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      一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法

      文檔序號(hào):6156774閱讀:178來源:國(guó)知局
      專利名稱:一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于電力設(shè)備故障診斷技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法。

      背景技術(shù)
      20世紀(jì)90年代以來,變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已步入數(shù)字化時(shí)代,并在提高穩(wěn)定性、增強(qiáng)可靠性、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、提升性能、降低造價(jià)等方面取得了重大的突破和顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)字化變電站可解決傳統(tǒng)變電站存在的下述問題 1)不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)互操作; 2)站內(nèi)二次系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)信息共享。
      基于新型原理研制的電子式互感器,在原理和結(jié)構(gòu)上均有別于傳統(tǒng)的互感器,它克服了傳統(tǒng)互感器出現(xiàn)的鐵磁飽和以及鐵磁諧振等導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)的不利因素,直接將模擬電氣量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)阶冸娬酒渌卧O(shè)備。新型電子式互感器的出現(xiàn)使得變電站的二次系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的變化,原來在繼電保護(hù)裝置內(nèi)完成的數(shù)據(jù)保持、多路開關(guān)轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換等功能則由電子互感器來完成。電子式互感器上的預(yù)處理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和光纖傳輸模塊實(shí)現(xiàn)了由模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換和傳輸,新型電子式互感器是多種電子元器件的集成,較之原來傳統(tǒng)的電磁式互感器其可靠性受到了巨大挑戰(zhàn),電子式互感器可靠性可能會(huì)降低,它主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面 1)惡劣電磁工作環(huán)境引起的干擾問題; 2)互感器裝置內(nèi)電子器件的穩(wěn)定性問題。
      為了保障繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置的數(shù)據(jù)源的正確性,有必要對(duì)電子式互感器進(jìn)行在線故障診斷,以確保繼電保護(hù)和自動(dòng)化裝置不因電子式互感器的故障而錯(cuò)誤動(dòng)作。而現(xiàn)有技術(shù)尚不能對(duì)這類互感器的運(yùn)行狀況進(jìn)行在線故障診斷。


      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法。該方法基于小波變換,采用多尺度模極大值綜合處理的方法獲取信號(hào)奇異點(diǎn)及其奇異時(shí)刻,并進(jìn)一步采用多通道信息融合處理的方法,利用電網(wǎng)各種異常狀況下電氣量信號(hào)與電子式互感器故障時(shí)電氣量信號(hào)的區(qū)別來檢測(cè)互感器的突變故障,實(shí)時(shí)給出各通道電子式互感器的運(yùn)行狀況,為數(shù)字化變電站電子式互感器提供維修依據(jù),確保數(shù)字化變電站更加安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。
      數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法,它包括以下步驟 (1)首先從連接電子式互感器的合并單元中采集電子式互感器安裝處三相電壓、三相電流共六條互感器通道的輸出電氣量數(shù)據(jù); (2)對(duì)三相電壓、三相電流共六條通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行Bior3.1小波變換,以電壓互感器輸出電氣量數(shù)據(jù)序列u(n)為例,其四層小波變換可表示為 式中a——小波變換尺度系數(shù),取值為a=2m(m為尺度數(shù),取值為0,1,2,3); ΔT——采樣時(shí)間間隔,在本方法中為一定值(0.0001秒); ψ(n)——Bior3.1小波基函數(shù)序列; WTx——小波變換系數(shù); k——平移因子。
      (3)獲取小波變換四層細(xì)節(jié)系數(shù)的模極大值,小波變換系數(shù)中包括細(xì)節(jié)系數(shù)Wd和逼近系數(shù)Wa,獲取表達(dá)式為 [Wa,Wd]=swt(u(n),4,′Bior3.1′) (2) 式中Wd——小波變換后的細(xì)節(jié)系數(shù)矩陣; Wa——小波變換后的逼近系數(shù)矩陣; swt——matlab中小波分析工具箱中的小波變換函數(shù)。
      進(jìn)一步得到四組細(xì)節(jié)系數(shù) Wdm=Wd(m+1,) (3) 式中m——尺度數(shù),取值為0,1,2,3。
      如果式 |Wdm[j]|≠0 (4) 式中Wdm[j]——第m組細(xì)節(jié)系數(shù)中的第j個(gè)小波變換細(xì)節(jié)系數(shù),j的取值取決于小波變換數(shù)據(jù)窗大小,如果數(shù)據(jù)窗為2400,則其取值范圍為1~2400。
