CN101752908B - 一种用于智能变电站分散式录波的方法 - Google Patents

一种用于智能变电站分散式录波的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于智能变电站分散式故障录波的方法。该方法利用智能变电站模拟量、状态量、信号量的数据共享网络，将故障录波功能分散集成到间隔层保护装置中，通过间隔层设备的网络和变电站内的故障信息子站通讯，将录波数据文件传送到故障信息子站供技术人员分析。本方法不需要增加任何网络通讯设备简化了变电站的二次设计。本方法采用与保护装置一体化设计，所采用的录波策略更适合保护专业的需要，因此具有实际应用的价值。工程实践表明本方法具有先进性、实用性的特点，适用于智能变电站的各个电压等级的应用场合。

Description

一种用于智能变电站分散式录波的方法
技术领域
本发明属于电力***智能变电站的技术领域，具体涉及到智能变电站故障录波的方法。
背景技术
随着计算机技术和网络通信技术的飞速发展，电力***已进入数字化技术时代。变电站作为电网的节点，其数字化技术发展已成为智能电网发展的重要部分。
IEC61850是基于通用网络通信平台的变电站自动化***唯一国际标准，代表了自动化技术的发展趋势。
近年来随着电子式互感器技术、数字化保护技术的快速发展，以及各供电公司在全国各地的实践，取得了数字化变电站建设的诸多经验和成果。
电力***的故障录波主要用于记录和分析电力***扰动(如短路故障、断线故障、***振荡、电压频率崩溃等)发生后的相关电参数的变化过程以及继电保护和安全自动装置的动作行为。
数字化变电站的诞生，带来了诸多的技术变革。当然，对于变电站故障录波功能的设计提出了完全崭新的要求，同时对于常规的录波装置也面临着新的技术发展和创新的机遇。
当前，变电站故障录波功能一般采用集中式录波，其主要原因为：
(1)目前应用的分散式录波实际上是介于故障录波和事故追忆之间的一种功能，尽管很多厂家称之为故障录波，但它并不满足国家标准的要求。由于不能同步记录被保护线路或设备以外的其他线路或设备电参数的波形和采样数据，因此不利于对故障进行***的分析。
(2)由于分散到每个保护装置进行录波，局限于内存的大小，如果装置在未将数据发送给当地监控***或故障信息子站时，***又有扰动，可能会导致前一次的数据被覆盖，因此需要硬件有大容量的内存。
但是集中式录波也存在如下缺点：
(1)一般对于220kV及以上变电站需要配置多台录波器，依据各地的配置原则和变电站建设规模的差异数量也不尽相同。由于每台录波器有各自的CPU和采样***，因此全站的数据采样是不同步的，存在一定的误差。
(2)按照反措的要求，故障录波器的CT和保护的CT为不同绕组，因此必须每个间隔配置独立一组CT给故障录波器，导致既不能对保护的CT二次回路起到监视的作用，也增加了变电站的投资和设计的复杂度。
在智能变电站随着通信技术、电子式互感器的技术、智能高压电器的技术的应用，给集中式故障录波带来一定的困难，但对于分散式故障录波却奠定了坚实的基础。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明公开了一种用于智能变电站分散式
录波的方法。本发明具体采用以下技术方案：
一种适用于智能变电站分散式故障录波的方法，该方法利用智能变电站模拟量、状态量、信号量的数据共享网络，将故障录波功能分散集成到间隔层保护装置中，通过间隔层设备的网络和变电站内的故障信息子站通讯，将录波数据文件传送到故障信息子站，供技术人员分析，所述方法包括以下步骤：
(1)将分散式录波插件安装在所述智能变电站间隔层的每台保护装置中；
(2)触发分散式录波插件进行故障录波，所述故障录波按以下时段顺序执行：
录波触发开始前时段的状态数据，
录波触发后第一时段的状态数据，
录波触发后第二时段的状态数据，
其中，第二时段紧随第一时段之后，第二时段的时间大于第一时段的时间，第二时段的采样频率小于第一时段的采样频率；
(3)在已经触发启动的故障录波过程中，当出现面向通用对象变电站事件GOOSE跳合闸命令而再次对所述分散式录波插件进行重新触发启动时，若当前录波处于所述第一时段时，按照从第一时段至第二时段重复执行录波；
若录波处于所述第二时段时，按照录波触发开始前时段、录波触发后第一时段、录波触发后第二时段的顺序重复执行录波；
(4)故障录波的终止：当所述故障录波时间大于设定记录时间且保护整组复归时，故障录波终止；
(5)录波文件上传：录波文件通过站控层网络将录波数据文件上传至故障信息子站。
分散式故障录波的***图如附图3所示。
分散式故障录波主要实现本间隔的模拟量数据获取和GOOSE报文接收信息进行归类存储以及合并单元(MU)通信状态判别功能。
本发明的故障录波所记录数据的类型优选：
a、模拟量：录波插件和智能化变电站模拟量采样值SMV网相连，接受来自本间隔的采样值SMV网上的数据，全站数据同步依赖于MU，因此数据具有同步性。模拟量品质：IEC61850-9-1中定义了采样数据状态，包括采样通道的有效性、MU是否同步等信息，采样数据帧中包含了这些信息，这些特征称之为模拟量品质。装置接收到采样帧的时刻，需要通信CPU接收到每一个采样帧时附上当前时刻(一硬件16位计数器，以us为单位，接上同步源以后，该时刻为0～4800周期性变化(采样率为4.8k))，录波CPU将该时刻作为模拟量存储、录波，便于全站数据的分析。
b、状态量信息：保护装置的GOOSE插件和GOOSE网相连，从GOOSE网接收GOOSE插件广播发送的智能操作箱采集的本间隔的开入信息，包括操作箱跳合闸信息。故障录波插件和保护装置内的GOOSE插件通讯得到这些信息。
