CN114629236A - 一种云边协同架构的故障录波主站系统及运作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种云边协同架构的故障录波主站系统及运作方法，云边协同系统包括：设置在录波器的边缘计算模块、录波器通信服务模块；以及设置在故障录波主站的录波主站通信服务模块、云计算模块、云边协同模块、信息发布模块、时钟同步模块和系统接口模块。方法从以往的“集中管理”转变为“云边协同”的模式，通过本发明能减少非故障文件对录波主站数据处理和存储资源的占用，提升录波主站系统的故障分析效率。

Description

一种云边协同架构的故障录波主站系统及运作方法

技术领域

本发明涉及继电保护技术领域，尤其是一种云边协同架构的故障录波主站系统及运作方法。

背景技术

目前传统故障录波主站处理故障录波文件主要采取集中处理的模式：

①当电网发生扰动超过录波器定值中整定的起动阈值，即触发录波器起动录波，生成录波文件；

②故障录波主站定时轮询录波器是否有新录波文件产生；

③故障录波主站发现新录波文件并向录波器发出新文件调取指令；

④故障录波主站对新录波文件进行故障分析，对包含故障的录波文件生成故障报告；

⑤通过系统告警、短信方式通知故障录波主站运维人员；

⑥故障录波主站运维人员在工作站上下载故障录波文件和故障报告，通过邮件发送给继电保护专业人员；

⑦继电保护专业人员对故障报告进行人工校验；

⑧继电保护专业人员将故障报告内容电话告知调度人员；

⑨调度人员综合其它系统数据做出事故处理决策。

随着智能电网建设的全面提速、新能源的快速发展和电力市场化改革的深入推进，电网的设备数量以及数据规模也日益增长，智能化变电站衍生出的新类型监测数据也越来越多，而传统故障录波主站在应对这一形势时，由于系统架构缺陷导致数据处理能力降低，导致电网故障监测与分析功能效率受到影响，除此之外，还存在以下问题：①数据无差别接收：随着电网规模的持续扩张，继电保护设备监测过程中产生的海量数据呈爆发式增长，当前录波数据无有效过滤机制，价值密度不足2%的数据全部上送至主站系统，数据共涌不仅给主站系统通信效率和传输稳定性带来较大程度的影响，而且瞬间冲击主站系统的存储、计算等资源，造成系统资源负荷过高，引发卡顿、甚至宕机等不可预测的问题，难以保障系统的持续稳定性；②数据集中处理：录波主站作为调度事故处理工作的信息支撑点，对接收到的原始录波数据统一进行预处理、特征提取、故障分析、信息发布等工作，所有运算都在主站系统执行，主站对故障数据处理响应速度变慢，影响故障分析、诊断的时效性和准确性；③需要人工干预：由于故障处理涉及运维人员、继电保护人员和调度人员，采用人工调阅和传输故障信息的方式，不仅人力成本高、耗时长，而且难以保证信息传递的正确性，难以解决电网规模的日益扩张和人力资源短缺之间的矛盾，容易因故障决策时间延迟、事故停电时间长而带来较大的经济损失。

发明内容

本发明公开了一种云边协同架构的故障录波主站系统及运作方法，从以往的“集中管理”转变为“云边协同”的模式，能减少非故障文件对录波主站数据处理和存储资源的占用，提升故障录波主站的故障分析效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种云边协同架构的故障录波主站系统，包括：

设置在录波器的边缘计算模块、录波器通信服务模块；以及设置在故障录波主站的录波主站通信服务模块、云计算模块、云边协同模块、信息发布模块、时钟同步模块和系统接口模块；其中：

边缘计算模块，用于对录波文件就地进行故障分析和标识，生成新的录波文件列表，所述新的录波文件列表包括录波文件及特征标识，特征标识将录波文件区分为故障、疑似故障和非故障；

录波器通信服务模块，用于将新的录波文件列表传送至录波主站通信服务模块；

录波主站通信服务模块，用于接收新的录波文件列表，并选择性地向录波器通信服务模块发送调取指令，调取特征标识为故障和疑似故障的录波文件；

云计算模块，用于对新的录波文件列表中的故障录波文件进行故障分析，对云边协同模块调取到的对侧录波文件经数据相关度校验成功后的故障线路进行双端测距分析，根据云边协同模块数据相关度校验成功后匹配到的录波主站、保信主站、行波主站的故障信息进行继电保护综合分析；