      成立,則此j點(diǎn)為模極大值點(diǎn),此值Wdm[j]為模極大值。
      (4)模極大值與所設(shè)定的閾值比較; 當(dāng)模極大值大于閾值ΔWm(m=0,1,2,3)時(shí),保留此時(shí)的模極大值,否則舍棄。即 如果式 |Wdm[j]|>ΔWm (5) 成立,則保留此模極大值點(diǎn); 如果式(5)不成立,則舍棄此模極大值點(diǎn)。
      閾值的設(shè)定方法是,對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)電子式互感器安裝處三相電壓、三相電流共六條互感器通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行Bior3.1小波四層靜態(tài)變換,取各層模極大值中最大數(shù)值的絕對(duì)值的1.5倍,用公式表示為 ΔWm=1.5*max|Wdm[j]|(6) (5)模極大值對(duì)應(yīng)時(shí)刻提取; 模極大值對(duì)應(yīng)時(shí)刻提取采用多尺度模極大值綜合處理方法,該方法的步驟為首先根據(jù)小波變換第一層細(xì)節(jié)系數(shù)枚舉出存在較大模極大值的采樣點(diǎn);然后依次在此采樣點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)查看其他細(xì)節(jié)層中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的模極大值。如果不存在,則此點(diǎn)便不是信號(hào)奇異點(diǎn);如果存在,進(jìn)一步確定此點(diǎn)的模極大值是否有相同的符號(hào)。如果符號(hào)相同,便保留下來當(dāng)作信號(hào)奇異點(diǎn)的候選點(diǎn),并記錄此點(diǎn)的時(shí)刻;否則,舍棄。如果在很小的區(qū)域內(nèi)有多個(gè)候選點(diǎn),選取位置最靠前的采樣點(diǎn)作為信號(hào)奇異點(diǎn),同時(shí)記錄奇異點(diǎn)時(shí)刻。
      該多尺度模極大值綜合處理方法的公式表示為 如果式 |Wdm[j]|>ΔWm (5) Wd0[j]*Wd1[j]>0(7) Wd0[j]*Wd2[j]>0(8) Wd0[j]*Wd3[j]>0(9) Wd1[j]*Wd2[j]>0(10) Wd1[j]*Wd3[j]>0(11) Wd2[j]*Wd3[j]>0(12) 同時(shí)成立,則此j點(diǎn)便為信號(hào)奇異點(diǎn),其奇異點(diǎn)時(shí)刻為此點(diǎn)的采樣時(shí)刻; 如果不同時(shí)成立,則此j點(diǎn)便不是信號(hào)奇異點(diǎn)。
      (6)故障診斷判據(jù); 在進(jìn)行故障診斷邏輯判據(jù)說明前,首先根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況,作出如下三種假設(shè) a、電網(wǎng)與電子式互感器不同時(shí)發(fā)生故障; b、六個(gè)采樣通道對(duì)應(yīng)的互感器不同時(shí)發(fā)生突發(fā)性故障; c、小波變換同一時(shí)間窗內(nèi),電網(wǎng)故障和互感器故障不會(huì)同時(shí)存在。
      以下對(duì)判據(jù)中所涉及的變量進(jìn)行說明與定義 假定三相電流、三相電壓共六條通道的輸出電氣量分別為ia、ib、ic、ua、ub、uc;這些電氣量在一定時(shí)間窗內(nèi)經(jīng)小波變換后,若存在奇異點(diǎn),設(shè)其奇異時(shí)刻分別為tai、tbi、tci、tau、tbu、tcu;若不存在奇異點(diǎn),則設(shè)其奇異時(shí)刻值為∞。進(jìn)一步引入邏輯變量Lai、Lbi、Lci、Lau、Lbu、Lcu,各邏輯變量的值通過以下公式求得 根據(jù)公式(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)中的表述分別對(duì)邏輯變量的定義以及電網(wǎng)電氣量異常變化的特點(diǎn),可求解得到電網(wǎng)短路故障、自動(dòng)重合閘和電網(wǎng)振蕩時(shí)對(duì)應(yīng)的各邏輯變量值和奇異時(shí)刻值。
      根據(jù)各邏輯變量值和奇異時(shí)刻值的特點(diǎn),可得到電子式互感器的故障診斷判據(jù)結(jié)果 a、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,僅存在一條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=1(19)成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; b、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,僅存在兩條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=2(20)成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; c、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在三條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=3(21)成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; d、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在四條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=4(22)成立,則進(jìn)一步診斷判據(jù)如下 如果公式tai=tau||tbi=tbu||tci=tcu(23)成立,則電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障; 