一種比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，步驟包括：確定一種電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式；對電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有故障錄波文件包提取出常見的故障特征信息，并將結(jié)果存放于故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式中相應(yīng)的位置；對電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有故障錄波文件包作預(yù)處理；針對某一故障錄波文件包，開展其與電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有其他故障錄波文件包中波形特征比對；判定具有相似波形的故障錄波文件包的結(jié)果。本發(fā)明提供了一種前所未有的手段，將波形特征相似的采樣通道按照定量的相似程度列出。輔助揭示技術(shù)人員不易發(fā)覺的共性問題，提高電力系統(tǒng)運行安全性。
【專利說明】一種比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)及故障信息處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]故障錄波器是監(jiān)測電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的重要設(shè)備之一，已經(jīng)廣泛安裝于我國發(fā)電廠和變電站，其主要功能是記錄電力系統(tǒng)故障前后保護(hù)安裝處的電流、電壓、功率等電氣量和開關(guān)量的變化情況。通過對錄波文件的分析，可以準(zhǔn)確地評價系統(tǒng)內(nèi)故障嚴(yán)重程度；通過分析開關(guān)量的變化情況，可以評價保護(hù)裝置的動作正確與否。正確分析故障錄波文件包(C0MTRADE文件包)，盡量挖掘故障錄波文件包中隱含的故障特征信息，對于發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、提高設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視和評價水平、提出改進(jìn)措施、提高電力系統(tǒng)的安全運行水平方面起著重要作用。
[0003]目前，我國電力系統(tǒng)行業(yè)內(nèi)的故障錄波裝置均遵循GB/T22386-2008《電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式》，等同于IEC 60255-24:2001標(biāo)準(zhǔn)，與國際通用的故障錄波文件格式C0MTRADE 1999標(biāo)準(zhǔn)(即IEEE Std C37.111-1999)規(guī)定一致。一套故障錄波文件包括配置文件(.cfg)、數(shù)據(jù)文件(.dat)、標(biāo)題文件(.hdr)、信息文件(.1nf)四種格式，其中數(shù)據(jù)文件通常是二進(jìn)制或ASCII編碼的時間序列信息，須用專門的分析程序進(jìn)行解碼計算。
[0004]隨著電力網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的快速發(fā)展，故障錄波文件包的上傳和統(tǒng)一管理功能已經(jīng)實現(xiàn)，但業(yè)界使用的電力系統(tǒng)故障信息系統(tǒng)只是將某一次電網(wǎng)故障產(chǎn)生的上述配置文件、數(shù)據(jù)文件、標(biāo)題文件、信息文件四種格式壓縮打包為一個故障錄波文件包，按照所屬廠站、所屬故障錄波器設(shè)備、故障發(fā)生時間這三類信息作為索引，存放于電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫。在人工查看分析故障錄波文件包時，按以上三個索引調(diào)用出壓縮文件包，解壓縮后用符合C0MTRADE格式標(biāo)準(zhǔn)的專用波形工具開展分析。不具備自動分析比對功能。
[0005]由于數(shù)據(jù)量龐大，并沒有按照所記錄的故障設(shè)備、故障特征進(jìn)行歸類，當(dāng)電網(wǎng)規(guī)模和故障文件數(shù)量積累到一定程度后，依靠人工開展繼電保護(hù)故障統(tǒng)計分析工作十分繁瑣不便。通常的解決方案是在將故障錄波文件包存入故障信息數(shù)據(jù)庫時，以人工分析的方法獲取所記錄的故障設(shè)備、故障特征等字段信息，并存入數(shù)據(jù)庫。上述故障特征字段信息僅需常規(guī)分析即可得出，而大量歷史故障錄波文件包中可能隱藏了更為豐富的故障特征信息，而對于這些大量歷史故障錄波文件包中的信息，目前尚未充分挖掘利用，也沒有充分挖掘利用的手段。對于這些海量數(shù)據(jù)的挖掘成為了科技工作者亟待解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，該方法有效解決了大量歷史故障錄波文件包中尚未挖掘利用的海量數(shù)據(jù)的處理，為深入分析故障錄波文件數(shù)據(jù)提供了方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:[0008]一種比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，步驟如下:
[0009]⑴確定一種電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式；
[0010]⑵對電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有故障錄波文件包提取出常見的故障特征信息，并將結(jié)果存放于故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式中相應(yīng)的位置；
[0011]⑶對電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有故障錄波文件包作預(yù)處理；
[0012]⑷針對某一故障錄波文件包，開展其與電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有其他故障錄波文件包中波形特征比對；
[0013](5)判定具有相似波形的故障錄波文件包的結(jié)果。
[0014]而且，所述步驟⑴確定一種電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式，包括建立:
[0015]①電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫故障主表存儲格式表I ;
[0016]②各故障錄波器的按故障錄波器劃分的采樣通道表存儲格式表2 ；
[0017]而且，所述步驟⑵提取出常見的故障特征信息，包括:
[0018]①故障類型判別信息；
[0019]②故障時間信息；
[0020]③各采樣通道數(shù)據(jù)含義；
[0021]將常見的故障特征信息存入表1，表2中相應(yīng)的域。
[0022]而且，所述步驟⑶對電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有故障錄波文件包作預(yù)處理，包括:
[0023]①在每一個故障錄波文件包中編寫一個自定義的信息文件(.1NF)，反映各采樣通道的拓?fù)溥B接關(guān)系；
[0024]②根據(jù)所有產(chǎn)生故障錄波文件包的設(shè)備預(yù)設(shè)的采樣率，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的時間序列；
[0025]③對所有故障錄波文件包的錄波文件中的每一個采樣通道作如下步驟的處理:
[0026]A用于對所有故障錄波文件包的故障波形按時間進(jìn)行插值；
[0027]B對故障波形幅值進(jìn)行標(biāo)么化。
[0028]而且，所述步驟⑷的波形特征比對包括:
[0029]①只與屬于同一故障錄波器的其他故障錄波文件包作比對；
[0030]②只與有共同一次設(shè)備的其他故障錄波文件包作比對；
[0031]③與電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有其他故障錄波文件包作比對:
[0032]A確定用于比對的波形時間起始點；
[0033]B計算經(jīng)預(yù)處理后波形的不吻合程度指標(biāo)a ；
[0034]C計算經(jīng)預(yù)處理及離散傅立葉變換、希爾伯特一黃變換后波形的不吻合程度指標(biāo)b0
[0035]而且，所述步驟(5)判定具有相似波形的故障錄波文件包的結(jié)果具體包括:首先通過經(jīng)預(yù)處理后波形的不吻合程度指標(biāo)a的數(shù)值判定，若合格，則完成判定；若不合格，則進(jìn)一步通過經(jīng)預(yù)處理及離散傅立葉變換、希爾伯特一黃變換后波形的不吻合程度指標(biāo)b做第二次判定。通過兩次指標(biāo)計算和判定。
[0036]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0037]按照本發(fā)明所提出的方法構(gòu)建而成的電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)對故障錄波文件更為豐富的檢索內(nèi)容，除保護(hù)傳統(tǒng)的所屬廠站、所屬故障錄波器設(shè)備、故障發(fā)生時間這三類索引信息外，還可以自動地建立所記錄的故障設(shè)備、故障特征等字段信息，并存入數(shù)據(jù)庫，方便技術(shù)人員查詢調(diào)用，豐富了電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫的功能。
[0038]另外，通過本發(fā)明所提出的故障特征比對方法，通過對波形幅值歸一化和故障起始時刻相角統(tǒng)一處理的手段，為技術(shù)人員提供一種前所未有的手段，將波形特征相似的采樣通道按照定量的相似程度一一列出。本發(fā)明能夠改變此前技術(shù)人員對故障錄波文件包作橫向比對時只能依靠簡單故障特征字段，或依靠定性分析經(jīng)驗的局面，輔助揭示技術(shù)人員不易發(fā)覺的共性問題，有助于提高電力系統(tǒng)運行的安全性。
【具體實施方式】
[0039]以下通過實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳述:
[0040]需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0041]一種比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，步驟如下:
[0042]⑴確定一種電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式；
[0043]①確定電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫:
[0044]A,電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫故障主表存儲格式，其如下表I所示；
[0045]B，各故障錄波器的按故障錄波器劃分的采樣通道表存儲格式，其如下表2所示；
[0046]以上兩表便于后續(xù)實施波形特征比對功能；
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，其特征在于:步驟如下: ⑴確定一種電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式； ⑵對電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有故障錄波文件包提取出常見的故障特征信息，并將結(jié)果存放于故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式中相應(yīng)的位置； ⑶對電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有故障錄波文件包作預(yù)處理； ⑷針對某一故障錄波文件包，開展其與電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有其他故障錄波文件包中波形特征比對； (5)判定具有相似波形的故障錄波文件包的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，其特征在于:所述步驟⑴確定一種電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫存儲格式，包括建立: ①電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫故障主表存儲格式表I; ②各故障錄波器的按故障錄波器劃分的采樣通道表存儲格式表2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，其特征在于:所述步驟⑵提取出常見的故障特征信息，包括: ①故障類型判別信息； ②故障時間信息； ③各采樣通道數(shù)據(jù)含義； 將常見的故障特征信息存入表1，表2中相應(yīng)的域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，其特征在于:所述步驟⑶對電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有故障錄波文件包作預(yù)處理，包括: ①在每一個故障錄波文件包中編寫一個自定義的信息文件(.1NF)，反映各采樣通道的拓?fù)溥B接關(guān)系； ②根據(jù)所有產(chǎn)生故障錄波文件包的設(shè)備預(yù)設(shè)的采樣率，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的時間序列； ③對所有故障錄波文件包的錄波文件中的每一個采樣通道作如下步驟的處理: A用于對所有故障錄波文件包的故障波形按時間進(jìn)行插值； B對故障波形幅值進(jìn)行標(biāo)么化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，其特征在于:所述步驟⑷的波形特征比對包括: ①只與屬于同一故障錄波器的其他故障錄波文件包作比對； ②只與有共同一次設(shè)備的其他故障錄波文件包作比對； ③與電力系統(tǒng)故障信息數(shù)據(jù)庫中所有其他故障錄波文件包作比對: A確定用于比對的波形時間起始點； B計算經(jīng)預(yù)處理后波形的不吻合程度指標(biāo)a ； C計算經(jīng)預(yù)處理及離散傅立葉變換、希爾伯特一黃變換后波形的不吻合程度指標(biāo)b。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的比對電力系統(tǒng)故障波形特征的方法，其特征在于:所述步驟(5)判定具有相似波形的故障錄波文件包的結(jié)果具體包括:首先通過經(jīng)預(yù)處理后波形的不吻合程度指標(biāo)a的數(shù)值判定，若合格，則完成判定；若不合格，則進(jìn)一步通過經(jīng)預(yù)處理及離散傅立葉變換、希爾伯特一黃變換后波形的不吻合程度指標(biāo)b做第二次判定。通過兩次指標(biāo)計算和判定。
【文檔編號】G06F17/30GK103853765SQ201210509323
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】袁世強(qiáng), 趙玉新, 張永伍, 覃嶺, 李美強(qiáng), 王建中, 杜明, 袁中琛 申請人:天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司