專利名稱：一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)智能分析與控制技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同 處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法。
背景技術(shù)：
隨著特高壓同步電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，目前電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特性日趨復(fù)雜，強(qiáng) 臺(tái)風(fēng)、飚線風(fēng)等自然災(zāi)害引起的超設(shè)防故障，對(duì)電網(wǎng)安全防線沖擊頻繁，傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)調(diào)度已 無(wú)法滿足大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，迫切需要提升現(xiàn)有的調(diào)度智能化操作水平，實(shí)現(xiàn)電 網(wǎng)故障的在線快速診斷。電網(wǎng)在線故障診斷專業(yè)方向的研究已有一二十年左右的時(shí)間，在此期間國(guó)內(nèi)外學(xué) 者提出了多種故障診斷的方法，具有代表性的方法主要有專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、基于優(yōu) 化的方法以及由于信息的不確定性和不完備而采取的基于模糊集、信息理論和粗糙集的方 法等，受限于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的水平，故障診斷的數(shù)據(jù)源主要為SOE (Sequence Of Event)動(dòng)作信號(hào)和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，使得在線故障診斷結(jié)果的可靠性不高，信息粗糙，難以適 應(yīng)調(diào)度運(yùn)行的要求。隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)水平的快速發(fā)展以及在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，基于GPS 的同步相量測(cè)量單元(PMU)已成為變電站測(cè)控單元中必不可少的一環(huán)，加之故障錄波器聯(lián) 網(wǎng)技術(shù)的推廣，調(diào)度中心的數(shù)據(jù)源不斷豐富和完善，電網(wǎng)在線故障診斷已不僅僅局限于利 用SCADA數(shù)據(jù)和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，基于SCADA數(shù)據(jù)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、PMU數(shù)據(jù)以及故障錄波數(shù)據(jù) 的多源信息融合技術(shù)的在線電網(wǎng)綜合故障診斷不僅能夠提高故障診斷的可靠性和準(zhǔn)確度， 還能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷的精細(xì)化，是故障診斷未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。近年來(lái)也有學(xué)者提出了 基于多種數(shù)據(jù)源的在線故障診斷方法，但只是采用了分層的方法針對(duì)每種數(shù)據(jù)源進(jìn)行分析 處理，尚未涉及如何從信息的多維度角度出發(fā)，將多種數(shù)據(jù)和分析方法進(jìn)行協(xié)同處理，從時(shí) 間維、空間維以及信息維三個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，以最大程度滿足調(diào)度運(yùn)行的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題提供一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故 障診斷的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故 障診斷方法，其特征在于
包括下列步驟
(1)在電網(wǎng)調(diào)度中心側(cè)實(shí)時(shí)接收子站端上送的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及暫態(tài)數(shù)據(jù)；
(2)基于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的智能邏輯推理診斷根據(jù)子站側(cè)上送的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)一二次設(shè)備 關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龊捅Ｗo(hù)動(dòng)作邏輯相結(jié)合的智能推理方法，進(jìn)行電網(wǎng)故障的在 線診斷；
(3)基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的電氣量診斷根據(jù)子站側(cè)上送的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，從三相電壓、電流中提取表征電網(wǎng)短路故障信息，采用模式匹配的方法，進(jìn)行電網(wǎng)故障的在線診斷；
