CN104978482A - 基于psd-bpa批处理变压器故障累积效应评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，提出了故障累积效应的概念，在电力***发生短路故障之后，可以根据获得的故障信息，计算故障对设备的累积效应，最后以图形形式显示，提高了对于故障数据的利用效率；计算得到的累积效应值，可根据变压器的历史故障电流累积效应来排序，提供变压器状况预警和设备检修优先策略，有助于改善电网设备的稳定运行状况，可以作为调度检修人员进行检修计划制定的参考数据，使得检修计划更具有方向性和针对性，提高了信息的处理速度及正确率，减少了人工操作成本，很大程度上避免了人为失误和误差。

Description

基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法

技术领域

本发明涉及一种基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，属于电力自动化技术领域。

背景技术

当电网发生短路故障时，电网设备上流过的穿越性短路电流会对设备产生一定的影响，长期多次的累积效应对设备影响更大。但是针对短路电流的累积效应缺乏有效的定量评估方法，另外，目前的研究主要集中在短路电流对直接故障设备的影响分析，很少***性地考虑穿越性短路电流对全网其它相关设备的累积效应影响。

电力***变压器故障累积效应评估是指，当电网长期多次发生短路故障时，变压器设备上流过的穿越性短路电流对设备产生影响的累积效应评估。对其进行计算的方法是，当电网历史故障数据无法直接从故障录波文件获得时，基于电网历史故障数据，依托实际电网的电气参数和运行方式，建立短路电流的批处理计算仿真模型，计算在电网发生故障后，流过变压器设备的故障短路电流，量化评估短路故障电流累积效应。

对于电网故障短路电流的计算和仿真，国内外有不少成熟的软件。中国电力科学院开发的机电暂态软件包PSD-BPA，该软件包具有潮流计算、暂态稳定仿真计算、短路电流计算、小干扰稳定计算等功能，在我国的电力调度运行机构、电力***的规划、设计、试验等相关单位和各高校中具有广泛的应用。利用该软件对电网故障进行仿真并计算累积效应，需要先根据***的运行方式进行潮流计算，并手动为稳定文件指定所基于的潮流文件，输出的稳定结果文件需要手动提取所需变压器设备在故障时段的电流值并进行人工计算，需要同时使用几种软件而且可能导致一定的人为误差，降低了效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，包括以下步骤，

步骤一，定义故障集中含有n+1个故障信息，其中前n个为历史故障信息，第n+1个为当前故障信息；

步骤二，定义i＝1；

步骤三，判断i是否等于n+1；如果不是，则转至步骤五，如果是，则转至步骤四；

步骤四，通过PSD-BPA中的故障解析模块解析第i个故障信息，判断是否能提取出故障电流信息，即是否存在相应的故障录波数据；如果不能，则转至步骤五；如果能，则根据故障信息提取出故障录波数据中的三相故障电流瞬时值I_fAi、I_fBi、I_fCi，并转至步骤七；

步骤五，通过PSD-BPA中的故障解析模块解析第i个故障信息，从第i个故障信息中提取出故障数据，所述故障数据包括故障类型、故障发生时间以及故障清除时间；

从第i个故障信息中获取第i个故障发生时刻，***运行方式文件、暂态稳定参数文件及故障发生后生成的控制文件，转至步骤六；

步骤六，通过仿真模块调用PSD-BPA暂态稳定仿真程序，得到第i个故障发生期间，流经变压器设备的三相故障电流瞬时值I_fAi、I_fBi、I_fCi，转至步骤七；

步骤七，通过累积效应评估模型，计算出故障的累积效应值，转至步骤八；

累积效应评估模型为，

$T_{\mathrm{fi}}=\max \left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{fA}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fAi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\\ T_{\mathrm{fB}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fBi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\\ T_{\mathrm{fC}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fCi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，T_fA0、T_fB0、T_fC0为变压器各相的初始化累积效应值，ΔI_fAi、ΔI_fBi、ΔI_fCi为流过变压器各相的穿越性故障短路电流差值，ΔI_fAi＝I_fAi-I_fA0,ΔI_fBi＝I_fBi-I_fB0,ΔI_fCi＝I_fCi-I_fC0，I_fA0、I_fB0、I_fC0为各相的稳态电流值，T_fi为变压器经受第i个故障的累积效应值，t₀为短路电流的起始时间，t为短路电流的结束时间；

步骤八，判断i是否小于n+1，如果是，则i＝i+1，转至步骤三；如果不是，则转至步骤九；

步骤九，将变压器经受所有故障的累积效应值累加，获得新的累积效应值，并将结果写到结果文件上输出；

累加公式为，

T_f＝K_f·∑T_fi(i＝1,2,...,n+1)

