基于波形過零點變化率的配電站監(jiān)控數(shù)據(jù)異常甄別方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)變電站綜合自動化領域，特別涉及一種基于波形過零點變化率的配電站監(jiān)控數(shù)據(jù)異常甄別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵構(gòu)成節(jié)點。變電站從傳統(tǒng)的以模擬信號為主要傳輸載體的傳統(tǒng)變電站，發(fā)展到了以數(shù)字信號為主要通信媒介的數(shù)字化變電站、智能變電站；無論是從變電站一次設備，還是二次保護控制設備都有較大的變化；比如非傳統(tǒng)互感器(電子式互感器、光互感器等)、合并單元、基于光纖的以太網(wǎng)交換機等新設備引入到了變電站中。模擬信號被數(shù)字信號、光信號所代替，雖然提高了設備的抗干擾能力，但是也帶來了電流電壓等量測信號可視性、直接測量等困難的問題，特別是近年來，在全國范圍內(nèi)出現(xiàn)了非傳統(tǒng)互感器的動態(tài)響應特性差，引起的繼電保護誤動拒動的情況時有發(fā)生。
[0003]以羅氏線圈原理的電子式電流互感器為例，其信號處理環(huán)節(jié)包含了微分環(huán)節(jié)、前置濾波、A/D變換、數(shù)據(jù)編碼及傳輸、積分變換、插值算法等環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)使電子式互感器動態(tài)響應特性復雜化；此外，數(shù)字信號的傳輸還受到光纖通道、交換機等環(huán)節(jié)的影響；現(xiàn)有的電力系統(tǒng)相關(guān)運維單位的測試手段主要采用的是靜態(tài)精度測試；而眾所周知，影響繼電保護動作特性的主要是系統(tǒng)故障下的非傳統(tǒng)互感器的動態(tài)特性，以及對故障信號高采樣率下SMV(采樣值)報文的和GOOSE(面向?qū)ο笞冸娬就ㄓ檬录?報文的密集數(shù)據(jù)通信，僅僅依靠普通的靜態(tài)測試難以發(fā)現(xiàn)問題；而在高壓試驗室全部進行動態(tài)故障測試的難度和成本也是日常運營難以接受的。
[0004]針對該問題，國內(nèi)外專家學者相繼提出了不同的解決方案，主要包括對過程層數(shù)據(jù)通信的各個元件進行概率性特性建模，評估智能變電站過程層的網(wǎng)絡通信特性，以及可能存在的隱患，但是該種方案僅僅能給出概率性的評價指標，無法實時檢測過程總線監(jiān)測數(shù)據(jù)的異常，實用性較差；另一種方案是基于變電站微機保護或網(wǎng)絡報文分析儀，對過程總線中的不同類型報文進行完整性和實時性掃描，能夠檢測報文缺失、中斷以及阻塞等通信問題，但是這種監(jiān)測方式無法辨別由于變電站電磁兼容性差或非傳統(tǒng)互感器異常等問題引起的虛假報文或擾動報文，此時報文完整，滿足實時性要求，但是不具備合理的物理意義，可能導致微機保護誤動等惡性事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種基于波形過零點變化率的配電站監(jiān)控數(shù)據(jù)異常甄別方法，是一種實時監(jiān)測方法，在故障異常擾動時靈敏性強，克服了傳統(tǒng)靜態(tài)監(jiān)測手段的弊端，同時基于多間隔電氣耦合性的橫向閉鎖，也克服了現(xiàn)有網(wǎng)絡分析儀無法檢測報文物理含義的功能不足，提高了對異常監(jiān)測的可靠性。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0007]基于波形過零點變化率的配電站監(jiān)控數(shù)據(jù)異常甄別方法，包括以下步驟:
[0008]步驟一:假設變電站共有N條饋線，測量變電站不同間隔饋線的整周波零序電流值，形成N個采樣值數(shù)列Sf [η];其中下標f表示變電站不同間隔的標號，η表示整周波采樣值數(shù)列的個數(shù)；