(4)基于暫態(tài)數(shù)據(jù)的電氣量診斷根據(jù)子站側(cè)上送的暫態(tài)數(shù)據(jù)，從故障錄波文件中提取 故障簡(jiǎn)報(bào)信息或采用模擬保護(hù)的軟保護(hù)算法進(jìn)行故障分析，進(jìn)行電網(wǎng)故障的在線診斷；
(5)故障診斷協(xié)同處理基于步驟(2)、(3)、(4)的診斷結(jié)果，從時(shí)間維、空間維以及信 息維三個(gè)維度協(xié)同進(jìn)行故障診斷，對(duì)故障診斷進(jìn)行協(xié)同處理；
(6)通過(guò)人機(jī)界面展示電網(wǎng)故障的信息。電網(wǎng)調(diào)度中心接入的信息包括穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及暫態(tài)數(shù)據(jù)，穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)主要 包括SCADA數(shù)據(jù)和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要包括PMU數(shù)據(jù)，暫態(tài)數(shù)據(jù)主要包括故障錄波 數(shù)據(jù)。根據(jù)電網(wǎng)三態(tài)(穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和暫態(tài))數(shù)據(jù)的不同特性，從時(shí)間維、空間維以及信息維三 個(gè)維度協(xié)同進(jìn)行故障診斷。電網(wǎng)三態(tài)數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合和協(xié)同處理，從時(shí)間維、空間維以及信 息維三個(gè)維度提高了故障診斷的實(shí)時(shí)性、可靠性和實(shí)用性。從時(shí)間維協(xié)同進(jìn)行故障診斷過(guò)程為電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)上送到調(diào) 度中心，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，SCADA數(shù)據(jù)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)以及PMU數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性較好，在故 障發(fā)生后上述數(shù)據(jù)在調(diào)度中心側(cè)可以立即采集到，故障錄波數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性較差，在故障發(fā) 生后一段時(shí)間內(nèi)調(diào)度中心側(cè)才能采集到；電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員在電網(wǎng)發(fā)生故障后需要第一時(shí) 間知道故障發(fā)生在什么地方，需要利用SCADA數(shù)據(jù)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)和PMU數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行故障診 斷以確保其實(shí)時(shí)性。電網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和暫態(tài)數(shù)據(jù)并不是所有子站端都具備上送調(diào)度中心的條 件，在不具備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和暫態(tài)數(shù)據(jù)的情況下利用穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，可以提高故障診 斷的可靠性；電網(wǎng)暫態(tài)數(shù)據(jù)具有豐富的故障特征信息，利用電網(wǎng)暫態(tài)數(shù)據(jù)可以分析短路電 流和故障距離信息，輔助調(diào)度運(yùn)行人員優(yōu)化送電端選擇和提高巡線效率。利用電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)中的開關(guān)動(dòng)作信號(hào)可以進(jìn)一步診斷故障相別，區(qū)分故障相是單 相故障還是相間故障。在開關(guān)具備分相動(dòng)作信號(hào)的情況下，可進(jìn)一步識(shí)別單相故障的具體 相別(A相、B相、C相)。利用SCADA數(shù)據(jù)判斷故障相別對(duì)于超高壓/特高壓電網(wǎng)線路故障時(shí)，重合閘一般 采用單重單合的方式，利用SCADA數(shù)據(jù)的開關(guān)變位信號(hào)即可進(jìn)行判別，具體判斷邏輯如下
(1)當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，若開關(guān)動(dòng)作順序?yàn)椤跋确趾蠛稀被颉跋确趾蠛显俜帧眲t為單相故 障，否則為相間故障；