其中，K_f为经验修正系数。

所述故障信息是由保护录波装置提供的录波数据，经过初筛形成的数据文件。

计算故障发生期间流经变压器设备的的三相故障电流瞬时值的过程为，

A1)启动潮流计算程序，加载运行方式文件，计算故障发生时刻的潮流情况，得到潮流结果文件；

A2)解析控制文件，将故障控制措施转化故障卡和故障消失卡，与暂态稳定参数文件合并写成临时计算文件；

A3)启动暂稳计算程序，加载潮流结果文件和临时计算文件，计算仿真结果，并输出仿真结果文件；

A4)解析故障信息文件，修改短路电流计算程序控制文件中关于故障的设置信息，加载运行方式文件和暂态稳定参数文件，计算短路电流计算结果，并输出短路电流计算结果文件；

A5)解析仿真结果文件和短路电流计算结果文件，获取故障发生期间流经变压器设备的的三相故障电流瞬时值。

故障发生期间流经变压器设备的的三相故障电流瞬时值会存入临时结果文件，当获得新的累积效应值后，该临时结果文件删除。

所述基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法采用故障触发机制，对故障集进行实时监听，当有新的故障信息写入故障集时，触发更新累积效应值

本发明所达到的有益效果：1、本发明提出了故障累积效应的概念，在电力***发生短路故障之后，可以根据获得的故障信息，计算故障对设备的累积效应，提高了对于故障数据的利用效率；2、本发明计算得到的累积效应值，可以作为调度检修人员进行检修计划制定的参考数据，使得检修计划更具有方向性和针对性；3、本发明通过形成批处理，提高了信息的处理速度及正确率，减少了人工操作成本，很大程度上避免了人为失误和误差。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为图形化输出。

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。

如图1所示，基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，包括以下步骤：

步骤一，定义故障集中含有n+1个故障信息，其中前n个为历史故障信息，第n+1个为当前故障信息。

步骤二，定义i＝1。

步骤三，判断i是否等于n+1；如果不是，则转至步骤五，如果是，则转至步骤四。

步骤四，通过PSD-BPA中的故障解析模块解析第i个故障信息，判断是否能提取出故障电流信息，即是否存在相应的故障录波数据；如果不能，则转至步骤五；如果能，则根据故障信息提取出故障录波数据中的三相故障电流瞬时值I_fAi、I_fBi、I_fCi，三相故障电流瞬时值存入临时结果文件，并转至步骤七。

上述故障信息是由保护录波装置提供的录波数据，经过初筛形成的数据文件，一般为Excel表格文件。

步骤五，通过PSD-BPA中的故障解析模块解析第i个故障信息，从第i个故障信息中提取出故障数据，故障数据包括故障类型、故障发生时间以及故障清除时间；从第i个故障信息中获取第i个故障发生时刻，***运行方式文件(PSD-BPA格式，*.dat)、暂态稳定参数文件(PSD-BPA格式，*.swi)及故障发生后生成的控制文件(*.ctr)，转至步骤六。

步骤六，通过仿真模块调用PSD-BPA暂态稳定仿真程序，得到第i个故障发生期间，流经变压器设备的三相故障电流瞬时值I_fAi、I_fBi、I_fCi，三相故障电流瞬时值存入临时结果文件，转至步骤七。

具体过程如下：

A1)启动潮流计算程序，加载运行方式文件，计算故障发生时刻的潮流情况，得到潮流结果文件；

A2)解析控制文件，将故障控制措施转化故障卡和故障消失卡，与暂态稳定参数文件合并写成临时计算文件；

PSD-BPA通过定义不同的卡片表达不同的元件，实现不同的功能，PSD-BPA中没有关于重合闸及重合闸失败等对应的卡片，要实现这些功能，需要通过时序模拟的方法，例如要实现单相永久性接地短路跳单相，重合闸不成功后跳三相这个故障，就要分别使用单相故障卡、单相故障消失卡及三相故障卡按照时间顺序进行模拟；

A3)启动暂稳计算程序，加载潮流结果文件和临时计算文件，计算仿真结果，并输出仿真结果文件；

A4)解析故障信息文件，修改短路电流计算程序控制文件中关于故障的设置信息，加载运行方式文件和暂态稳定参数文件，计算短路电流计算结果，并输出短路电流计算结果文件；

A5)解析仿真结果文件和短路电流计算结果文件，获取故障发生期间流经变压器设备的的三相故障电流瞬时值，三相故障电流瞬时值存入临时结果文件。

步骤七，通过累积效应评估模型，计算出故障的累积效应值，转至步骤八；

累积效应评估模型为，

$T_{\mathrm{fi}}=\max \left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{fA}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fAi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\\ T_{\mathrm{fB}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fBi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\\ T_{\mathrm{fC}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fCi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\end{array}\right.$

其中，T_fA0、T_fB0、T_fC0为变压器各相的初始化累积效应值，ΔI_fAi、ΔI_fBi、ΔI_fCi为流过变压器各相的穿越性故障短路电流差值，ΔI_fAi＝I_fAi-I_fA0,ΔI_fBi＝I_fBi-I_fB0,ΔI_fCi＝I_fCi-I_fC0，I_fA0、I_fB0、I_fC0为各相的稳态电流值，T_fi为变压器经受第i个故障的累积效应值，t₀为短路电流的起始时间，t为短路电流的结束时间。