云边协同模块，用于对边缘计算模块进行统一管理和数据处理任务调度，并根据云计算模块确定为故障的录波文件所反映的信息，进行同源数据请求、数据相关度校验和数据匹配；

信息发布模块，用于进行故障模型和故障报告的发布；

时钟同步模块，用于实现故障录波主站中所有模块的时间同步；

系统接口模块，负责与目标系统接口通信的规约定制服务。

进一步的，新的录波文件列表，内容包括序号、局ID、站ID、装置ID、文件名、起动时刻、大小和特征标识，所述特征标识将录波文件区分为故障、疑似故障和非故障。

进一步的，所述云边协同模块，包括边缘计算模块管理子模块、数据处理任务调度子模块、同源数据请求子模块、数据相关度校验子模块和数据匹配子模块；其中：

边缘计算模块管理子模块，用于对边缘计算模块进行台账、运行状态监视、算法版本的统一管理，提供包括模块运行异常、算法版本升级在内的提醒服务；

数据处理任务调度子模块，用于进行报文解析、数据转换、将录波文件按照一定的顺序提交至云计算模块进行故障分析；

同源数据请求子模块，用于将云计算模块确认为故障的录波文件，请求向该故障线路对侧录波器调取该故障时刻产生的录波文件；并向保信主站请求保护动作报告、向行波主站请求行波测距报告；

数据相关度校验子模块：用于进行数据相关度校验，包括双端录波文件相关度校验、保护动作报告相关度校验、行波测距报告相关度校验；

数据匹配子模块：对通过同源数据相关度校验的录波文件、保护动作报告和行波测距报告中的数据进行解析，写入数据库，供云计算模块使用。

进一步的，所述云计算模块，包括电网故障分析子模块、双端测距分析子模块、继电保护综合分析子模块，其中：

电网故障分析子模块，用于对定向调取的标识为故障和疑似故障的录波文件进行故障分析；

双端测距分析子模块，用于对云边协同模块调取到的对侧录波文件经数据相关度校验成功后的故障线路，基于双端录波文件进行故障测距，若某一端录波文件缺失，则进行单端故障测距；

继电保护综合分析子模块，用于根据云边协同模块数据相关度校验成功后匹配到的录波主站、保信主站、行波主站的故障信息进行继电保护综合分析，所述继电保护综合分析包括故障判定、保护动作时序分析和故障定位。

更进一步的，所述云计算模块，还包括OCS故障模型生成子模块和OMS故障报告生成子模块，

其中：

所述OCS故障模型生成子模块用于通过系统接口模块从OCS系统获取电网模型，根据故障分析结果生成OCS故障模型并通过信息发布模块发送至OCS系统；

所述OMS故障报告生成子模块用于生成OMS系统规格的故障报告，并通过信息发布模块发送至OMS系统。

进一步的，所述系统接口模块用于与OCS系统、行波主站系统、保信主站系统、OMS系统、WEB平台和短信平台连接。

以上所述系统的运作方法，包括以下步骤：

S1.当电网发生扰动超过录波器定值中整定的起动阈值，即触发录波器起动录波，生成录波文件；

S2.边缘计算模块对新的录波文件进行故障分析和标识，生成新的录波文件列表；

S3. 当发现标识为故障和疑似故障的录波文件时，边缘计算模块向录波器通信服务模块发起主动上送指令，将新的录波文件列表上送到故障录波主站，录波主站通信服务模块接收新的录波文件列表，并根据列表中特征标识为故障和疑似故障的录波文件进行定向调取；

S4.云计算模块对步骤S3中调取的录波文件进行电网故障分析，若确认是故障录波文件，将故障信息写入数据库并生成故障报告；

S5.云边协同模块进行同源数据请求，根据数据库内的故障信息查找该故障线路对侧录波器中的录波文件，若发现对侧录波器有同故障时刻的故障录波文件，云计算模块获取对侧录波器的录波文件进行双端测距分析，将双端测距结果写入数据库，生成新的故障报告；

S6.云边协同模块根据故障时刻向保信主站、行波主站发起同源数据请求，获取同故障时刻或时间序列相近的故障时刻的保护动作报告和行波测距报告，进行数据相关度校验，对通过数据相关度校验的数据进行解析，匹配故障信息模型，写入数据库，供云计算模块使用；

