CN112255576A - 一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法 - Google Patents

一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,包括以下步骤:步骤1:针对电力元件交流回路接线变更后进行交流回路接线正确性判别,得到对应判别结果;步骤2:针对电力元件正常运行时进行交流回路异常性判别,得到对应判别结果;步骤3:针对电网发生故障时进行交流回路暂态过程异常性判别,得到对应判别结果;步骤4:利用多源数据融合技术将步骤1、步骤2和步骤3中不同的判别结果进行数据融合得出交流回路的综合异常辨识结果。与现有技术相比,本发明具有识别准确度高,适用范围广等优点。

Description

一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统领域中的交流回路异常辨识技术,尤其是涉及一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法。
背景技术
为有效隔离电气故障,电力系统按照一次设备间隔配置相应的继电保护系统,如母线保护、线路保护、变压器保护等,保护系统环节构成如图1所示,即保护是否正确工作依赖于来自CT(电流互感器)交流回路的正确性。
然而在实际运行过程中多次出现因交流回路有缺陷,不能正常工作,如果仅仅根据单一保护装置自身信息,不足以判断保护装置的交流回路是否存在异常。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,包括以下步骤:
步骤1:针对电力元件交流回路接线变更后进行交流回路接线正确性判别,得到对应判别结果;
步骤2:针对电力元件正常运行时进行交流回路异常性判别,得到对应判别结果;
步骤3:针对电网发生故障时进行交流回路暂态过程异常性判别,得到对应判别结果;
步骤4:利用多源数据融合技术将步骤1、步骤2和步骤3中不同的判别结果进行数据融合得出交流回路的综合异常辨识结果。
进一步地,所述的步骤1包括以下分步骤:
步骤11:针对电力元件交流回路接线变更后,基于交流回路中的间隔保护装置获取保护遥测量信息幅值和相角,通过比较相角一致性判断是否存在误接线;
步骤12:当判断为不存在误接线时,合成整条母线上的所有保护电流,若所有保护电流对应差流超过设定值时,得出判别结果为异常并提示报警。
进一步地,所述步骤11中的相角一致性判断具体包括:A、B和C各相相电流之间若为相序依次滞后120°角度关系则判断为不存在误接线,若不为相序依次滞后120°角度关系或相序错误则判断为存在误接线并提示警报。
进一步地,所述步骤2包括以下分步骤:
步骤21:针对正常运行的电网中的元件对应的相同间隔不同CT次级和不同保护装置(如第一套线路保护、第二套线路保护;第一套母线保护、第二套母线保护等)多源数据保护电流遥测量值,求解多源数据保护交流电流测量值均值;
步骤22:当任意一个参与比对的保护交流电流测量值与多源数据保护交流电流测量值均值之间的函数关系满足设定条件时,则得出判断结果为该保护的测量值异常并提示报警。
进一步地,所述步骤21中的保护交流电流测量值均值的计算公式为:
Figure BDA0002120562320000021
式中,X表示保护交流电流测量值的均值,n表示参与比对的继电保护装置的数量,Xi表示第i个参与比对的保护交流电流测量值。
进一步地,所述步骤22中的设定条件为:
Figure BDA0002120562320000022
式中,
Figure BDA0002120562320000023
表示获得的任意一组其他的保护交流电流测量值均值,Δε为保护交流回路异常报警门槛值。
进一步地,所述步骤3具体包括:通过GOOSE信号获取故障时间和事件信息,基于该故障事件GOOSE信息所反映的故障时刻和故障元件,在故障录波器所形成的文件中找到对应的故障文件,依据故障时刻从整个故障文件中截取该故障元件故障前、故障时刻及故障后的模拟量信息,并根据故障动作的保护获取该保护形成的COMTRADE录波文件,比对所述故障录波器所形成的文件与所述COMTRADE录波文件中对应的基波模拟量信息,通过波形比对算法判别保护模拟量信息与故障录波器模拟量信息的一致性。
进一步地,所述波形比对算法包括以下步骤:
步骤01:通过差值算法将保护录波文件的模拟量信息和故障录波器文件对应通道的模拟量信息各自的模拟量波形时间轴对齐;
步骤02:将两组对齐后的波形传输至基频滤波器得到基波幅值并得出两者偏差,若偏差大于设定值则(如10%或其它经验数据)判断保护录波文件的模拟量与故障录波文件对应通道的模拟量信息不一致并提示报警。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)本发明针对电网中各个阶段的交流回路故障判别,即步骤1:针对电力元件交流回路接线变更后进行交流回路接线正确性判别,得到对应判别结果;步骤2:针对电力元件正常运行时进行交流回路异常性判别,得到对应判别结果;步骤3:针对电网发生故障时进行交流回路暂态过程异常性判别,得到对应判别结果;并最终利用多源数据融合技术将步骤1、步骤2和步骤3中不同的判别结果进行数据融合得出交流回路的综合异常辨识结果,识别准确度高。