(2)若故障為單相故障，且開關(guān)具有分相動(dòng)作信息，則開關(guān)動(dòng)作相即為對(duì)應(yīng)的相位。從空間維協(xié)同進(jìn)行故障診斷過(guò)程為SCADA數(shù)據(jù)通過(guò)RTU裝置采集，其在電網(wǎng)中所 有裝置均有布點(diǎn)且全部上送到調(diào)度中心，PMU數(shù)據(jù)通過(guò)PMU裝置采集，其只在電網(wǎng)部分廠站 布點(diǎn)，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)通過(guò)保護(hù)裝置采集，其在電網(wǎng)中所有廠站均有布點(diǎn)但只有部分信號(hào)上 送到調(diào)度中心，故障錄波數(shù)據(jù)通過(guò)故障錄波器采集，其在電網(wǎng)中所有廠站均有布點(diǎn)但只有 部分信號(hào)上送到調(diào)度中心，因此從空間維角度，SCADA數(shù)據(jù)具有完全可觀測(cè)性，保護(hù)動(dòng)作信 號(hào)、PMU數(shù)據(jù)以及故障錄波數(shù)據(jù)只具有部分可觀測(cè)性，在保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、PMU數(shù)據(jù)以及故障 錄波數(shù)據(jù)不具備可觀測(cè)性時(shí)，需要僅利用SCADA數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷。從信息維協(xié)同進(jìn)行故障診斷過(guò)程為利用SCADA數(shù)據(jù)和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行故障診 斷可以判斷故障時(shí)間、故障設(shè)備、故障相(粗略判斷)以及重合情況；利用PMU數(shù)據(jù)進(jìn)行故障 診斷可以判斷故障時(shí)間、故障設(shè)備、故障相以及重合情況；利用故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷 可以判斷故障時(shí)間、故障設(shè)備、故障相、重合情況以及短路電流和故障測(cè)距。電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員在進(jìn)行故障處理時(shí)需要通過(guò)故障錄波數(shù)據(jù)分析得到的短路電流和故障測(cè)距，以優(yōu)化線 路送電端選擇和提高線路巡線效率。
本發(fā)明的工作原理為
電網(wǎng)中的三態(tài)數(shù)據(jù)具有不同的數(shù)據(jù)特性，如下表所示，從時(shí)間維角度來(lái)看，電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)數(shù) 據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較好，利用穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷可以提高故障診斷的實(shí) 時(shí)性，在電網(wǎng)發(fā)生故障后第一時(shí)間向調(diào)度運(yùn)行人員發(fā)出告警信息；從空間維角度來(lái)看，穩(wěn)態(tài) 數(shù)據(jù)具有完全可觀測(cè)，而動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和暫態(tài)數(shù)據(jù)只具備部分可觀測(cè)，當(dāng)故障發(fā)生在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù) 和暫態(tài)數(shù)據(jù)不可觀測(cè)位置時(shí)，利用穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷可以提高故障診斷的可靠性；從 信息維角度來(lái)看，電網(wǎng)暫態(tài)數(shù)據(jù)具備分析短路電流和故障測(cè)距功能，利用該信息可以輔助 調(diào)度運(yùn)行人員進(jìn)行故障處理，以優(yōu)化送電端選擇和提高巡線效率。
權(quán)利要求
1.一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法，其特征在于，包括下列 步驟(1)在電網(wǎng)調(diào)度中心側(cè)實(shí)時(shí)接收子站端上送的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)以及暫態(tài)數(shù)據(jù)；(2)基于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的智能邏輯推理診斷根據(jù)子站側(cè)上送的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，根據(jù)一二次設(shè)備 關(guān)聯(lián)關(guān)系，采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龊捅Ｗo(hù)動(dòng)作邏輯相結(jié)合的智能推理方法，進(jìn)行電網(wǎng)故障的在 線診斷；(3)基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的電氣量診斷根據(jù)子站側(cè)上送的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，從三相電壓、電流中提 取表征電網(wǎng)短路故障信息，采用模式匹配的方法，進(jìn)行電網(wǎng)故障的在線診斷；(4)基于暫態(tài)數(shù)據(jù)的電氣量診斷根據(jù)子站側(cè)上送的暫態(tài)數(shù)據(jù)，從故障錄波文件中提取 故障簡(jiǎn)報(bào)信息或采用模擬保護(hù)的軟保護(hù)算法進(jìn)行故障分析，進(jìn)行電網(wǎng)故障的在線診斷；(5)故障診斷協(xié)同處理基于步驟(2)、(3)、(4)的診斷結(jié)果，從時(shí)間維、空間維以及信 息維三個(gè)維度協(xié)同進(jìn)行故障診斷，對(duì)故障診斷進(jìn)行協(xié)同處理；(6)通過(guò)人機(jī)界面展示電網(wǎng)故障的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法， 