本发明故障录波的启动方式优选：
a、保护装置启动时会发送通知，分散式录波插件中的录波CPU收到启动命令后触发录波。
b、保护装置动作发出的GOOSE开出信号启动录波。
c、分散式录波插件中的录波CPU接收到GOOSE网发送的状态量启动录波。根据录波定值设置选择“×
×开入触发录波投入/退出”。
d、通过整定电流和电压突变量启动定值，来进行相电流和相电压的突变量启动判别。
e、由变电站站控层设备下达启动命令启动录波。
本发明故障录波的记录方式优选：
a、录波数据的记录方式如附图4所示：
b、具体的记录方式
录波触发开始前时段，在本专利中命名为A时段：录波触发开始前的状态数据，输出高速原始记录波形，记录时间40～100ms(可整定)，采样率4800点/秒(每周波96个点)。
录波触发后第一时段，在本专利中命名为B时段：录波触发后初期的状态数据，输出高速原始记录波形，记录时间100～1000ms(可整定)，采样率4800点/秒(每周波96个点)。
录波触发后第二时段，在本专利中命名为C时段：长时间录波数据，输出低速原始记录波形，每周波记录1点数据(有效值)，记录时间大于2s。
本发明故障录波的记录过程优选以下方式：
a、第一次启动
符合任一启动条件时，由S时刻开始按A-B-C时段顺序执行录波。
b、重复启动
在已经启动记录的过程中，再有GOOSE跳合闸命令时，若在B时段，则由此时刻开始沿B-C时段重复执行；若在C时段，由S时刻开始按A-B-C时段重复执行。
本发明故障录波的自动终止条件优选如下：
a、记录时间＞3s且保护整组复归。
b、丢失采样帧的处理
录波CPU真实的记录接收到的采样数据，不推导求取丢失的采样帧数据，因此在AB段录波数据中会出现采样标号不连续的情况，缺少的采样标号为丢失的采样数据。
本发明提出的智能变电站分散式录波方法不需要增加任何网络通讯设备简化了变电站的二次设计。同时本方法采用与保护装置一体化设计，所采用的录波策略更适合保护专业的需要，因此具有实际应用的价值。工程实践表明本方法具有先进性、实用性的特点，适用于智能变电站的各个电压等级的应用场合。
附图说明
图1所示为SMV组网图；
图2所示为GOOSE组网图；
图3所示为分散式故障录波***图；
图4所示为录波时序图。
具体实施方案
下面根据说明书附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。
智能化变电站模拟量采样频率很高，通常组成一个采样值SMV的网络，以下简称SMV网，如附图1所示。状态量组成面向通用对象变电站事件GOOSE网，以下简称GOOSE网，如附图2所示。
由于间隔层保护装置能从SMV和GOOSE网获取全站的模拟量、和状态量，因此采用分散式故障录波非常方便。
在所有间隔的线路保护以及变压器保护装置中增加一个分散式录波插件，录波插件具有大容量的录波存储，同时存储20个录波。全站配置一台故障信息子站***，实时从间隔层装置获取录波数据以防数据的覆盖。
分散式故障录波***如附图3所示：本技术方案录波采用分散式，不需要重构网络，分为三层，故障信息子站接入站控层网络，实现录波功能的分散式录波插件分散在间隔层保护设备中，进行故障录波形成文件后通过站控层网络上送。
分散式录波插件是保护装置的一个插件，主要实现接收合并单元(MU)的采样数据和GOOSE报文接收信息进行归类存储；同时具备硬件自检功能、MU通信状态判别功能。
(1)记录数据的类型
a、模拟量：来自本间隔的SMV网，全站数据同步依赖于MU，因此数据具有同步性。
b、模拟量品质：IEC61850-9-1中定义了采样数据状态，包括采样通道的有效性、MU是否同步等信息，采样数据帧中包含了这些信息。装置接收到采样帧的时刻，需要通信CPU接收到每一个采样帧时附上当前时刻(一硬件16位计数器，以us为单位，接上同步源以后，该时刻为0～4800周期性变化(采样率为4.8k))，录波CPU将该时刻作为模拟量存储、录波，便于全站数据的分析。
c、状态量信息：从GOOSE网接收GOOSE插件广播发送的智能操作箱采集的本间隔的开入信息，包括操作箱跳合闸信息。
(2)启动录波的方式
a)保护启动时会发送通知录波CPU收到启动命令后触发录波。
b)保护动作发出的GOOSE开出信号启动录波。
c)接收到GOOSE网发送的状态量启动录波。根据录波定值设置选择“××开入触发录波投入/退出”。
d)通过整定电流和电压突变量启动定值，来进行相电流和相电压的突变量启动判别。
e)由后台下达启动命令启动录波。
(3)录波的记录方式
录波数据的记录方式如附图4所示：
具体的记录方式如下：
A时段：录波触发开始前的状态数据，输出高速原始记录波形，记录时间40～100ms(可整定)，采样率4800点/秒(每周波96个点)。
B时段：录波触发后初期的状态数据，输出高速原始记录波形，记录时间100～1000ms(可整定)，采样率4800点/秒(每周波96个点)。
C时段：长时间录波数据，输出低速原始记录波形，每周波记录1点数据(有效值)，记录时间大于2s。
(4)记录过程
第一次启动：
符合任一启动条件时，由S时刻开始按A-B-C时段顺序执行录波。
重复启动：
在已经启动记录的过程中，再有GOOSE跳合闸命令时，若在B时段，则由此时刻开始沿B-C时段重复执行；若在C时段，由S时刻开始按A-B-C时段重复执行。
(5)自动终止条件
记录时间＞3s且保护整组复归。
丢失采样帧的处理：
录波CPU真实的记录接收到的采样数据，不推导求取丢失的采样帧数据，因此在AB段录波数据中会出现采样标号不连续的情况，缺少的采样标号为丢失的采样数据。

