CN114142615A - 一种宽频测量数据的主站处理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽频测量数据的主站处理系统，包括宽频数据采集子系统、宽频数据处理子系统、宽频数据存储子系统、宽频数据监视子系统、宽频数据统计子系统、宽频数据展示子系统，所述宽频数据采集子系统的输出点与宽频数据处理子系统的输入端点电连接，所述宽频数据处理子系统的输出端分别与宽频数据存储子系统、宽频数据监视子系统的输入端点电连接，所述宽频数据存储子系统的输出端分别与宽频数据统计子系统、宽频数据展示子系统的输入端点电连接，本发明中，弥补了调度主站对次同步/超同步振荡等宽频信号缺乏采集监测手段的问题，实现了宽频信号的采集、测量、分析和有效传输，以及调度主站端宽频信号的广域监测分析。

Description

一种宽频测量数据的主站处理方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，具体为一种宽频测量数据的主站处理方法及系统。
背景技术
随着风电、光伏等大规模新能源的接入以及高压直流输电技术、柔性直流输电技术的应用，“双高”特征明显，电力电子装置在电力系统中得到广泛应用，给电网注入了大量低频和高频信号，电网中次/超同步振荡信号含量日益增加，各类非整数倍工频信号的间谐波含量也呈现多样化趋势，使得电网的信号呈现宽频的特性，这给当前的电网监测提出了新的挑战。
当前，电网调度主站接入的是基于工频信号的SCADA稳态数据和基于WAMS 的动态数据，保信主站则是针对基于工频信号的电网暂态数据监测。而针对日益凸显的次同步/超同步振荡等宽频信号的监测和分析，调度主站缺乏必要的监测技术和系统。现阶段，针对宽频信号的采集和测量虽然已经开展了相关技术研究，但重心集中在宽频测量装置本身，为应对调度主站面临的测量数据大量提升、信号频域日益宽泛等问题，亟需一种宽频测量数据的主站处理方法及系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽频测量数据的主站处理方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种宽频测量数据的主站处理系统，包括宽频数据采集子系统、宽频数据处理子系统、宽频数据存储子系统、宽频数据监视子系统、宽频数据统计子系统、宽频数据展示子系统，所述宽频数据采集子系统的输出点与宽频数据处理子系统的输入端点电连接，所述宽频数据处理子系统的输出端分别与宽频数据存储子系统、宽频数据监视子系统的输入端点电连接，所述宽频数据存储子系统的输出端分别与宽频数据统计子系统、宽频数据展示子系统的输入端点电连接。
优选的，所述一种宽频测量数据的主站处理方法，包括以下步骤：
步骤一：宽频数据采集；
步骤二；宽频数据处理；
步骤三：宽频数据存储；
步骤四：宽频数据监视；
步骤五：宽频数据统计；
步骤六：宽频数据展示。
优选的，所述步骤一中，由于子站宽频数据采集设备包含PMU功能或与 PMU共用通道，主子站数据通信方案借鉴了PMU数据采集机制，采用 GB/T26865.2-2011通讯规约，对传输内容进行了适应性扩充，首先，传送所有谐波分量，其次，传送100～2500Hz范围内20个主导间谐波分量，再次，传送振荡频率和功率，最后，传送振荡录波文件。
优选的，所述主站按照变化数据处理机制处理谐波量测，按照频率稀疏矩阵机制处理间谐波量测，按触发机制处理录波文件，并对宽频数据进行关联和整合，按照设备、频率、时间建立多重索引。
优选的，所述步骤三中，主站运用分库分表技术在多种数据库中进行宽频测量数据存储，综合利用实时库、历史库、文件库和时序库，建立可扩展频域实时数据存储、历史数据常态存储和事故数据案例永久存储，并为应用提供统一数据访问接口。
优选的，所述步骤四中，主站实时监视谐波/间谐波数据变化过程，提供谐波/间谐波越限告警功能，记录并显示越限值和越限时间，提供电网次/超同步振荡监视功能，当电网次/超同步振荡电流或功率超过整定值时进行告警，记录并显示电网次/超同步振荡时的振荡频率和幅值。
优选的，所述步骤五中，主站按照各个变电站-间隔的分类，统计各自故障告警的类型、出现的次数、时间等。通过统计分析典型谐波和间谐波含量和分布规律，总结归纳电网运行特性的基础特征，进一步归纳高比例电力电子化电网的基础特征。
优选的，所述步骤六中，主站通过主体维、时间维和频率维的多维数据关联方式来表征宽频测量数据多时段、多频率等特征，通过图元组态联动交互机制实现画面图元间交互事件的联动交互，通过三维可视化频谱分析工具，能够在时域和频域内同时观察信号的变化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该宽频测量数据的主站处理方法及系统，弥补了调度主站对次同步/ 超同步振荡等宽频信号缺乏采集监测手段的问题，实现了宽频信号的采集、测量、分析和有效传输，以及调度主站端宽频信号的广域监测分析。
2、该宽频测量数据的主站处理方法及系统，为宽频信号提供了可视化的展示手段，还能够为实现振荡源的定位提供数据支撑，为扰动或者振荡的排除提供指导和参考，进而有效避免次同步/超同步等振荡所导致的大范围跳闸影响，保障电网的安全运行。
3、该宽频测量数据的主站处理方法及系统，进一步提高了电网对新能源的消纳能力，加快了新能源的大规模应用。
附图说明
图1为本发明实例中宽频测量数据的主站处理系统结构图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。
实施例：请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种宽频测量数据的主站处理系统，包括宽频数据采集子系统、宽频数据处理子系统、宽频数据存储子系统、宽频数据监视子系统、宽频数据统计子系统、宽频数据展示子系统，宽频数据采集子系统的输出点与宽频数据处理子系统的输入端点电连接，宽频数据处理子系统的输出端分别与宽频数据存储子系统、宽频数据监视子系统的输入端点电连接，宽频数据存储子系统的输出端分别与宽频数据统计子系统、宽频数据展示子系统的输入端点电连接，其中宽频数据存储子系统需要满足实时应用和历史应用的存取需求，即支持实时监视、画面显示、告警、向应用提供实时数据，提供历史断面数据和历史一段时长数据，以方便事后分析查询或参数校核等，宽频数据监视子系统负责实时监视谐波/间谐波数据变化过程，提供谐波/间谐波越限告警功能，宽频数据统计子系统主要包括告警统计模块和数据统计模块，告警统计模块按照地区-厂站-间隔进行分类，统计各自故障告警的类型、出现的次数、时间等。对于告警频发的站，给出日报、周报、月报，统计出其典型的故障类型、故障出现的次数等信息。
其中，一种宽频测量数据的主站处理方法，包括以下步骤：
步骤一：宽频数据采集；
步骤二；宽频数据处理；
步骤三：宽频数据存储；
步骤四：宽频数据监视；
步骤五：宽频数据统计；
步骤六：宽频数据展示。
其中，步骤一中，由于子站宽频数据采集设备包含PMU功能或与PMU共用通道，主子站数据通信方案借鉴了PMU数据采集机制，采用 GB/T26865.2-2011通讯规约，对传输内容进行了适应性扩充。具体实现上, 宽频测量系统主子站之间的传输是基于GB/T26865.2-2011标准，利用分时的模拟量通道，以数据帧额外携带谐波数据，在不改动现有通信协议的基础上，实现兼容传输，宽频数据采集子系统将会接收宽频子站实时通道传送的实时宽频数据和离线通道传送的宽频长录波数据及子站宽频分析结果，首先，传送所有谐波分量；其次，进行间谐波测量数据传输时，第1-10主导分量用于传输100Hz频段内的间谐波数据，第11-20主导分量用于传输100-2500Hz频段内间谐波数据；再次，传送振荡频率和功率，第1-10主导分量用于传输100Hz 频段内次/超同步振荡频率，第11-20主导分量用于传输100-300Hz宽频振荡频率；最后，传送录波文件和宽频分析结果，宽频数据采集子系统将采集解析后的实时宽频数据与离线文件发给宽频数据处理子系统进行进一步数据分类处理。
其中，步骤二中，在数据处理上，宽频数据处理子系统充分考虑谐波/间谐波条件下的潮流监视、厂站监视、设备监视等实时监视需求，宽频量测数据的极值统计、数值统计、合格率统计等计算统计类处理需求，以及越限、事故等告警方式需求，采用适合频域数据的校验、计算、统计、告警、入库的数据处理方法，按照变化数据处理机制处理谐波量测，按照频率稀疏矩阵机制处理间谐波量测，按触发机制处理录波文件，宽频数据处理子系统对宽频数据进行关联和整合，通过宽频数据存储子系统建立可扩展频域实时数据存储、历史数据常态存储和事故数据案例永久存储，并为应用提供统一数据访问接口；通过宽频数据监视子系统提供实时数据监视与告警监视。
其中，步骤三中，实时宽频数据以谐波、间谐波为主要对象，同一电气量需采集0-2500Hz频谱数据；将这些数据都采集到主站，则主站的数据量将是稳态数据传输的上百倍，因此，宽频数据面临海量存储的问题，同时，对于某电气量的宽频测量，其大部分频率分量幅值为零；当处于电网中的不同位置，表现出不同的频域特性，出现不同的频率分量；非零的频率分量在扰动时才出现较大变化，宽频数据存储面临着频域数据的稀疏特点，对于宽频测量主站来说，整个系统不仅包括实时数据，子站传送的故障简报、统计文件、故障录波文件等数据，还有主站应用分析结果等，数据类型多样，需要高效、多维的存储数据；鉴于宽频测量数据量庞大，频域量测具有稀疏性，以及数据类型和保存形式的多样性，以一种数据库来保存数据比较困难，宽频数据存储子系统运用分库分表技术在多种数据库中进行数据存储的综合数据存储方式，其优点是能发挥多种数据库的特点，关系型数据库提供电网模型存储，建立电网网络拓扑关系；内存数据库提供宽频数据实时存储，基于哈希键值对提供多层高效存储和短时高效查询；时间序列数据库提供数据历史存储、查询。
其中，步骤四中，主站实时监视谐波/间谐波数据变化过程，提供谐波/ 间谐波越限告警功能，记录并显示越限值和越限时间，提供电网次/超同步振荡监视功能，当电网次/超同步振荡电流或功率超过整定值时进行告警，记录并显示电网次/超同步振荡时的振荡频率和幅值。
其中，步骤五中，主站按照各个变电站-间隔的分类，统计各自故障告警的类型、出现的次数、时间等，通过统计分析典型谐波和间谐波含量和分布规律，总结归纳电网运行特性的基础特征，进一步归纳高比例电力电子化电网的基础特征。
其中，步骤六中，宽频数据展示子系统通过主体维、时间维和频率维的多维数据关联方式来表征宽频测量数据多时段、多频率等特征，通过图元组态联动交互机制实现画面图元间交互事件的联动交互，针对电网能量在不同频段分布趋势的观测需求，宽频数据展示子系统还提供三维可视化频谱分析工具，能够在时域和频域内同时观察信号的变化，宽频数据展示子系统基于采样和录波数据，应用宽频模型进行频谱分析，直观友好展示长时间宽频域信号在时间、频率维度上的能量变化趋势，快速定位故障时刻及提取特征信息，通过将时域信号变换到频域分析，使得许多在时域内难以看清的问题，在频域中表现得非常清楚。
工作原理：步骤一：宽频数据采集；步骤二，宽频数据处理；步骤三，宽频数据存储；步骤四，宽频数据监视；步骤五，宽频数据统计；步骤六，宽频数据展示。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种宽频测量数据的主站处理系统，其特征在于，包括宽频数据采集子系统、宽频数据处理子系统、宽频数据存储子系统、宽频数据监视子系统、宽频数据统计子系统、宽频数据展示子系统，所述宽频数据采集子系统的输出点与宽频数据处理子系统的输入端点电连接，所述宽频数据处理子系统的输出端分别与宽频数据存储子系统、宽频数据监视子系统的输入端点电连接，所述宽频数据存储子系统的输出端分别与宽频数据统计子系统、宽频数据展示子系统的输入端点电连接。
2.一种宽频测量数据的主站处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：宽频数据采集；
步骤二；宽频数据处理；
步骤三：宽频数据存储；
步骤四：宽频数据监视；
步骤五：宽频数据统计；
步骤六：宽频数据展示。
3.根据权利要求2所述的一种宽频测量数据的主站处理方法，其特征在于：所述步骤一中，由于子站宽频数据采集设备包含PMU功能或与PMU共用通道，主子站数据通信方案借鉴了PMU数据采集机制，采用GB/T26865.2-2011通讯规约，对传输内容进行了适应性扩充，首先，传送所有谐波分量，其次，传送100～2500Hz范围内20个主导间谐波分量，再次，传送振荡频率和功率，最后，传送振荡录波文件。
4.根据权利要求2所述的一种宽频测量数据的主站处理方法，其特征在于：所述步骤二中，主站按照变化数据处理机制处理谐波量测，按照频率稀疏矩阵机制处理间谐波量测，按触发机制处理录波文件，并对宽频数据进行关联和整合，按照设备、频率、时间建立多重索引。
5.根据权利要求2所述的一种宽频测量数据的主站处理方法，其特征在于：所述步骤三中，主站运用分库分表技术在多种数据库中进行宽频测量数据存储，综合利用实时库、历史库、文件库和时序库，建立可扩展频域实时数据存储、历史数据常态存储和事故数据案例永久存储，并为应用提供统一数据访问接口。
6.根据权利要求2所述的一种宽频测量数据的主站处理方法，其特征在于：所述步骤四中，主站实时监视谐波/间谐波数据变化过程，提供谐波/间谐波越限告警功能，记录并显示越限值和越限时间，提供电网次/超同步振荡监视功能，当电网次/超同步振荡电流或功率超过整定值时进行告警，记录并显示电网次/超同步振荡时的振荡频率和幅值。
7.根据权利要求2所述的一种宽频测量数据的主站处理方法，其特征在于：所述步骤五中，主站按照各个变电站-间隔的分类，统计各自故障告警的类型、出现的次数、时间等，通过统计分析典型谐波和间谐波含量和分布规律，总结归纳电网运行特性的基础特征，进一步归纳高比例电力电子化电网的基础特征。
8.根据权利要求2所述的一种宽频测量数据的主站处理方法，其特征在于：所述步骤六中，主站通过主体维、时间维和频率维的多维数据关联方式来表征宽频测量数据多时段、多频率等特征，通过图元组态联动交互机制实现画面图元间交互事件的联动交互，通过三维可视化频谱分析工具，能够在时域和频域内同时观察信号的变化。
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WO2023207124A1 (zh) * 2022-04-25 2023-11-02 中国电力科学研究院有限公司 电网振荡源分布式定位方法及系统、设备、存储介质、计算机程序、计算机程序产品

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