其特征在于，所述穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)包含SCADA數(shù)據(jù)和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包含PMU數(shù)據(jù)， 所述暫態(tài)數(shù)據(jù)包含故障錄波數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法， 其特征在于，利用所述SCADA數(shù)據(jù)的開關(guān)變位信號(hào)判斷故障相別，具體判斷邏輯如下(1)當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，若開關(guān)動(dòng)作順序?yàn)椤跋确趾蠛稀被颉跋确趾蠛显俜帧眲t為單相故 障，否則為相間故障；(2)若故障為單相故障，且開關(guān)具有分相動(dòng)作信息，則開關(guān)動(dòng)作相即為對(duì)應(yīng)的相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法， 其特征在于，從時(shí)間維協(xié)同進(jìn)行故障診斷過(guò)程為在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，調(diào)度中心側(cè)立即采集 到實(shí)時(shí)性較好的SCADA數(shù)據(jù)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)以及PMU數(shù)據(jù)，對(duì)故障進(jìn)行初步分析；在故障 發(fā)生后一段時(shí)間內(nèi)調(diào)度中心側(cè)才采集到實(shí)時(shí)性較差的故障錄波數(shù)據(jù)，對(duì)故障進(jìn)行進(jìn)一步分 析。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法， 其特征在于，從空間維協(xié)同進(jìn)行故障診斷過(guò)程為SCADA數(shù)據(jù)通過(guò)RTU裝置采集，其在電網(wǎng) 中所有裝置均有布點(diǎn)且全部上送到調(diào)度中心；PMU數(shù)據(jù)通過(guò)PMU裝置采集，其只在電網(wǎng)部 分廠站布點(diǎn)，保護(hù)動(dòng)作信號(hào)通過(guò)保護(hù)裝置采集，其在電網(wǎng)中所有廠站均有布點(diǎn)但只有部分 信號(hào)上送到調(diào)度中心；故障錄波數(shù)據(jù)通過(guò)故障錄波器采集，其在電網(wǎng)中所有廠站均有布點(diǎn) 但只有部分信號(hào)上送到調(diào)度中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法， 其特征在于，從信息維協(xié)同進(jìn)行故障診斷過(guò)程為利用SCADA數(shù)據(jù)和保護(hù)動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行故 障診斷判斷故障時(shí)間、故障設(shè)備、故障相以及重合情況；利用PMU數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷判斷故 障時(shí)間、故障設(shè)備、故障相以及重合情況；利用故障錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷判斷故障時(shí)間、 故障設(shè)備、故障相、重合情況以及短路電流和故障測(cè)距；電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行人員通過(guò)故障錄波數(shù) 據(jù)分析得到的短路電流和故障測(cè)距優(yōu)化線路送電端選擇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于三態(tài)數(shù)據(jù)多維協(xié)同處理的電網(wǎng)在線故障診斷方法，屬于電力系統(tǒng)智能分析與控制技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于實(shí)時(shí)接收電網(wǎng)三態(tài)(穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)和暫態(tài))數(shù)據(jù)，建立基于穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)的智能邏輯推理診斷模塊、基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的電氣量診斷模塊以及基于暫態(tài)數(shù)據(jù)的電氣量診斷模塊，同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同特性，建立故障診斷協(xié)同處理模塊，從時(shí)間維、空間維以及信息維三個(gè)維度進(jìn)行故障診斷協(xié)同處理。此外，根據(jù)故障時(shí)的開關(guān)動(dòng)作信息可以進(jìn)一步粗略分析故障設(shè)備的故障相別。本發(fā)明的方法，通過(guò)從時(shí)間維、空間維以及信息維三個(gè)維度故障診斷的協(xié)同處理，可以顯著提高電網(wǎng)在線故障診斷的實(shí)時(shí)性、可靠性和實(shí)用性。
文檔編號(hào)G01R31/08GK102142716SQ201110039329
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者張劍, 戴則梅, 李維, 錢學(xué)東, 錢江峰, 閃鑫, 陸進(jìn)軍 申請(qǐng)人:華東電網(wǎng)有限公司, 國(guó)電南瑞科技股份有限公司