Claims (6)

1.一种用于智能变电站的分散式故障录波的方法，该方法利用智能变电站模拟量、状态量、信号量的数据共享网络，将故障录波功能分散集成到间隔层保护装置中，通过站控层网络和变电站内的故障信息子站通讯，将录波数据文件传送到故障信息子站，供技术人员分析，实现本间隔的模拟量数据获取和GOOSE报文接收信息进行归类存储以及合并单元通信状态判别功能；其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将分散式录波插件安装在所述智能变电站间隔层的每台保护装置中；
(2)触发分散式录波插件进行故障录波，所述故障录波按以下时段顺序执行：
录波触发开始前时段的状态数据，
录波触发后第一时段的状态数据，
录波触发后第二时段的状态数据，
其中，第二时段紧随第一时段之后，第二时段的时间大于第一时段的时间，第二时段的采样频率小于第一时段的采样频率；
(3)在已经触发启动的故障录波过程中，当出现面向通用对象变电站事件GOOSE跳合闸命令而再次使得所述分散式录波插件进行重新触发启动时，若当前录波处于所述第一时段时，按照从第一时段至第二时段重复执行录波；
若录波处于所述第二时段时，按照录波触发开始前时段、录波触发后第一时段、录波触发后第二时段的顺序重复执行录波；
(4)故障录波的终止：当所述故障录波时间大于设定记录时间且保护整组复归时，故障录波终止；
(5)录波数据文件上传：录波数据文件通过站控层网络将录波数据文件上传至故障信息子站。
2.根据权利要求1所述的分散式故障录波的方法，其特征在于，记录数据的类型包括：
模拟量：来自所述分散式录波插件所在间隔层的智能化变电站模拟量采样值SMV网，模拟量数据具有同步性；模拟量品质：IEC61850-9-1中定义了采样数据状态，包括采样通道的有效性、合并单元MU是否同步，采样数据帧中包含了这些模拟量品质信息；
状态量信息：从面向通用对象变电站事件GOOSE网接收GOOSE插件广播发送的由智能操作箱采集的本间隔层的开入信息，包括操作箱跳合闸信息。
3.根据权利要求1所述的分散式故障录波的方法，其特征在于，分散式录波插件进行故障录波启动录波的方式包括：
保护装置启动时发送通知，分散式录波插件中的录波CPU收到启动命令后触发录波；
保护装置动作发出的GOOSE开出信号启动录波；
分散式录波插件中的录波CPU接收到GOOSE网发送的状态量启动录波；
通过整定电流和电压突变量启动定值，来进行相电流和相电压的突变量启动录波；
由变电站站控层设备下达启动命令启动录波。
4.根据权利要求1所述的分散式故障录波的方法，其特征在于：
在录波触发开始前的状态数据时，记录时间优选40～100ms，采样率4800点/秒；
在录波触发后第一时段的状态数据时，记录时间优选100～1000ms，，采样率4800点/秒；
在录波触发后第二时段的状态数据时，优选每周波记录1点数据，记录时间大于2s。
5.根据权利要求1所述的分散式故障录波的方法，其特征在于：
所述设定记录时间＞3s。
6.根据权利要求1所述的分散式故障录波的方法，其特征在于：
所述分散式故障录波插件真实记录接收到的采样数据，不推导求取丢失的采样帧数据，在录波数据中出现采样标号不连续的情况时，所缺少的采样标号为丢失的采样数据。
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