如果公式tai=tau||tbi=tbu||tci=tcu(23)不成立,則四條出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; e、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在五條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=5(24)成立,則電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障,獨(dú)立奇異時(shí)刻通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; f、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,全部出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=6(25)成立,則進(jìn)一步診斷判據(jù)如下 ①如果公式tai=tbi=tau=tbu=tci=tcu(26)成立,則電網(wǎng)發(fā)生短路故障或是自動(dòng)重合閘; ②如果存在五條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障以及獨(dú)立奇異時(shí)刻通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; ③如果存在四條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則結(jié)合保護(hù)管理系統(tǒng)中對(duì)故障類型的判別;假如是兩相短路故障,則其中兩條獨(dú)立奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)互感器故障;假如為其他故障,則視為互感器正常; ④如果存在兩條或是三條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則為電網(wǎng)原因造成互感器輸出電氣量數(shù)據(jù)異常; ⑤如果六條通道信號(hào)奇異時(shí)刻不同,則六條通道的互感器均故障。
      g、電網(wǎng)振蕩時(shí),六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,不會(huì)出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=0(27)成立。
      (7)給出故障診斷結(jié)果 基于以上故障診斷判據(jù)即可實(shí)現(xiàn)電子式互感器故障的診斷,精確監(jiān)測(cè)到各個(gè)互感器出現(xiàn)的故障,并給出報(bào)警信號(hào)。
      本發(fā)明提供的一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法,它具有以下優(yōu)點(diǎn)①可實(shí)時(shí)給出各通道電子式互感器的運(yùn)行狀況,同時(shí)對(duì)于異常狀態(tài)的電子式互感器給出報(bào)警信息,并通過遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上傳調(diào)度中心,確保數(shù)字化變電站更加安全、穩(wěn)定的運(yùn)行;②方便維護(hù)人員及時(shí)準(zhǔn)確獲取故障設(shè)備信息,為狀態(tài)維修提供依據(jù)。



      圖1為電子式互感器故障診斷流程圖。
      圖2為電子式互感器多通道信息融合處理流程圖。

      具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法作進(jìn)一步說明。
      在附圖1中,數(shù)字化變電站電子式互感器故障診斷流程由以下步驟構(gòu)成 1、從連接電子式互感器的合并單元中采集電子式互感器安裝處的三相電壓、三相電流共六條互感器通道的輸出電氣量數(shù)據(jù); 2、對(duì)三相電壓、三相電流共六條通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行Bior3.1小波變換,以電壓互感器輸出電氣量數(shù)據(jù)序列u(n)為例,其四層小波變換可表示為 式中a——小波變換尺度系數(shù),取值為a=2m(m為尺度數(shù),取值為0,1,2,3); ΔT——采樣時(shí)間間隔,在本方法中為一定值(0.0001秒); ψ(n)——Bior3.1小波基函數(shù)序列; WTx——小波變換系數(shù); k——平移因子。
      3、判斷各通道電氣量是否存在信號(hào)突變。如果存在信號(hào)突變,程序執(zhí)行下一步多通道信息融合處理;如果不存在信號(hào)突變,程序轉(zhuǎn)向第2步,繼續(xù)對(duì)所采集到的六條通道的電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行Bior3.1小波變換。
      判斷各通道電氣量是否存在信號(hào)突變時(shí),它又包括以下步驟 (1)獲取小波變換四層細(xì)節(jié)系數(shù)的模極大值,小波變換系數(shù)中包括細(xì)節(jié)系數(shù)Wd和逼近系數(shù)Wa,獲取表達(dá)式為 [Wa,wd]=swt(u(n),4,′Bior3.1′)(2) 式中Wd——小波變換后的細(xì)節(jié)系數(shù)矩陣; Wa——小波變換后的逼近系數(shù)矩陣; swt——matlab中小波分析工具箱中的小波變換函數(shù)。
      進(jìn)一步得到四組細(xì)節(jié)系數(shù) Wdm=Wd(m+1,) (3) 式中m——尺度數(shù),取值為0,1,2,3。
      如果式 |Wdm[j]|≠0(4) 式中Wdm[j]——第m組細(xì)節(jié)系數(shù)中的第j個(gè)小波變換細(xì)節(jié)系數(shù),j的取值取決于小波變換數(shù)據(jù)窗大小,如果數(shù)據(jù)窗為2400,則其取值范圍為1~2400。
      成立,則此j點(diǎn)為模極大值點(diǎn),此值Wdm[j]為模極大值。
      (2)模極大值與所設(shè)定的閾值比較; 當(dāng)模極大值大于閾值ΔWm(m=0,1,2,3)時(shí),保留此時(shí)的模極大值,否則舍棄。即 如果式 |Wdm[j]|>ΔWm (5) 成立,則保留此模極大值點(diǎn); 如果式(5)不成立,則舍棄此模極大值點(diǎn)。