S7.云计算模块结合保护动作报告和行波测距报告进行继电保护综合分析，形成经过自动校验的OCS故障模型和OMS故障报告；

S8.信息发布模块发布生成的OCS故障模型和OMS故障报告。

进一步的，步骤S5中，所述同源数据请求包括以下步骤：

S5.1在故障录波主站中查找该故障线路对侧录波器在该故障时刻产生的录波文件，若故障录波主站中没有，则通过通信服务模块向该故障线路对侧录波器调取。

S5.2通过系统接口模块向保信主站请求保护动作报告、向行波主站请求行波测距报告。

S5.3若未找到同故障时刻的录波文件、保护动作报告或行波测距报告，则将请求时间放宽至故障时刻的±15秒。

进一步的，步骤S6中，所述数据相关度校验包括以下步骤：

S6.1双端录波文件相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，线路两端录波器产生的相同故障时刻的录波文件，初步判定为是一组双端录波文件，进行第二步校验；第二步是波形形态校验，对±15秒内录波文件电流通道在故障时刻前后各一个周波的曲线形态变化率进行比对，若吻合度超过95%以上，则判定为是一组双端录波文件；

S6.2保护动作报告相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，与故障录波文件故障时刻相同的保护动作报告，初步判定为是一组同源数据，进行第二步校验；第二步是保护动作时序校验，当录波器出现时钟偏差时，对±15秒内录波文件和保护动作报告中的保护动作时序进行比对，不计初始时刻，仅对各类保护动作和断路器开合状态的顺序和时间间隔进行比对，比对结果满足录波文件内记录的保护动作信息时序吻合度达100%，则判定为是一组同源数据；

S6.3行波测距报告相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，原理与S4.2相同；第二步是测距范围校验：对±15秒内录波文件和行波测距报告中的测距结果进行比对，比对结果满足：（录波测距结果-行波测距结果）÷线路总长×100%≤±5%，即可判定为是一组同源数据；

S6.4当S6.1、S6.2、S6.3中有数据相关度校验失败时，则放弃该同源数据。

采用以上所述的云边协同架构的故障录波主站系统及方法，其故障处理工作从以往的“集中处理”转变为“云边协同”模式，可实现以下功能：

1.数据按需传输：故障录波主站无需定时向全网录波器发起轮询，边缘计算模块能够在有故障或疑似故障的情况时，主动通知主站调取指定的录波文件，避免了海量数据瞬间冲击主站系统的存储、计算等资源的问题，有利于保障系统的持续稳定性。

2.分布式管理：故障录波主站只需管理录波文件中占比约2%的故障录波文件，其它98%的非故障文件仍由录波器自身进行管理，减少了非故障文件对录波主站数据处理和存储资源的占用，提升故障录波主站的故障分析效率。

3.报告自动报送：故障录波主站系统能自动完成故障信息的横向校验，并通过OCS系统和OMS系统进行故障报告自动报送，使事故处理决策支持直接完成从继电保护向调度的纵向延伸。

通过数据按需传输、分布式管理和故障报告自动报送的结合，采用本发明的系统和方法能大大提高故障诊断的时效性和准确性。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图。

图2是云边协同模块的结构示意图。

图3是云计算模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于以下实施例。

一种云边协同架构的故障录波主站系统，如图1所示，包括：

设置在录波器的边缘计算模块、录波器通信服务模块；以及设置在故障录波主站的录波主站通信服务模块、云计算模块、云边协同模块、信息发布模块、时钟同步模块和系统接口模块；其中：

边缘计算模块，安装在录波器管理机内，用于对录波文件就地进行故障分析和标识，生成新的录波文件列表，新的录波文件列表包括录波文件及特征标识，特征标识将录波文件区分为故障、疑似故障和非故障；通过录波器通信服务模块主动上送到故障录波主站通信服务模块。

录波器通信服务模块，安装在录波器管理机内，用于将新的录波文件列表传送至录波主站通信服务模块。

录波主站通信服务模块，安装在故障录波主站通信服务器内的服务程序，用于接收新的录波文件列表，并选择性地向录波器通信服务模块发送调取指令，调取特征标识为故障和疑似故障的录波文件；与上一次接收的录波文件列表进行比对，当发现有新的标识为故障或疑似故障的录波文件时，向录波器通信服务程序发送调取指令，将上述录波文件调取到主站侧；标识为非故障的录波文件不自动调取。

云计算模块，安装在故障录波主站分析服务器内的算法服务程序，用于对新的录波文件列表中的故障录波文件进行故障分析，对云边协同模块调取到的对侧录波文件经数据相关度校验成功后的故障线路进行双端测距分析，根据云边协同模块数据相关度校验成功后匹配到的录波主站、保信主站、行波主站的故障信息进行继电保护综合分析。

云边协同模块，安装在故障录波主站分析服务器内的协同服务程序，用于对边缘计算模块进行统一管理和数据处理任务调度，并根据云计算模块确定为故障的录波文件所反映的信息，进行同源数据请求、数据相关度校验和数据匹配。

信息发布模块，用于进行故障模型和故障报告的发布。

时钟同步模块，安装在故障录波主站通信、分析、发布等所有服务器内对时服务程序，用于实现故障录波主站中所有模块的时间同步。通过接入调度机房的时间同步装置授时接口，实现与全网设备的时间同步。

系统接口模块，装在故障录波主站通信和发布服务器内的通信服务程序，负责与目标系统接口通信的规约定制服务。

录波主站通信服务模块与云计算模块、云边协同模块连接，云边协同模块与云计算模块连接，云计算模块与信息发布模块连接，通信服务模块、云计算模块、云边协同模块和信息发布模块与时钟同步模块连接，信息发布模块和录波主站通信服务模块与系统接口模块连接。

录波主站通信服务模块与录波器通信服务模块连接，录波器通信服务模块与边缘计算模块连接。

优选的，新的录波文件列表，内容包括序号、局ID、站ID、装置ID、文件名、起动时刻、大小和标识，特征标识将录波文件区分为故障、疑似故障和非故障。

录波文件列表格式见表1：

表1 录波文件列表格式范例

序号

局ID

站ID

装置ID

文件名

起动时刻

大小

特征标识

1

1

1

1

2021-07-07@14-38-59.#FD833

2021-07-07 14:38:59

1.2M

F

表1中：

“序号”表示该录波文件在列表中的排序；

“装置ID”、“站ID”、“局ID”分别表示该录波文件所属的录波器编号、该录波器所属的站编号、该站所属的供电局编号。ID即为编号，由故障录波主站建立录波器台账时统一分配。

“文件名”表示该录波文件在计算机中存储的文件名称，文件命名格式因录波器厂商不同而有所不同。

“起动时刻”表示录波器启动录波的时刻，在故障录波文件中，一般等同于“故障时刻”。

“大小”表示该录波文件在计算机中存储的文件大小。

“特征标识”表示该录波文件的故障情况：“F”表示故障；“A”和“T”均表示疑似故障，其中“A”表示未检测到故障，但包含开关量变位信息，“T”表示试验数据；“N”表示非故障。

优选的，云边协同模块，如图2所示，包括边缘计算模块管理子模块、数据处理任务调度子模块、同源数据请求子模块、数据相关度校验子模块和数据匹配子模块；其中：

边缘计算模块管理子模块，用于对边缘计算模块进行台账、运行状态监视、算法版本的统一管理，提供包括模块运行异常、算法版本升级在内的提醒服务。

数据处理任务调度子模块，用于进行报文解析、数据转换、将录波文件按照一定的顺序提交至云计算模块进行故障分析；数据处理任务调度是对全网录波器上送的录波文件，根据录波文件标识，其数据处理任务的优先级为F＞A＞T。

同源数据请求子模块，用于将云计算模块确认为故障的录波文件，请求向该故障线路对侧录波器调取该故障时刻产生的录波文件；并向保信主站请求保护动作报告、向行波主站请求行波测距报告；执行以下请求：

a.在故障录波主站中查找该故障线路对侧录波器在该故障时刻产生的录波文件，若故障录波主站中没有，则通过通信服务模块向该故障线路对侧录波器调取。

b.通过系统接口模块向保信主站请求保护动作报告、向行波主站请求行波测距报告。

c.若未找到同故障时刻的录波文件、保护动作报告或行波测距报告，则将请求时间放宽至故障时刻的±15秒。

数据相关度校验子模块：用于进行同源数据相关度校验，包括双端录波文件相关度校验、保护动作报告相关度校验、行波测距报告相关度校验；

数据匹配子模块：对通过同源数据校验的录波文件数据进行解析，写入数据库，供云计算模块使用。

边缘计算模块管理子模块与数据处理任务调度子模块连接，数据处理任务调度子模块与同源数据请求子模块连接，同源数据请求子模块与数据相关度校验子模块连接，数据相关度校验子模块与数据匹配子模块连接。

优选的，云计算模块，如图3所示，包括电网故障分析子模块、双端测距分析子模块、继电保护综合分析子模块，其中：电网故障分析子模块，用于对定向调取的标识为故障和疑似故障的录波文件进行故障分析；确定故障线路、相别、时刻、类型等信息；对边缘计算模块的故障分析结果进行校验和评价；为云边协同模块的同源数据请求和数据相关度校验功能提供依据。

双端测距分析子模块，用于对云边协同模块调取到的对侧录波文件经数据相关度校验成功后的故障线路，基于双端录波文件进行故障测距，若某一端录波文件缺失，则进行单端故障测距；为云边协同模块的数据相关度校验功能提供依据。

继电保护综合分析子模块，用于根据云边协同模块数据相关度校验成功后匹配到的录波主站、保信主站、行波主站的故障信息进行继电保护综合分析，替代继电保护专业人员完成故障判定、故障定位和保护动作时序分析等综合故障分析。

更优选的，云计算模块，还包括OCS故障模型生成子模块和OMS故障报告生成子模块，其中：OCS故障模型生成子模块用于通过系统接口模块从OCS系统获取电网模型，根据故障分析结果生成OCS故障模型并通过信息发布模块发送至OCS系统；能够将故障告警及其拓扑关系直观的反映到调度大屏。OMS故障报告生成子模块用于生成OMS系统规格的故障报告，包含故障情况、故障距离、保护动作情况及正确性评价，以及录波主站、保信主站和行波主站的数据上送情况等信息，并通过信息发布模块发送至OMS系统。能够将故障详情及设备运行评价通过电子化接口报送到调度，帮助调度人员直接形成决策。

电网故障分析子模块与双端测距分析子模块连接，双端测距分析子模块与继电保护综合分析子模块连接，继电保护综合分析子模块分别与OCS故障模型生成子模块、OMS故障报告生成子模块连接。

优选的，系统接口模块用于与OCS系统、行波主站系统、保信主站系统、OMS系统、WEB平台和短信平台连接。

以上所述的系统的运作方法，包括以下步骤：S1.当电网发生扰动超过录波器定值中整定的起动阈值，即触发录波器起动录波，生成录波文件；S2.边缘计算模块对新的录波文件进行故障分析和标识，生成新的录波文件列表；S3. 当发现标识为故障和疑似故障的录波文件时，边缘计算模块向录波器通信服务模块发起主动上送指令，将新的录波文件列表上送到故障录波主站，录波主站通信服务模块接收新的录波文件列表，并根据列表中特征标识为故障和疑似故障的录波文件进行定向调取；S4.云计算模块对步骤S3中调取的录波文件进行电网故障分析，若确认是故障录波文件，将故障信息写入数据库并生成故障报告；S5.云边协同模块进行同源数据请求，根据数据库内的故障信息查找该故障线路对侧录波器中的录波文件，若发现对侧录波器有同故障时刻的故障录波文件，云计算模块获取对侧录波器的录波文件进行双端测距分析，将双端测距结果写入数据库，生成新的故障报告；S6.云边协同模块根据故障时刻向保信主站、行波主站发起同源数据请求，获取同故障时刻或时间序列相近的故障时刻的保护动作报告和行波测距报告，进行数据相关度校验，对通过数据相关度校验的数据进行解析，匹配故障信息模型，写入数据库，供云计算模块使用；S7.云计算模块结合保护动作报告和行波测距报告进行继电保护综合分析，形成经过自动校验的OCS故障模型和OMS故障报告；S8.信息发布模块发布生成的OCS故障模型和OMS故障报告。另外，还可以向WEB平台和短信平台发送故障报告。

其中，对于边缘计算模块的故障分析，采用的为现有技术，具体为：2018年中国南方电网推行由采集单元和管理单元组成的智能录波装置，集成了故障录波分析、网络记录分析、二次系统可视化、智能运维的功能，可实现对录波数据的就地故障特征提取和初步诊断，将故障划分为F、A、T和N类型，对应为故障、疑似故障和非故障。可参考中国南方电网提出的智能录波器技术规范。

对于步骤S4中的云计算模块进行电网故障分析，具体为：云计算模块按数据处理的优先级F>A>T，对接收到的录波数据利用故障波形分析软件进行故障范围锁定，提取故障线路、故障类型和故障时间等信息。以通过提取的故障信息，为云边协同模块进行线路对侧录波、保护动作信息和行波测距信息的调取，进行同源数据相关度校验提供依据。

对于步骤S6中的继电保护综合分析，是云计算模块结合步骤S5中录波故障诊断结果、保护动作报告和行波测距结果进行综合分析，确认故障线路判断是否正确、保护动作实施是否正确、测距结果可不可信等问题，将以往依赖单一信息的方式提升为结合录波、保护和行波信息的综合诊断方式，直接输出三站信息综合分析的结果，不再依赖人工进行故障综合判断，减少了人为干预。

优选的，步骤S5中，同源数据请求包括以下步骤：

S5.1在故障录波主站中查找该故障线路对侧录波器在该故障时刻产生的录波文件，若故障录波主站中没有，则通过通信服务模块向该故障线路对侧录波器调取。

S5.2通过系统接口模块向保信主站请求保护动作报告、向行波主站请求行波测距报告。

S5.3若未找到同故障时刻的录波文件、保护动作报告或行波测距报告，则将请求时间放宽至故障时刻的±15秒。

优选的，步骤S6中，同源数据相关度校验包括以下步骤：

S6.1双端录波文件相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，线路两端录波器产生的相同故障时刻的录波文件，初步判定为是一组双端录波文件，进行第二步校验；第二步是波形形态校验，录波器因元件质量参差不齐可能导致时钟细微偏差，此时对±15秒内录波文件电流通道在故障时刻前后各一个周波的曲线形态变化率进行比对，若吻合度超过95%以上，则判定为是一组双端录波文件；

S6.2保护动作报告相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，与故障录波文件故障时刻相同的保护动作报告，初步判定为是一组同源数据，进行第二步校验；第二步是保护动作时序校验，保护装置有多重时钟同步措施保障，时钟偏差概率远低于录波器，当录波器出现时钟偏差时，对±15秒内录波文件和保护动作报告中的保护动作时序进行比对，不计初始时刻，仅对各类保护动作和断路器开合状态的顺序和时间间隔进行比对，比对结果满足录波文件内记录的保护动作信息时序吻合度达100%，则判定为是一组同源数据；

S6.3行波测距报告相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，原理与S4.2相同；第二步是测距范围校验：录波器和行波装置都有可能出现时钟偏差，此时对±15秒内录波文件和行波测距报告中的测距结果进行比对，行波测距具有以下特点：当故障时刻选取正确时，行波测距误差略小于录波测距误差；当故障时刻选取错误时，行波测距误差明显大于录波测距误差。所以比对结果满足：（录波测距结果-行波测距结果）÷线路总长×100%≤±5%，即可判定为是一组同源数据；

S6.4当S6.1、S6.2、S6.3中有数据相关度校验失败时，则放弃该同源数据。

同源数据相关度校验的目的，是从时间、形态、测距范围等方面确认请求到的对侧录波数据、保护数据和测距结果数据是由同一个故障发生所监测和采集到的数据，该数据从录波、保护和行波中以不同的方式所反映出来。

当S6.1校验成功，即找到了同一线路两端录波文件；当S6.2校验成功，即找到了同一故障的保护动作报告，S6.3校验成功，即找到了同一故障的行波测距报告，基于同一故障找到的相关文件越多，故障信息量越大，就更有助于云计算模块的综合分析，最后输出的故障报告内容就越完整。

具体的实施案例为：

以图2为例，220kV变电站一般配置2台220kV录波器、2台主变录波器、1台110kV录波器。当某220kV线路发生故障，其事故处理过程如下：

①某220kV线路故障，故障导致该220kV线路电流大幅升高，引起相邻220kV线路电流小幅升高；故障导致220kV母线电压降低，引起110kV侧母线电压降低。综上，该变电站内5台录波器同时起动录波，产生至少5个新的录波文件。

②220kV#1录波器的边缘计算模块对新的录波文件进行故障分析，将该故障录波文件标识为“F”，并通过录波器通信服务程序将新的录波文件列表上送至故障录波主站通信服务器；其余4台录波器的边缘计算模块对新的录波文件进行故障分析，将非故障录波文件标识为“N”，不发起主动上送。

③故障录波主站通信服务模块对新的录波文件列表与上一次的录波文件列表进行比对，将1个标识为“F”的新的故障录波文件调取到主站侧。几乎同时，录波主站通信服务模块收到对侧录波器的新的录波文件列表，将对侧1个标识为“F”的新的故障录波文件也调取到主站侧。