[0009]步驟二:基于全周波傅里葉變換算法，分別計算采樣值數(shù)列Sf [η]的基波幅值Mf;
[0010]步驟三:根據(jù)步驟二計算得到的基波幅值Mf，對采樣值數(shù)列Sf [η]進行標么化處理；
[0011]步驟四:設定檢測門檻值a，計算sina作為檢測基準值，計算標么化采樣值數(shù)列Sf ‘[η]中，波形過零點之后小于該檢測基準值的采樣點個數(shù)Tf;
[0012]步驟五:分別計算不同間隔饋線的波形過零點變化率畸變程度系數(shù)；
[0013]步驟六:判別步驟五中計算得到的不同間隔波形過零點變化率畸變程度系數(shù)，當且僅當同時出現(xiàn)全部健全饋線的Dist/j、于等于1，而且故障饋線的0&%大于等于I時，判定被監(jiān)測變電站過程層通信正常；否則發(fā)出配電變電站過程層監(jiān)控數(shù)據(jù)異常告警信號。
[0014]所述步驟一中，下標f表示變電站不同間隔的標號，取值以I為步長從數(shù)值I依次遞增至N。
[0015]所述步驟三中，標么化處理，形成標么化采樣值數(shù)列Sf ‘[n] = Sf[n]/Mf。
[0016]所述步驟四中，a取值根據(jù)檢測的靈敏度來選定，a取值范圍在6°至15°之間，默認值取值9°。
[0017]所述步驟五中，過零點變化率畸變程度系數(shù)計算公式:
[0018]Distf= T fX360/(aXn) ;a表示檢測門濫值；η表示整周波采樣值數(shù)列的個數(shù)；Tf為波形過零點之后小于該檢測基準值的采樣點個數(shù)。
[0019]本發(fā)明通過測量變電站不同間隔饋線的整周波零序電流值形成采樣數(shù)列；計算其基波幅值；設定檢測門檻值，計算標么化采樣數(shù)列中在波形過零點之后小于該檢測門檻值的采樣點個數(shù)；計算不同間隔饋線的波形過零點變化率畸變程度系數(shù)；當真實故障或異常發(fā)生后，僅能同時出現(xiàn)全部健全饋線的波形過零點變化率畸變程度系數(shù)全部小于等于1，且故障饋線的波形過零點變化率畸變程度系數(shù)大于等于I;否則判定配電變電站過程層通信異常，發(fā)出監(jiān)控數(shù)據(jù)異常告警信號。該方法利用弱故障電弧在波形過零點附近熄滅/重燃的動態(tài)辨識；同時也利用真實系統(tǒng)故障中不同間隔之間的橫向電氣耦合性，實現(xiàn)監(jiān)測可靠性和靈敏性的統(tǒng)一。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明的檢測對象為配電變電站過程層多個間隔的零序電流波形特性，計算零序電流波形過零點時間段的波形上升率，充分利用變電站故障前(或弱故障時)電弧在電流波形過零點附近熄滅/重燃的動態(tài)過程，實現(xiàn)對異?；蛉豕收系撵`敏辨識；同時也利用電力系統(tǒng)故障中不同間隔之間的電氣耦合性，實現(xiàn)橫向比對，提高異常辨識的可靠性，從而達到可靠性和靈敏性的統(tǒng)一。
【附圖說明】
[0022]圖1為應用本發(fā)明實施例的配電系統(tǒng)單線圖。
【具體實施方式】
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[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0024]本實施例采用的配電系統(tǒng)單線圖如圖1所示，電力系統(tǒng)經(jīng)過220/35kV降壓變壓器連接三條饋線，饋線末端均通過35/0.69kV降壓變壓器連接負荷；本實施例在饋線出口處通過零序電流互感器采集零序電流并輸入到應用本發(fā)明的監(jiān)控裝置中。
[0025]一種基于波形過零點變化率的配電站監(jiān)控數(shù)據(jù)異常甄別方法，包括以下步驟:
[0026]步驟1:測量變電站故障間隔(間隔號為I)饋線零序電流值，形成采樣值數(shù)列S1Di]: