專利名稱：一種用于智能變電站故障波形分析的數(shù)據(jù)再同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能變電站數(shù)據(jù)記錄及分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種基于智能變電站的故障波形分析的數(shù)據(jù)再同步技術(shù)。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)正朝著智能化方向發(fā)展，智能變電站是實施電力系統(tǒng)智能化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。智能變電站的主要特征是智能電氣設(shè)備的實用化，及IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的實施。IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)是基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系統(tǒng)唯一國際標(biāo)準(zhǔn)，是由國際電工委員會 IEC(International Electrotechnical Commission)制定的。智能變電站實現(xiàn)了變電站站控層、間隔層以及過程層的智能電氣設(shè)備間的信息交互和共享。變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)中變電站和饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)抽象通信服務(wù)接口(DL/T860. 72-2004);變電站和饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)公用數(shù)據(jù)類(DL/ T 860. 73-2004);變電站和饋線設(shè)備的基本通信結(jié)構(gòu)兼容邏輯節(jié)點類和數(shù)據(jù)類(DL/T 860. 74-2004);特定通信服務(wù)映射 SCSM(Specific Communication Service Mapping)映射制造商信息規(guī)范 MMS (Manufacturing Message Specification) (DL/T 860. 8-2006);特定通信服務(wù)映射SCSM單向多路點對點串行通信鏈路上的采樣值(DL/T 860. 91-2006);特定通信服務(wù)映射SCSM映射到IS0/IEC 8802-3的采樣值(DL/T 860. 92-2006);一致性測試 (DL/T 860. 10-2006)標(biāo)準(zhǔn)都是實現(xiàn)智能電氣設(shè)備間信息交互與共享的基礎(chǔ)。智能變電站要穩(wěn)定運(yùn)行，需要對智能電氣設(shè)備進(jìn)行有效而長期的監(jiān)視，記錄和診斷。根據(jù)采集的原始數(shù)據(jù)，運(yùn)用離線分析軟件將數(shù)據(jù)還原為故障波形，以便為智能變電站事故處理提供真實可信的參考依據(jù)。在智能變電站通信報文中，采樣值SV (Sampled Value)報文主要包括 IEC61850-9-1, IEC61850-9-2，IEC60044-8三種規(guī)范。故障錄波裝置同時接入多個合并單兀MU(Merging Unit)的米樣值SV(Sampled Value)數(shù)據(jù)，當(dāng)多合并單兀MU(Merging Unit) 之間同步時，保護(hù)裝置和錄波裝置接收到采樣值SV(Sampled Value)數(shù)據(jù)后采用標(biāo)號對齊的方式進(jìn)行前同步處理后，并啟動和記錄采樣值SV(Sampled Value)數(shù)據(jù)；當(dāng)合并單元 MU(Merging Unit)之間同步異常時，保護(hù)裝置采用差值重采樣方式實現(xiàn)同步計算，但錄波裝置不能采用這種方法，錄波裝置記錄數(shù)據(jù)的第一原則就是真實原樣記錄，不能對被記錄數(shù)據(jù)做任何改變，不同步的多合并單元MU (Merging Unit)的采樣值SV (Sampled Value)數(shù)據(jù)不能進(jìn)行電力系統(tǒng)故障分析，因此，在智能變電站中，需要提供一種方法，這種方法不僅能夠記錄原始的多合并單元MU (Merging Unit)不同步的采樣值SV (Sampled Value)數(shù)據(jù) (原始數(shù)據(jù)，不能作任何修改)，然后進(jìn)行實現(xiàn)離線同步算法，獲得電氣系統(tǒng)的故障波形數(shù)據(jù)，提供進(jìn)行電力系統(tǒng)故障分析的數(shù)據(jù)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的方法，這種方法不僅能夠記錄原始的多多合并單元MU(Merging Unit)不同步的采樣值SV(Sampled Value)數(shù)據(jù)，并采用數(shù)據(jù)再同步技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，獲得電力系統(tǒng)的故障波形數(shù)據(jù)，為電力系統(tǒng)故障分析提供數(shù)據(jù)。具體方法I.智能故障錄波裝置接收多合并單元MU(Merging Unit)不同步的采樣值 SV (Sampled Value)和通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)報文數(shù)據(jù)，并對每個接收的報文打上精確的接收到的時刻，然后進(jìn)行報文實時解碼，提取錄波數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)置的啟動定值判據(jù)實現(xiàn)暫態(tài)原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)記錄。該原始數(shù)據(jù)包含了精確的接收到報文時標(biāo)，反映了一次側(cè)設(shè)備的狀態(tài)，電壓，電流等各種電氣量的變化信息。2.暫態(tài)原始數(shù)據(jù)主要是由錄波數(shù)據(jù)段和錄波啟動原因數(shù)據(jù)段組成的。錄波數(shù)據(jù)段是由采樣值SV (Sampled Value)錄波數(shù)據(jù)集和通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)錄波數(shù)據(jù)集混組序列數(shù)據(jù)構(gòu)成；錄波啟動數(shù)據(jù)原因段主要是記錄錄波的啟動條件。暫態(tài)原始數(shù)據(jù)中錄波數(shù)據(jù)段至少是I個，錄波啟動原因數(shù)據(jù)段可以有O個或多個。錄波數(shù)據(jù)段和錄波啟動原因數(shù)據(jù)段排列順序可以不限，但同種類型的數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)內(nèi)容必須按照時序順序排列。3.將暫態(tài)原始記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)每個報文的精確接收時標(biāo)，采用再同步算法將多合并單元MU (Merging Unit)不同步的采樣值SV (Sampled Value)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步計算處理,獲得重采樣的故障波形數(shù)據(jù)，并配合通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)數(shù)據(jù)的處理,為電力系統(tǒng)故障分析提供真實可信的故障波形數(shù)據(jù)。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明是一種基于智能變電站故障波形分析的數(shù)據(jù)再同步技術(shù)。按照這種實現(xiàn)方案，不僅能有效解決多合并單元MU (Merging Unit)在不同步情況下采樣值SV (Sampled Value)原始數(shù)據(jù)的記錄,而且對多合并單元MU (Merging Unit)發(fā)來的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行人工干預(yù)，實現(xiàn)離線同步，提高了故障數(shù)據(jù)記錄的真實性，為智能變電站事故處理提供真實可信的參考依據(jù)。


圖I為流程圖實施方式本發(fā)明可以真實記錄原始的多合并單元MU (Merging Unit)不同步的采樣值SV(Sampled Value)數(shù)據(jù)，并對多合并單元MU(Merging Unit)不同步的原始采樣值 SV(Sampled Value)數(shù)據(jù)進(jìn)行離線同步，獲得真實故障波形數(shù)據(jù)，為電力系統(tǒng)故障分析提供了依據(jù)。具體實現(xiàn)方案見圖1，說明如下I.智能故障錄波裝置是通過與多個合并單元MU (Merging Unit)連接實現(xiàn)采樣值 SV (Sampled Value)和通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)報文接入。對于接收到的每一個原始數(shù)據(jù)包，智能錄波裝置中的采集系統(tǒng)先采集當(dāng)前的精確硬件同步時標(biāo)，然后將采集到的硬時標(biāo)加入到接收到的原始數(shù)據(jù)包頭部。這個精確硬時標(biāo)是一個64位計數(shù)器,是由現(xiàn)場可編程門陣列FPGA(Field-Programmable Gate Array)實現(xiàn)的。2.將這些帶有精確時標(biāo)的原始數(shù)據(jù)包，按照時序組合成一個數(shù)據(jù)幀。當(dāng)數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)包達(dá)到32個，接近緩存區(qū)大小或長時間無數(shù)據(jù)包時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過GETLINK總線向CPU發(fā)送采集的數(shù)據(jù)幀。該數(shù)據(jù)幀中包含了多個合并單元發(fā)送過來的采樣值 SV (Sampled Value)和通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)原始數(shù)據(jù)及一些幀信息(幀類型,物理端口數(shù),包序號等)。3. CPU接收到發(fā)送來的數(shù)據(jù)幀，對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行實時解碼分析。檢查如丟幀、錯序、失步、超時、中斷、無效編碼、流量突變等各類異常狀態(tài)，并實時給出異常事件告警。4. CPU從接收到的數(shù)據(jù)幀中，提取數(shù)個采樣值SV(Sampled Value)原始數(shù)據(jù)包和通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)原始數(shù)據(jù)包， 實時寫入到錄波原始 數(shù)據(jù)緩存池中。這些原始數(shù)據(jù)包構(gòu)成了采樣值SV(Sampled Value)錄波數(shù)據(jù)集和通用變電站事件對象 GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events) 錄波數(shù)據(jù)集。采樣值SV(Sampled Value)錄波數(shù)據(jù)集描述了接收數(shù)據(jù)集的協(xié)調(diào)時間時 UTC(Co-ordinated Universal Time)時間、接收端口號、采樣序號、采樣率、及數(shù)據(jù)集中 I N個的通道采樣值和通道采樣品質(zhì)，并對數(shù)據(jù)集及數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)狀態(tài)(數(shù)據(jù)集通道數(shù)與配置不一致、數(shù)據(jù)包重復(fù)、數(shù)據(jù)包錯序、采樣標(biāo)號計數(shù)錯誤，偏移較大、品質(zhì)位改變、采樣無效等)進(jìn)行了說明。通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)錄波數(shù)據(jù)集描述了接收數(shù)據(jù)集的協(xié)調(diào)時間時UTC(Co-ordinated Universal Time) 時間、接收端口號、狀態(tài)改變計數(shù)、定時重發(fā)計數(shù)，及數(shù)據(jù)集中I N個狀態(tài)值。5.