CN104966155A - 考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔mu同步录波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法，目前智能变电站中故障录波器的录波信息为经插值处理后的信息，而非原始信号，在实际应用中存在故障录波信息不严格准确的问题。本发明在考虑不同间隔合并单元固有延时的基础上，选取主MU通道作为基准参考，进一步修正跨间隔MU通道延时补偿，实现了原始故障信息的准确提取，有利于提高故障分析的效率和准确性。同时，提出了一种考虑延时特性补偿的故障录波装置录波配置文件值修改方法，在保留原始录波信息的基础上不影响后续计算分析，弥补了现有录波方式的不足，对智能电网安全稳定运行具有积极参考意义。

Description

考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法

技术领域

本发明涉及一种考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法，属于智能变电站继电保护及自动化技术领域。

背景技术

智能变电站中，“点对点”直采模式的故障录波器直接接收来自不同间隔合并单元(MU)采样信息。由于故障录波器中往往包含线路、主变、断路器、母线等各间隔的采样数据，因而其无论在稳态下分析电网运行情况或是故障情形下开展电网故障分析均具有重要参考作用。

目前，智能变电站大多采用“常规电子式互感器+合并单元”的采样模式，对于点对点接收跨间隔MU采样的故障录波器来说，由于不同间隔合并单元的采样时刻不同、额定延时也不完全相同，其获得的采样数据并非同步。为了获得同步的电流、电压数据，故障录波器必须对多个间隔的SV数据进行插值重采样，具体过程为：故障录波器接收各合并单元SV报文时，记录每个报文的精确到达时刻，并分析SV报文的额定延时信息；故障录波器基于报文到达时刻，并补偿额定延时后，将SV数据还原到真正采样时刻，然后根据故录自身的重采样脉冲，对所有通道同时进行插值，获得基于故录自身采样脉冲的模拟量值，这样所有通道新的数据值为同一时刻的模拟量，是同步的。故障录波器插值重采样后，各通道数据为同步数据，但据此方法录下来的波形并非原始波形，而是经过插值重采样后的波形，存在一定的相位误差和幅值误差，采用这样的做法会导致原始录波信息的丢失，进而可能影响到故障分析，而且随着插值算法的不同，其影响程度也不同，这就使得故障录波器第三方公信力降低。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法，可以弥补故障录波器录波文件无法真实有效获取各间隔实际采样值的问题，有效提升故障分析的效率和准确性，有助于提高电网安全可靠运行水平。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、在保护装置和故障录波器的录波文件均采用符合IEEE标准的COMTRADE格式文件，所述COMTRADE格式文件包括配置文件，所述配置文件包含Skew字段配置信息，利用Skew_n用以记录抽样周期开始后各间隔合并单元采样值存在的固有延时delay_n；

(2)、选取录波文件中某一MU通道作为参考基准，将其余MU通道的SV报文到达时间与基准MU通道进行比对，获取延时时间并加以补偿，当故障录波启动后，故障录波装置将记录基准MU通道SV报文第一个点到达的绝对时间，设其为T_main，其余间隔合并单元SV报文到达故障录波器的初始时刻分别记作T₁、T₂….T_n；

(3)、计算跨间隔通道延时补偿修正值，各间隔合并单元的通道延时补偿修正值应设置为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{rev}}_1=T_{\mathrm{main}}-T_1\\ {\mathrm{rev}}_2=T_{\mathrm{main}}-T_2\\ \·\·\·\·\·\·\\ {\mathrm{rev}}_n=T_{\mathrm{main}}-T_n\end{array}\right.---\left(1\right)$

(4)、计算并修改录波配置文件对应通道Skew值，在故障录波的配置文件中，应将基准MU通道的Skew_main值设置为该合并单元的固有延时delay_main，而其余MU通道的Skew_n值应设置为

Skew_n＝delay_n-rev_n     (n＝1,2,3...)

(2)

其中(2)式左侧为合并单元n包含所有采样通道的Skew值，右侧delay_n代表合并单元n的固有延时，rev_n的定义如式(1)所示。

前述的考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法，其特征在于：步骤(3)中，由于暂态录波过程时间较短，通常在几秒内即可完成，可以认为不同合并单元SV的发送间隔不会发生变化，这样只需记录故障录波器录波启动后各MU通道第一点与基准通道第一点之间的相对时间，即可完成式(1)中的rev值补偿。

本发明所达到的有益效果：本发明在考虑不同间隔合并单元固有延时的基础上，选取主MU通道作为基准参考，进一步修正跨间隔MU通道延时补偿，实现了原始故障信息的准确提取，有利于提高故障分析的效率和准确性。同时，提出了一种考虑延时特性补偿的故障录波装置录波配置文件Skew值修改方法，在保留原始录波信息的基础上不影响后续计算分析，弥补了现有录波方式的不足，对智能电网安全稳定运行具有积极参考意义。

附图说明

图1是某220kV变电站故障录波器录波配置文件信息示意图。

图2是本发明不同间隔合并单元通道延时补偿修正示意图。

图3是本发明考虑延时补偿特性的跨间隔MU同步录波方法流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明技术方案研究基于电力***暂态数据交换共用格式开展。目前，保护装置和故障录波器的录波文件均采用符合IEEE标准的COMTRADE格式，以实现不同生产厂家设备数据间的交换。每个COMTRADE记录最多包含四个相关的文件。这些文件的文件名相同，但是扩展名不同。四个文件分别是标题文件(.hdr)、配置文件(.cfg)、数据文件(.dat)和信息文件(.inf)。其中，数据文件(.dat)包含记录中所有输入通道的模拟量和数字量值，而配置文件则用以诠释包括数据(.dat)文件信息在内的各类信息，诸如保护装置名称、采样速率、通道数量、频率、通道信息等内容。如图1所示，即为某220kV变电站故障录波器录波配置文件(.cfg)中的部分信息：