④故障录波主站云计算模块对新的故障录波文件进行电网故障分析，确认是故障录波文件，将故障信息写入数据库并生成故障报告。

⑤故障录波主站云边协同模块根据数据库内的故障信息查找对侧录波文件，此时发现对侧录波器有同故障时刻的故障录波文件，并已完成电网故障分析进入对侧录波文件查找的请求队列，云边协同模块直接将队列内两个同故障时刻的故障录波文件进行匹配。本步骤的目的是通过云边协同模块调取对侧录波文件进行双端录波文件相关度校验，校验成功后才可以用来进行双端测距，以保证双端测距的准确性。

故障录波主站云计算模块进行双端测距分析，将双端测距结果写入数据库，生成新的故障报告。

⑥故障录波主站云边协同模块向保信主站和行波主站发起同源数据请求，并收到同故障时刻的保护动作报告和行波测距报告。

获取同故障时刻或时间序列相近的故障时刻的保护动作报告和行波测距报告，进行同源数据校验，对通过数据相关度校验的数据进行解析，匹配故障信息模型，写入数据库，供云计算模块使用；

⑦故障录波主站云计算模块进行继电保护综合分析，形成经过自动校验的OCS故障模型和OMS故障报告。

⑧信息发布模块发布生成的OCS故障模型和OMS故障报告。

Claims (9)

1.一种云边协同架构的故障录波主站系统，其特征在于包括：

设置在录波器的边缘计算模块、录波器通信服务模块；以及设置在故障录波主站的录波主站通信服务模块、云计算模块、云边协同模块、信息发布模块、时钟同步模块和系统接口模块；其中：

边缘计算模块，用于对录波文件就地进行故障分析和标识，生成新的录波文件列表，所述新的录波文件列表包括录波文件及特征标识，特征标识将录波文件区分为故障、疑似故障和非故障；

录波器通信服务模块，用于将新的录波文件列表传送至录波主站通信服务模块；

录波主站通信服务模块，用于接收新的录波文件列表，并选择性地向录波器通信服务模块发送调取指令，调取特征标识为故障和疑似故障的录波文件；

云计算模块，用于对新的录波文件列表中的故障录波文件进行故障分析，对云边协同模块调取到的对侧录波文件经数据相关度校验成功后的故障线路进行双端测距分析，根据云边协同模块数据相关度校验成功后匹配到的录波主站、保信主站、行波主站的故障信息进行继电保护综合分析；

云边协同模块，用于对边缘计算模块进行统一管理和数据处理任务调度，并根据云计算模块确定为故障的录波文件所反映的信息，进行同源数据请求、数据相关度校验和数据匹配；

信息发布模块，用于进行故障模型和故障报告的发布；

时钟同步模块，用于实现故障录波主站中所有模块的时间同步；

系统接口模块，负责与目标系统接口通信的规约定制服务。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

新的录波文件列表，内容包括序号、局ID、站ID、装置ID、文件名、起动时刻、大小和特征标识，所述特征标识将录波文件区分为故障、疑似故障和非故障。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述云边协同模块，包括边缘计算模块管理子模块、数据处理任务调度子模块、同源数据请求子模块、数据相关度校验子模块和数据匹配子模块；其中：

边缘计算模块管理子模块，用于对边缘计算模块进行台账、运行状态监视、算法版本的统一管理，提供包括模块运行异常、算法版本升级在内的提醒服务；

数据处理任务调度子模块，用于进行报文解析、数据转换、将录波文件按照一定的顺序提交至云计算模块进行故障分析；

同源数据请求子模块，用于将云计算模块确认为故障的录波文件，请求向该故障线路对侧录波器调取该故障时刻产生的录波文件；并向保信主站请求保护动作报告、向行波主站请求行波测距报告；

数据相关度校验子模块：用于进行数据相关度校验，包括双端录波文件相关度校验、保护动作报告相关度校验、行波测距报告相关度校验；

数据匹配子模块：对通过同源数据相关度校验的录波文件、保护动作报告和行波测距报告中的数据进行解析，写入数据库，供云计算模块使用。

4.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于：

所述云计算模块，包括电网故障分析子模块、双端测距分析子模块、继电保护综合分析子模块，其中：

电网故障分析子模块，用于对定向调取的标识为故障和疑似故障的录波文件进行故障分析；

双端测距分析子模块，用于对云边协同模块调取到的对侧录波文件经数据相关度校验成功后的故障线路，基于双端录波文件进行故障测距，若某一端录波文件缺失，则进行单端故障测距；