(2)本发明方法具体应用时通过保护在线监测系统所具备获取多源交流量数据的能力,如A/B套、同源、及故障录波器数据,可以规避保护装置测量回路对于交流环节异常辨识的局限性,实现轻负荷、正常运行、电网故障三种不同运行工况下,对于保护装置交流回路的异常辨识,及时发现保护装置存在的隐患,减少由于保护缺陷造成电网事故扩大的可能性。
附图说明
图1为本发明背景技术中的保护交流回路结构示意图;
图2为本发明的整体发明方法流程示意图。
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,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
实施例
本发明涉及电力元件交流回路接线变更后投入运行、正常运行过程中及电网发生故障这三个环节,基于部署在变电站的保护在线监测系统,通过多源数据的技术,进行保护装置交流回路的正确性判别,具体方案如下:
场景一:电力元件交流回路接线变更后交流回路接线正确性判别:
在负荷小电流情况下判断三相电流相序,防由于误接线造成重负荷或区外故障保护误动。实际应用时由于电网短路容量增加,CT变比选择比较大,轻负荷时保护感受的二次电流会小于0.05In,此时保护装置判断为零漂值不启动,保护装置不做判别。为解决轻负荷下的交流相序判别问题,具体方案如下:基于间隔保护装置获取保护交流电流测量幅值和相角,如果保护电流的幅值和相角稳定,可以判断不是零漂,此时各相电流有固定的120度角度关系,如果相角不符合120度角度关系,则提示告警。由此,可以在轻负荷情况下根据保护各相电流的相角,判别是否存在误接线;
在此基础上,合成整条母线上所有保护电流,若有稳定差流且越过设置的门槛(即不是零漂引起的差流)则给出预警提示;
由此,可以在轻负荷下,甄别交流回路的接线错误(或异常),避免在重负荷情况下或区外故障由于保护接线错误造成不正确动作。
场景二:正常运行时保护交流回路异常判别:
220kV及以上电压等级的电力系统一般配置双重化保护,且线路(变压器)间隔与对应母线间隔的保护选用同一组CT的电流,不同次级。由此,具备了采用四组以上的装置交流电流,基于“大数”原理进行判别,判断任一保护装置的交流回路是否异常。
即根据变电站主接线特征,选择采用同一组CT(可以是不同次级)的保护装置,构成比对数据源,如双母线接线模式可以选择某线路保护间隔的两套线路保护交流电流测量量,及母差保护对应间隔的交流电流测量量,构成4组比对量,考虑线路间隔轻负载情况下保护装置存在零漂现象,需要设定可以比对的最低门槛。若该间隔的一次(刀闸有缺口等)或二次CT(螺丝松动等)回路有缺陷,可以假定该缺陷会导致稳定的电流量测偏差,按照固定时间间隔比对保护遥测量值(有效值),若四台保护装置的电流测量值的其中一个数字与其他三个数字偏差较大,则可认为该保护交流回路可能存在隐患,需要人工排查。
以Xi代表第i个参与比较的保护装置的电流测量值,n等于参与比对的继电保护装置数量,以对保护装置多个测量通道中的1个测量通道(指A、B、C相别)进行故障诊断为例,可按以下步骤进行:
保护测量值均值:
Figure BDA0002120562320000051
式中,X表示保护测量值均值,n表示参与比对的继电保护装置数量,Xi表示第i个参与比对的保护测量值。
设Δε为保护交流回路隐患报警门槛值,按照一定的时间间隔进行比对判断,当连续多组保护的电流测量值均满足下式:
Figure BDA0002120562320000052
式中,
Figure BDA0002120562320000053
表示获得的任意一组其他的保护测量值均值,Δε为保护交流回路隐患报警门槛值。
则这一保护装置交流回路可能异常,给出告警提示。
场景三、保护交流回路暂态过程中异常判别:
电网故障时通过GOOSE信号,获取故障事件信息,如跳闸的断路器、保护及智能终端动作信息,基于该故障事件GOOSE信息所反映的时刻、一次故障元件,在故障录波器所形成的文件中找到对应的故障文件,依据故障时刻从整个故障文件中(录波器故障文件涵盖非故障元件的模拟量通道信息),依据设定的时间间隔,截取该故障元件故障前、故障时刻及故障后的模拟量信息(电流、电压)。同时,根据故障动作的保护,获取该保护形成的COMTRADE故障文件。比对两个故障文件故障时刻对应的基波模拟量信息,判别保护模拟量信息与故障录波器模拟量信息的一致性。具体波形比对算法如下:
假定保护模拟量录波通道定义为t1,录波器模拟量通道定义为t2,通过差值算法将两组模拟量通道的波形时间轴进行对齐,然后,将2组波形送入基频富士滤波器,得到2组基波幅值,假定为非负数a1、a2;比较a1与a2之间的偏差,若大于设定的门槛值(如10%或其他经验数据),判断来自于保护装置录波与故障录波的波形不一致,提示告警。由此,可以甄别保护装置的交流回路是否存在故障时刻因元器件受损,造成交流测量异常引起的保护不正确响应。
由此,通过保护在线监测系统所具备获取多源交流量数据的能力,可以规避保护装置测量回路对于交流环节异常辨识的局限性,实现轻负荷、正常运行、电网故障三种不同运行工况下,对于保护装置交流回路的异常辨识,及时发现保护装置存在的隐患,减少由于保护缺陷造成电网事故扩大的可能性,整体方法流程亦如图2所示,包括以下步骤:
步骤1:针对电力元件交流回路接线变更后,投入运行前进行交流回路接线正确性判别,得到对应判别结果;
步骤2:针对电力元件正常运行时进行交流回路异常判别,得到对应判别结果;
步骤3:针对电网发生故障时进行暂态过程造成交流回路异常判别,得到对应判别结果;
步骤4:利用多源数据融合技术将步骤1、步骤2和步骤3中不同的判别结果进行数据融合得出交流回路的综合异常辨识结果。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:针对电力元件交流回路接线变更后进行交流回路接线正确性判别,得到对应判别结果;
步骤2:针对电力元件正常运行时进行交流回路异常性判别,得到对应判别结果;
步骤3:针对电网发生故障时进行交流回路暂态过程异常性判别,得到对应判别结果;
步骤4:利用多源数据融合技术将步骤1、步骤2和步骤3中不同的判别结果进行数据融合得出交流回路的综合异常辨识结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,其特征在于,所述的步骤1包括以下分步骤:
步骤11:针对电力元件交流回路接线变更后,基于交流回路中的间隔保护装置获取保护遥测量信息幅值和相角,通过比较相角一致性判断是否存在误接线;
步骤12:当判断为不存在误接线时,合成整条母线上的所有保护电流,若所有保护电流对应差流超过设定值时,得出判别结果为异常并提示报警。
3.根据权利要求2所述的一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,其特征在于,所述步骤11中的相角一致性判断具体包括:A、B和C各相相电流之间若为相序依次滞后120°角度关系则判断为不存在误接线,若不为相序依次滞后120°角度关系或相序错误则判断为存在误接线并提示警报。
4.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,其特征在于,所述步骤2包括以下分步骤:
步骤21:针对正常运行的电网中的元件对应的相同间隔不同CT次级和不同保护装置多源数据保护电流遥测量值,求解多源数据保护交流电流测量值均值;
步骤22:当任意一个参与比对的保护交流电流测量值与多源数据保护交流电流测量值均值之间的函数关系满足设定条件时,则得出判断结果为该保护的测量值异常并提示报警。
5.根据权利要求4所述的一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,其特征在于,所述步骤21中的保护交流电流测量值均值的计算公式为:
Figure FDA0002120562310000021
式中,X表示保护交流电流测量值的均值,n表示参与比对的继电保护装置的数量,Xi表示第i个参与比对的保护交流电流测量值。
6.根据权利要求5所述的一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,其特征在于,所述步骤22中的设定条件为:
Figure FDA0002120562310000022
式中,
Figure FDA0002120562310000023
表示获得的任意一组其他的保护交流电流测量值均值,Δε为保护交流回路异常报警门槛值。
7.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,其特征在于,所述步骤3具体包括:通过GOOSE信号获取故障时间和事件信息,基于该故障事件GOOSE信息所反映的故障时刻和故障元件,在故障录波器所形成的文件中找到对应的故障文件,依据故障时刻从整个故障文件中截取该故障元件故障前、故障时刻及故障后的模拟量信息,并根据故障动作的保护获取该保护形成的COMTRADE录波文件,比对所述故障录波器所形成的文件与所述COMTRADE录波文件中对应的基波模拟量信息,通过波形比对算法判别保护模拟量信息与故障录波器模拟量信息的一致性。
8.根据权利要求7所述的一种基于多源数据的交流回路异常辨识方法,其特征在于,所述波形比对算法包括以下步骤:
步骤01:通过差值算法将保护录波文件的模拟量信息和故障录波器文件对应通道的模拟量信息各自的模拟量波形时间轴对齐;
步骤02:将两组对齐后的波形传输至基频滤波器得到基波幅值并得出两者偏差,若偏差大于设定值则判断保护录波文件的模拟量与故障录波文件对应通道的模拟量信息不一致并提示报警。
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