能，即手动放置游标位置重启计算测距结果的功能，游标位置的重置能够高亮显示游标所示数据的时标、一次采样值、二次采样值。

直观、生动的呈视波形变化趋势及提供数据可视化过程，提供了按照统一最大值、分组最大值、通道最大值不同的绘制方式；任选需要的通道进行波形趋势比较及绘制显示在同一维度或坐标系中。

实时波形数据提示的功能，即当鼠标移入波形区域，鼠标位置所对应的全部通道的数据点呈高亮状态显示，同时能够提示数据位置所代表的数据集合的相关信息(如绝对时刻、相对时刻、通道名称、比例系数、一次值、二次值、工频文件还宜提供该点的有效值)。

用户可以自由选取显示或隐藏通道波形，按照线路将通道分类、关联。可以将相同线路的通道绘制在同一坐标系或不同坐标系分别展示，以方便查看线路通道的整体趋势或每条通道的波形趋势。

高效、便捷的缩放与漫游常用功能键，缩放功能包含根据鼠标所选区域缩放、横向缩放、纵向缩放、压缩一屏、原比例显示；漫游功能包含图表拉伸和缩小、图元的拉伸和缩小。

可以进行不同主题的定制，白、黑两种基本的图表底色绘制方式，可以高亮表现波形的走势以及反转背景色。

波形数据拟合功能，能够根据用户通过游标选取的波形区域计算拟合后的时标偏移量，并将游标根据时标偏移量重置以及自动刷新游标位置的测距结果。具备对波形拟合算法的可追溯性及可视化文字或图形表现形式。

每个波形分析实例单元都可以进行单端测距，根据用户选取的实游标及虚游标表示的时标，代入单端测距算法，结合线路长度，手动计算单端测距结果。

文件关联功能，将本端波形文件及对端波形文件相关联，能够在同一屏幕同时显示本端波形文件及对端波形文件。如果有与该行波波形文件相关联的工频波形文件，波形分析模块能够自动关联该行波波形文件及工频波形文件在同屏显示。即在条件具备的情况下，在一次测距记录中模块应能够同屏展示与关联本端行波文件、对端行波文件、本端工频文件、对端工频文件，并且任意选取一组或一个波形文件可以全屏显示。

在另外一些实施方式中，可以将测距记录相关联的本端行波文件、本端工频文件、对端行波文件、对端工频文件按照对应线路名称、测距时间命名打包及下载至客户端。

依次关联与上传在一次测距中的本端行波文件、本端工频文件、对端行波文件、对端工频文件至服务端解析，并能同屏展示与分析。

每个波形分析实例单元之间的消息通讯，具备本端文件与对端文件的游标级联功能、行波文件与工频文件的游标级联功能。即开启游标级联功能后，当用户重置了某一实例单元中的游标时标，与其级联的其他实例单元中可视区域(滚动条位置)与游标时标能够实时同步，并重置测距结果。

根据选取的线路参数、本端游标时标、对端游标时标、可配置的波速度，重新手动计算双端测距结果。提供了根据波形拟合算法自动重定位游标时标的功能，以及线路参数关联的相关业务算法，能够将测距结果结合线路参数，准确定位至杆塔区间之间，并以图形化形式显示。双端测距的计算过程提供了强大的可追溯性演绎、表现支撑体系及可视化文字或图形表现形式。

实施例二

在一个或多个实施方式中，公开了一种综合测距行波分析优化方法，包括：

获取数据采集终端采集到的故障录波数据；

根据接收到的故障数据，获取首波头时间，计算线路两端行波暂态分量的绝对时间之差，通过计算故障距离，并与预设的判断标准进行比较，得出系统的故障位置；

将得到的分析数据保存在数据库服务器；

接收前端界面的波形分析数据请求时，对请求分析的数据进行解析、压缩后，传送到前端界面进行显示。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种综合测距行波分析优化系统，其特征在于，包括：

数据采集终端，被配置为采集输电线路故障数据，并将采集到的数据通过通讯网络传输给测距监控中心；

测距监控中心，被配置为根据接收到的所述故障数据解析出故障波形、计算故障位置，并保存结果到实时数据库；

其中，所述测距监控中心根据接收到的故障数据，获取首波头时间，计算线路两端行波暂态分量的绝对时间之差，通过计算故障距离，并与预设的判断标准进行比较，得出系统的故障位置；

采用事件采集中心机制，将每帧中浏览器的鼠标滚动事件以固定周期存储整合，再记录每帧的迭代时间，将一周期内鼠标事件的处理结果相加以确定下一周期的触发事件；每周期根据汇总的鼠标滚动事件整合出鼠标滚动的起始位置及最终位置，发送给后端服务器要相关数据。

2.如权利要求1所述的一种综合测距行波分析优化系统，其特征在于，所述故障数据的解析文件存储在测距监控中心，所述测距监控中心根据接收到的前端界面的数据调用请求，将数据压缩后发送至前端界面。

3.如权利要求1所述的一种综合测距行波分析优化系统，其特征在于，所述测距监控中心包括：

通讯服务器，被配置为与数据采集终端连接，接收数据采集终端发送的故障数据；

Web服务器，被配置为实现应用层的数据查询和故障展示；

数据库服务器，被配置为保存故障数据、告警数据、通信数据以及行波录波文件信息。

4.如权利要求1所述的一种综合测距行波分析优化系统，其特征在于，所述数据采集终端为设置在线路两端的行波装置；所述行波装置利用采集到的线路两端高频故障暂态电流或者电压的行波，形成故障录波数据文件。

5.如权利要求1所述的一种综合测距行波分析优化系统，其特征在于，

当故障发生时，即使是两台互不连接的行波设备，平台可以利用设备上传的首波头时间或故障数据文件给出主站测距。

6.如权利要求1所述的一种综合测距行波分析优化系统，其特征在于，当滚动条离开当前所在位置，滑动过程中，周期捕获其移动方向的几何向量数据，其模为大小，方向为索要数据的索引；服务端仅返回这部分的相关数据；索要展示的数据量为原始数据总长度乘以鼠标移动的向量模和显示滚动条的内容总长度的比值。

7.一种综合测距行波分析优化方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的一种综合测距行波分析优化系统，包括：

获取数据采集终端采集到的故障录波数据；

根据接收到的故障数据，获取首波头时间，计算线路两端行波暂态分量的绝对时间之差，通过计算故障距离，并与预设的判断标准进行比较，得出系统的故障位置；

将得到的分析数据保存在数据库服务器；

接收前端界面的波形分析数据请求时，对请求分析的数据进行解析、压缩后，传送到前端界面进行显示。

8.一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求7所述的综合测距行波分析优化方法。

9.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求7所述的综合测距行波分析优化方法。

Images