當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，智能錄波裝置就從記錄原始采樣值SV(Sampled Value)和通用變電站事件對象 GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)錄波數(shù)據(jù)集的緩存池中按照精確時標(biāo)查找故障前0.5秒的采樣值SV (Sampled Value)和通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)錄波數(shù)據(jù)集,并按照一定地格式將故障前和故障中的原始采樣值SV(Sampled Value)和通用變電站事件對象 GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)錄波數(shù)據(jù)集寫入到暫態(tài)原始數(shù)據(jù)中，實現(xiàn)暫態(tài)原始數(shù)據(jù)的錄波數(shù)據(jù)段記錄。為了進(jìn)一步分析智能錄波系統(tǒng)啟動錄波的原因，還要將故障前0. 5秒和故障中的原始采樣值SV (Sampled Value)和通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)錄波數(shù)據(jù)集寫入到緩存區(qū)中，并按照錄波判據(jù)進(jìn)行判斷。6.將緩存區(qū)中故障前0. 5秒和故障中的原始錄波數(shù)據(jù)集按照精確時標(biāo)對齊，根據(jù)預(yù)先定義好的啟動定值判據(jù)，判斷是否達(dá)到錄波啟動條件，如果達(dá)到錄波啟動條件，則進(jìn)行錄波，記錄錄波啟動類型、啟動通道、啟動時刻、啟動值，并將這些錄波啟動原因數(shù)據(jù)插入到暫態(tài)原始數(shù)據(jù)中，實現(xiàn)暫態(tài)原始數(shù)據(jù)的錄波啟動原因數(shù)據(jù)記錄。7.將暫態(tài)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行離線同步。在多合并單元MU (Merging Unit)不同步的情況下，根據(jù)暫態(tài)原始數(shù)據(jù)中的采樣值SV(Sampled Value)和通用變電站事件對象 GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)包的精確時標(biāo)，在人為干預(yù)下采用不同的同步算法，將不同步的多合并單元MU(Merging Unit)的原始采樣值 SV (Sampled Value)和通用變電站事件對象GOOSE (Generic Object Oriented Substation Events)錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣計算處理，獲得重采樣后的故障波形數(shù)據(jù)。故障波形數(shù)據(jù)包含米樣值的波形和通用變電站事件對象G00SE(Generic Object Oriented Substation Events)狀態(tài)信息的波形，并可給出一次系統(tǒng)故障分析報告、保護(hù)動作行為分析報告和測距結(jié)果。故障波形數(shù)據(jù)還可以應(yīng)用在測距計算、阻抗分析、諧波分析、功率分析等。
權(quán)利要求
1.一種用于智能變電站故障波形分析的數(shù)據(jù)再同步方法，其特征在于包括以下步驟 第一歩智能故障錄波裝置接收多合并單元MU不同步的SV和GOOSE報文數(shù)據(jù)，并對每個接收的報文打上精確的接收到的時刻，然后進(jìn)行報文實時解碼，提取錄波數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)置的啟動定值判據(jù)實現(xiàn)暫態(tài)原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)記錄； 第二步將暫態(tài)原始記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)每個報文的精確接收時標(biāo)，采用再同步算法將多合并單元MU不同步的SV數(shù)據(jù)進(jìn)行同步計算處理，獲得重采樣的故障波形數(shù)據(jù)，并配合GOOSE數(shù)據(jù)的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于智能變電站故障波形分析的數(shù)據(jù)再同步方法，其特征在于，原始數(shù)據(jù)(SV)包含了精確的接收到報文時標(biāo)，反映了一次側(cè)設(shè)備的狀態(tài)，電壓，電流等各種電氣量的變化信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種用于智能變電站故障波形分析的數(shù)據(jù)再同步方法，其特征在干，錄波數(shù)據(jù)段是由SV錄波數(shù)據(jù)集和GOOSE錄波數(shù)據(jù)集混組序列數(shù)據(jù)構(gòu)成；錄波啟動數(shù)據(jù)原因段主要是記錄錄波的啟動條件，暫態(tài)原始數(shù)據(jù)中錄波數(shù)據(jù)段至少是I個，錄波啟動原因數(shù)據(jù)段可以有O個或多個，錄波數(shù)據(jù)段和錄波啟動原因數(shù)據(jù)段排列順序可以不限，但同種類型的數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)內(nèi)容必須按照時序順序排列。
全文摘要
本發(fā)明涉及智能變電站數(shù)據(jù)記錄及分析技術(shù)領(lǐng)域，這種方法不僅能夠記錄原始的多合并單元MU不同步的SV數(shù)據(jù)，并采用數(shù)據(jù)再同步技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，獲得電力系統(tǒng)的故障波形數(shù)據(jù)，為電力系統(tǒng)故障分析提供數(shù)據(jù)。按照這種實現(xiàn)方案，不僅能有效解決多合并單元MU在不同步情況下SV原始數(shù)據(jù)的記錄，而且對多合并單元MU發(fā)來的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行人工干預(yù)，實現(xiàn)離線同步，提高了故障數(shù)據(jù)記錄的真實性，為智能變電站事故處理提供真實可信的參考依據(jù)。
文檔編號H02J13/00GK102710012SQ20121010077
公開日2012年10月3日 申請日期2012年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月9日
發(fā)明者馮維綱, 徐鳴生, 王坤, 王永君, 裘愉濤, 趙銀鳳, 鄧政, 鄭君林, 鄭容 , 陳水耀, 齊丹 申請人:武漢中元華電科技股份有限公司, 浙江省電力公司