      閾值的設(shè)定方法是,對(duì)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)電子式互感器安裝處三相電壓、三相電流共六條互感器通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行Bior3.1小波四層靜態(tài)變換,取各層模極大值中最大數(shù)值的絕對(duì)值的1.5倍,用公式表示為 ΔWm=1.5*max|Wdm[j]| (6) (3)模極大值對(duì)應(yīng)時(shí)刻提?。? 模極大值對(duì)應(yīng)時(shí)刻提取采用多尺度模極大值綜合處理方法,該方法的步驟為首先根據(jù)小波變換第一層細(xì)節(jié)系數(shù)枚舉出存在較大模極大值的采樣點(diǎn);然后依次在此采樣點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)查看其他細(xì)節(jié)層中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的模極大值。如果不存在,則此點(diǎn)便不是信號(hào)奇異點(diǎn)。如果存在,進(jìn)一步確定此點(diǎn)的模極大值是否有相同的符號(hào)。如果符號(hào)相同,便保留下來當(dāng)作信號(hào)奇異點(diǎn)的候選點(diǎn),并記錄此點(diǎn)的時(shí)刻;否則,舍棄。如果在很小的區(qū)域內(nèi)有多個(gè)候選點(diǎn),選取位置最靠前的采樣點(diǎn)作為信號(hào)奇異點(diǎn),同時(shí)記錄奇異點(diǎn)時(shí)刻。
      該多尺度模極大值綜合處理方法的公式表示為 如果式 |Wdm[j]|>ΔWm (5) Wd0[j]*Wd1[j]>0 (7) Wd0[j]*Wd2[j]>0 (8) Wd0[j]*Wd3[j]>0 (9) Wd1[j]*Wd2[j]>0 (10) Wd1[j]*Wd3[j]>0 (11) Wd2[j]*Wd3[j]>0 (12) 同時(shí)成立,則此j點(diǎn)便為信號(hào)奇異點(diǎn),其奇異點(diǎn)時(shí)刻為此點(diǎn)的采樣時(shí)刻; 如果不同時(shí)成立,則此j點(diǎn)便不是信號(hào)奇異點(diǎn)。
      4、進(jìn)行多通道信息融合處理; 在附圖2中,多通道信息融合處理的流程主要包括兩個(gè)步驟 (1)計(jì)算含有信號(hào)奇異時(shí)刻的通道數(shù)量; 在進(jìn)行故障診斷邏輯判據(jù)說明前,首先根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況,作出如下三種假設(shè) a、電網(wǎng)與電子式互感器不同時(shí)發(fā)生故障; b、6個(gè)采樣通道對(duì)應(yīng)的互感器不同時(shí)發(fā)生突發(fā)性故障; c、小波變換同一時(shí)間窗內(nèi),電網(wǎng)故障和互感器故障不會(huì)同時(shí)存在。
      以下對(duì)判據(jù)中所涉及到的變量進(jìn)行說明與定義 假定三相電流、三相電壓共六條通道好輸出電氣量分別為ia、ib、ic、ua、ub、uc;這些電氣量在一定時(shí)間窗內(nèi)經(jīng)小波變換后,若存在奇異點(diǎn),設(shè)其奇異時(shí)刻分別為tai、tbi、tci、tau、tbu、tcu;若不存在奇異點(diǎn),則設(shè)其奇異時(shí)刻值為∞。進(jìn)一步引入邏輯變量Lai、Lbi、Lci、Lau、Lbu、Lcu。各邏輯變量的值通過以下公式求得 根據(jù)公式(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、(18)分別對(duì)邏輯變量的定義以及電網(wǎng)電氣量異常變化的特點(diǎn),可求解得到如表1所列的電網(wǎng)短路故障、自動(dòng)重合閘和電網(wǎng)振蕩時(shí)對(duì)應(yīng)的各邏輯變量值和奇異時(shí)刻值。
      表1電網(wǎng)短路故障、自動(dòng)重合閘、電網(wǎng)振蕩時(shí)各邏輯變量值和奇異時(shí)刻值
      (2)通過含有信號(hào)奇異時(shí)刻的通道數(shù)量及診斷判據(jù),對(duì)電子式互感器進(jìn)行故障診斷。其故障診斷判據(jù)如下 a、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,僅存在一條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=1(19)成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; b、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,僅存在兩條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=2(20)成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; c、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在三條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=3(21)成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; d、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在四條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=4(22)成立,則進(jìn)一步診斷判據(jù)如下 如果公式tai=tau||tbi=tbu||tci=tcu(23)成立,則電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障; 如果公式tai=tau||tbi=tbu||tci=tcu(23)不成立,則四條出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; e、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在五條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=5(24)成立,則故障判據(jù)如表2所列 表2故障判據(jù)表 f、若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,全部出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=6(25)成立,則進(jìn)一步診斷判據(jù)如下 ①如果公式tai=tbi=tau=tbu=tci=tcu(26)成立,則電網(wǎng)發(fā)生短路故障或是自動(dòng)重合閘; ②如果存在五條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障以及獨(dú)立奇異時(shí)刻通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障; ③如果存在四條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則結(jié)合保護(hù)管理系統(tǒng)中對(duì)故障類型的判別。假如是兩相短路故障,則結(jié)合表2判斷其中兩條存在信號(hào)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)互感器故障;假如為其他故障,則視為互感器正常; ④如果存在兩條或是三條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則為電網(wǎng)原因造成互感器輸出電氣量數(shù)據(jù)異常; ⑤如果六條通道信號(hào)奇異時(shí)刻不同,則為六條通道的互感器故障。
      g、電網(wǎng)振蕩時(shí),六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,不會(huì)出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=0(27)成立。
      (注電網(wǎng)短路故障或是自動(dòng)重合閘引起電氣量發(fā)生突變,奇異時(shí)刻相等。但是經(jīng)多尺度模極大值綜合處理方法所得到的奇異時(shí)刻會(huì)存在一定的誤差,不再相等。因此,此方法在工程應(yīng)用中,需要設(shè)定誤差門檻值,以確定奇異點(diǎn)時(shí)刻是否相等)。
      5、給出故障診斷結(jié)果,并繼續(xù)對(duì)六條通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行Bior3.1小波變換。
      本發(fā)明提供的一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法,可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站電子式互感器存在的各種類型故障的快速診斷,為數(shù)字化變電站的可靠運(yùn)行提供了一種準(zhǔn)確的故障診斷方法,能有效確保數(shù)字化變電站更加安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。
      權(quán)利要求
      1.一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法,該故障診斷方法包括以下步驟
      a.從連接電子式互感器的合并單元中采集電子式互感器安裝處三相電壓、三相電流共六條互感器通道的輸出電氣量數(shù)據(jù);
      b.對(duì)三相電壓、三相電流共六條通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行四層小波變換;
      c.獲取小波變換四層細(xì)節(jié)系數(shù)的模極大值;
      d.模極大值與所設(shè)定的閾值比較;
      e.模極大值對(duì)應(yīng)時(shí)刻提??;
      f.故障診斷判據(jù);
      g.給出故障診斷結(jié)果。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法,其特征在于,采集電子式互感器安裝處三相電壓、三相電流共六條互感器通道的輸出電氣量數(shù)據(jù);然后采用Bior3.1小波變換對(duì)這些數(shù)據(jù)分別進(jìn)行四層小波變換,并逐層獲取模極大值點(diǎn);通過多尺度模極大值綜合處理方法獲取信號(hào)奇異點(diǎn)及其奇異時(shí)刻;最后通過對(duì)六條通道信號(hào)奇異時(shí)刻的信息融合處理得到電子式互感器的故障診斷結(jié)果。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法,其特征在于,所述的多尺度模極大值綜合處理方法,它包括以下步驟
      a.根據(jù)小波變換第一層細(xì)節(jié)系數(shù)枚舉出存在較大模極大值的采樣點(diǎn);
      b.在采樣點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)查看其他細(xì)節(jié)層中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的模極大值,如果不存在,則此點(diǎn)便不是信號(hào)奇異點(diǎn);如果存在,進(jìn)一步確定此點(diǎn)的模極大值是否有相同的符號(hào);如果符號(hào)相同,便保留下來當(dāng)作信號(hào)奇異點(diǎn)的候選點(diǎn),并記錄此點(diǎn)的時(shí)刻;否則,舍棄;如果在很小的區(qū)域內(nèi)有多個(gè)候選點(diǎn),選取位置最靠前的采樣點(diǎn)作為信號(hào)奇異點(diǎn),同時(shí)記錄奇異點(diǎn)時(shí)刻,多尺度模極大值綜合處理方法的公式表示為
      如果式
      |Wdm[j]|>ΔWm
      Wd0[j]*Wd1[j]>0
      Wd0[j]*Wd2[j]>0
      Wd0[j]*Wd3[j]>0
      Wd1[j]*Wd2[j]>0
      Wd1[j]*Wd3[j]>0
      Wd2[j]*Wd3[j]>0
      同時(shí)成立,則此j點(diǎn)便為信號(hào)奇異點(diǎn),其奇異點(diǎn)時(shí)刻為此點(diǎn)的采樣時(shí)刻;
      如果不同時(shí)成立,則此j點(diǎn)便不是信號(hào)奇異點(diǎn)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法,其特征在于,所述的電子式互感器故障診斷判據(jù)方式為
      a.若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,僅存在一條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=1成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障;
      b.若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,僅存在兩條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=2成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障;
      c.若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在三條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=3成立,則出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障;
      d.若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在四條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=4成立,則進(jìn)一步診斷判據(jù)如下
      如果公式tai=tau‖tbi=tbu‖tci=tcu成立,則電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障;
      如果公式tai=tau‖tbi=tbu‖tci=tcu不成立,則四條出現(xiàn)奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障;
      e.若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,存在五條通道出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=5成立,則電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障,獨(dú)立奇異時(shí)刻通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障;
      f.若六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,全部出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=6成立,則進(jìn)一步診斷判據(jù)如下
      ①如果公式tai=tbi=tau=tbu=tci=tcu成立,則電網(wǎng)發(fā)生短路故障或是自動(dòng)重合閘;
      ②如果存在五條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障以及獨(dú)立奇異時(shí)刻通道對(duì)應(yīng)電子式互感器故障;
      ③如果存在四條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則結(jié)合保護(hù)管理系統(tǒng)中對(duì)故障類型的判別;假如是兩相短路故障,則其中兩條獨(dú)立奇異時(shí)刻的通道對(duì)應(yīng)互感器故障;假如為其他故障,則視為互感器正常;
      ④如果存在兩條或是三條通道的信號(hào)奇異時(shí)刻相同,則為電網(wǎng)原因造成互感器輸出電氣量數(shù)據(jù)異常;
      ⑤如果六條通道信號(hào)奇異時(shí)刻不同,則六條通道的互感器均故障;
      g.電網(wǎng)振蕩時(shí),六條數(shù)據(jù)采集通道的輸出電氣量數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后,不會(huì)出現(xiàn)奇異時(shí)刻,即公式Lai+Lbi+Lci+Lau+Lbu+Lcu=0成立。
      全文摘要
      一種數(shù)字化變電站電子式互感器的故障診斷方法,它通過采集電子式互感器安裝處三相電壓、三相電流共六條通道互感器的輸出數(shù)據(jù),然后采用Bior3.1小波基函數(shù)對(duì)六條通道的輸出數(shù)據(jù)分別進(jìn)行四層小波變換,并逐層獲取模極大值點(diǎn)。將采集并計(jì)算得到的模極大值與設(shè)定的各層閾值比較,大于閾值的保存下來,并采用多尺度模極大值綜合處理方法獲取信號(hào)奇異時(shí)刻。對(duì)比六條通道信號(hào)奇異時(shí)刻,并采用多通道信息融合處理方法,識(shí)別出現(xiàn)故障的通道對(duì)應(yīng)的電子式互感器。可實(shí)時(shí)給出各通道電子式互感器的運(yùn)行狀況,同時(shí)對(duì)于異常狀態(tài)的電子式互感器給出報(bào)警信息,并通過遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)上傳調(diào)度中心,確保數(shù)字化變電站更加安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
      文檔編號(hào)G01R31/00GK101666841SQ200910190888
      公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
      發(fā)明者熊小伏, 唐廣學(xué), 軍 于, 胡之榮, 陳星田, 王燕祥, 羿 張 申請(qǐng)人:重慶大學(xué), 云南電網(wǎng)公司昆明供電局
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