继电保护综合分析子模块，用于根据云边协同模块数据相关度校验成功后匹配到的录波主站、保信主站、行波主站的故障信息进行继电保护综合分析，所述继电保护综合分析包括故障判定、保护动作时序分析和故障定位。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：

所述云计算模块，还包括OCS故障模型生成子模块和OMS故障报告生成子模块，

其中：

所述OCS故障模型生成子模块用于通过系统接口模块从OCS系统获取电网模型，根据故障分析结果生成OCS故障模型并通过信息发布模块发送至OCS系统；

所述OMS故障报告生成子模块用于生成OMS系统规格的故障报告，并通过信息发布模块发送至OMS系统。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述系统接口模块用于与OCS系统、行波主站系统、保信主站系统、OMS系统、WEB平台和短信平台连接。

7.如权利要求1所述系统的运作方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.当电网发生扰动超过录波器定值中整定的起动阈值，即触发录波器起动录波，生成录波文件；

S2.边缘计算模块对新的录波文件进行故障分析和标识，生成新的录波文件列表；

S3.当发现标识为故障和疑似故障的录波文件时，边缘计算模块向录波器通信服务模块发起主动上送指令，将新的录波文件列表上送到故障录波主站，录波主站通信服务模块接收新的录波文件列表，并根据列表中特征标识为故障和疑似故障的录波文件进行定向调取；

S4.云计算模块对步骤S3中调取的录波文件进行电网故障分析，若确认是故障录波文件，将故障信息写入数据库并生成故障报告；

S5.云边协同模块进行同源数据请求，根据数据库内的故障信息查找该故障线路对侧录波器中的录波文件，若发现对侧录波器有同故障时刻的故障录波文件， 云计算模块获取对侧录波器的录波文件进行双端测距分析，将双端测距结果写入数据库，生成新的故障报告；

S6.云边协同模块根据故障时刻向保信主站、行波主站发起同源数据请求，获取同故障时刻或时间序列相近的故障时刻的保护动作报告和行波测距报告，进行数据相关度校验，对通过数据相关度校验的数据进行解析，匹配故障信息模型，写入数据库，供云计算模块使用；

S7.云计算模块结合保护动作报告和行波测距报告进行继电保护综合分析，形成经过自动校验的OCS故障模型和OMS故障报告；

S8.信息发布模块发布生成的OCS故障模型和OMS故障报告。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

步骤S5中，所述同源数据请求包括以下步骤：

S5.1在故障录波主站中查找该故障线路对侧录波器在该故障时刻产生的录波文件，若故障录波主站中没有，则通过通信服务模块向该故障线路对侧录波器调取。

S5.2通过系统接口模块向保信主站请求保护动作报告、向行波主站请求行波测距报告。

S5.3若未找到同故障时刻的录波文件、保护动作报告或行波测距报告，则将请求时间放宽至故障时刻的±15秒。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

步骤S6中，所述数据相关度校验包括以下步骤：

S6.1双端录波文件相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，线路两端录波器产生的相同故障时刻的录波文件，初步判定为是一组双端录波文件，进行第二步校验；第二步是波形形态校验，对±15秒内录波文件电流通道在故障时刻前后各一个周波的曲线形态变化率进行比对，若吻合度超过95%以上，则判定为是一组双端录波文件；

S6.2保护动作报告相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，与故障录波文件故障时刻相同的保护动作报告，初步判定为是一组同源数据，进行第二步校验；第二步是保护动作时序校验，当录波器出现时钟偏差时，对±15秒内录波文件和保护动作报告中的保护动作时序进行比对，不计初始时刻，仅对各类保护动作和断路器开合状态的顺序和时间间隔进行比对，比对结果满足录波文件内记录的保护动作信息时序吻合度达100%，则判定为是一组同源数据；

S6.3行波测距报告相关度校验，分为两步：第一步是故障时刻校验，原理与S4.2相同；第二步是测距范围校验：对±15秒内录波文件和行波测距报告中的测距结果进行比对，比对结果满足：（录波测距结果-行波测距结果）÷线路总长×100%≤±5%，即可判定为是一组同源数据；

S6.4当S6.1、S6.2、S6.3中有数据相关度校验失败时，则放弃该同源数据。

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