图1中的配置信息中各行各列均遵循电力***暂态数据交换共用格式要求。其中灰色一列为配置信息中的Skew字段，用以记录抽样周期开始后的通道时滞，可提供在一个记录的抽样周期内通道抽样之间时差的信息，这样利用Skew_n用以记录抽样周期开始后各间隔合并单元采样值存在的固有延时delay_n；

本发明考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法，包括以下步骤：

如图3所示，考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔合并单元(MU)同步录波技术的实现方法：

1)、跨间隔合并单元额定延时补偿

由于不同合并单元的额定延时不完全相同，故障录波器直采各间隔合并单元采样值存在固有延时delay。针对这一情况，可根据不同间隔延时信息修改故障录波器录波配置文件(.cfg)中Skew字段内容，进而使得到达故障录波装置的各路数据均为初始交流采样值。

2)、故障录波装置的MU通道补偿

需要说明的是，采用将不同合并单元的固有延时delay数据存放在录波配置文件(.cfg)的Skew字段加以补偿的方式，并非就可以获得故障录波装置采样的原始数据信息，这是因为不同间隔合并单元的SV报文到达故障录波器的自身时间就存在差异。因此，还需要对delay值加以修正。对特定合并单元而言，其包含各路通道信息的SV报文是在某一确定时刻到达故障录波装置的，因此这里的补偿技术实质上是对不同间隔合并单元SV报文的延时补偿技术。

本发明选取录波文件中某一MU通道作为参考基准，将其余MU通道的SV报文到达时间与基准MU通道进行比对，获取延时时间并加以补偿。在正常状态下，故障录波装置正常采样。当故障录波启动后，如图2所示，故障录波装置将记录基准MU通道SV报文第一个点到达的绝对时间，设其为T_main，其余间隔合并单元SV报文到达故障录波器的初始时刻分别记作T₁、T₂….T_n，

由图2可见，各间隔合并单元的通道延时补偿修正值应设置为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{rev}}_1=T_{\mathrm{main}}-T_1\\ {\mathrm{rev}}_2=T_{\mathrm{main}}-T_2\\ \·\·\·\·\·\·\\ {\mathrm{rev}}_n=T_{\mathrm{main}}-T_n\end{array}\right.---\left(1\right)$

综合1)和2)部分内容，在故障录波的配置文件(.cfg)中，应将基准MU通道的Skew_main值设置为该合并单元的固有延时delay_main，而其余通道的Skew_n值应设置为

Skew_n＝delay_n-rev_n  (n＝1,2,3...)

(2)

其中等式左侧为合并单元n包含所有采样通道的Skew值，右侧delay_n代表合并单元n的固有延时，rev_n的定义如式(1)所示。

需要说明的是，本发明中各MU通道的delay值只需要记录一次即可，这是由于暂态录波过程时间较短，通常最多在几秒内即可完成，在这段时间内我们完全可以认为不同合并单元SV的发送间隔不会发生变化。因此，只需记录故障录波器录波启动后各MU通道第一点与基准通道第一点之间的相对时间，即可完成式(1)中的rev值补偿。

本发明的方法可以在故障录波装置中获取包含不同MU通道原始数据的录波文件，完全确保了录波信息的准确性。而在后续分析计算中，由于录波配置文件(.cfg)中的Skew字段已经记录了对应通道的延时状态，可以再通过插值或是其他同步方式，获取同步输出的录波文件，进一步开展相应分析工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、在保护装置和故障录波器的录波文件均采用符合IEEE标准的COMTRADE格式文件，所述COMTRADE格式文件包括配置文件，所述配置文件包含Skew字段配置信息，利用Skew_n用以记录抽样周期开始后各间隔合并单元采样值存在的固有延时delay_n；

(2)、选取录波文件中某一MU通道作为参考基准，将其余MU通道的SV报文到达时间与基准MU通道进行比对，获取延时时间并加以补偿，当故障录波启动后，故障录波装置将记录基准MU通道SV报文第一个点到达的绝对时间，设其为T_main，其余间隔合并单元SV报文到达故障录波器的初始时刻分别记作T₁、T₂....T_n；

(3)、计算跨间隔通道延时补偿修正值，各间隔合并单元的通道延时补偿修正值应设置为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{rev}}_1=T_{\mathrm{main}}-T_1\\ {\mathrm{rev}}_2=T_{\mathrm{main}}-T_2\\ ......\\ {\mathrm{rev}}_n=T_{\mathrm{main}}-T_n\end{array}\right.---\left(1\right)$

(4)、计算并修改录波配置文件对应通道Skew值，在故障录波的配置文件中，应将基准MU通道的Skew_main值设置为该合并单元的固有延时delay_main，而其余MU通道的Skew_n值应设置为

Skew_n＝delay_n-rev_n(n＝1,2,3...)(2)

其中(2)式左侧为合并单元n包含所有采样通道的Skew值，右侧delay_n代表合并单元n的固有延时，rev_n的定义如式(1)所示。

2.根据权利要求1所述的考虑延时补偿特性的智能变电站跨间隔MU同步录波方法，其特征在于：步骤(3)中，由于暂态录波过程时间较短，通常在几秒内即可完成，可以认为不同合并单元SV的发送间隔不会发生变化，这样只需记录故障录波器录波启动后各MU通道第一点与基准通道第一点之间的相对时间，即可完成式(1)中的rev值补偿。