步骤八，判断i是否小于n+1，如果是，则i＝i+1，转至步骤三；如果不是，则转至步骤九。

步骤九，将变压器经受所有故障的累积效应值累加，获得新的累积效应值，并将结果写到结果文件上输出，删除临时结果文件，这里的输出如图2所示，以图形形式输出。

累加公式为，

T_f＝K_f·∑T_fi(i＝1,2,...,n+1)

其中，K_f为经验修正系数。

上述基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法采用故障触发机制，对故障集进行实时监听，当有新的故障信息写入故障集时，触发更新累积效应值。

上述基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，提出了故障累积效应的概念，在电力***发生短路故障之后，可以根据获得的故障信息，计算故障对设备的累积效应，最后以图形形式显示，提高了对于故障数据的利用效率；计算得到的累积效应值，可根据变压器的历史故障电流累积效应来排序，提供变压器状况预警和设备检修优先策略，有助于改善电网设备的稳定运行状况，可以作为调度检修人员进行检修计划制定的参考数据，使得检修计划更具有方向性和针对性，提高了信息的处理速度及正确率，减少了人工操作成本，很大程度上避免了人为失误和误差。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一，定义故障集中含有n+1个故障信息，其中前n个为历史故障信息，第n+1个为当前故障信息；

步骤二，定义i＝1；

步骤三，判断i是否等于n+1；如果不是，则转至步骤五，如果是，则转至步骤四；

步骤四，通过PSD-BPA中的故障解析模块解析第i个故障信息，判断是否能提取出故障电流信息，即是否存在相应的故障录波数据；如果不能，则转至步骤五；如果能，则根据故障信息提取出故障录波数据中的三相故障电流瞬时值I_fAi、I_fBi、I_fCi，并转至步骤七；

步骤五，通过PSD-BPA中的故障解析模块解析第i个故障信息，从第i个故障信息中提取出故障数据，所述故障数据包括故障类型、故障发生时间以及故障清除时间；

从第i个故障信息中获取第i个故障发生时刻，***运行方式文件、暂态稳定参数文件及故障发生后生成的控制文件，转至步骤六；

步骤六，通过仿真模块调用PSD-BPA暂态稳定仿真程序，得到第i个故障发生期间，流经变压器设备的三相故障电流瞬时值I_fAi、I_fBi、I_fCi，转至步骤七；

步骤七，通过累积效应评估模型，计算出故障的累积效应值，转至步骤八；

累积效应评估模型为，

$T_{\mathrm{fi}}=\max \begin{array}{}\left\{\begin{array}{c}{T}_{\mathrm{fA}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fAi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\\ T_{\mathrm{fB}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fBi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\\ T_{\mathrm{fC}0}+{\∫}_{t_0}^t{\mathrm{\ΔI}}_{\mathrm{fCi}}^2\left(t\right)\mathrm{dt}\end{array}\right.\end{array}$

其中，T_fA0、T_fB0、T_fC0为变压器各相的初始化累积效应值，ΔI_fAi、ΔI_fBi、ΔI_fCi为流过变压器各相的穿越性故障短路电流差值，ΔI_fAi＝I_fAi-I_fA0,ΔI_fBi＝I_fBi-I_fB0,ΔI_fCi＝I_fCi-I_fC0，I_fA0、I_fB0、I_fC0为各相的稳态电流值，T_fi为变压器经受第i个故障的累积效应值，t₀为短路电流的起始时间，t为短路电流的结束时间；

步骤八，判断i是否小于n+1，如果是，则i＝i+1，转至步骤三；如果不是，则转至步骤九；

步骤九，将变压器经受所有故障的累积效应值累加，获得新的累积效应值，并将结果写到结果文件上输出；

累加公式为，

T_f＝K_f·ΣT_fi(i＝1,2,...,n+1)

其中，K_f为经验修正系数。

2.根据权利要求1所述的基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，其特征在于：所述故障信息是由保护录波装置提供的录波数据，经过初筛形成的数据文件。

3.根据权利要求1所述的基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，其特征在于：计算故障发生期间流经变压器设备的的三相故障电流瞬时值的过程为，

A1)启动潮流计算程序，加载运行方式文件，计算故障发生时刻的潮流情况，得到潮流结果文件；

A2)解析控制文件，将故障控制措施转化故障卡和故障消失卡，与暂态稳定参数文件合并写成临时计算文件；

A3)启动暂稳计算程序，加载潮流结果文件和临时计算文件，计算仿真结果，并输出仿真结果文件；

A4)解析故障信息文件，修改短路电流计算程序控制文件中关于故障的设置信息，加载运行方式文件和暂态稳定参数文件，计算短路电流计算结果，并输出短路电流计算结果文件；

A5)解析仿真结果文件和短路电流计算结果文件，获取故障发生期间流经变压器设备的的三相故障电流瞬时值。

4.根据权利要求3所述的基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，其特征在于：故障发生期间流经变压器设备的的三相故障电流瞬时值会存入临时结果文件，当获得新的累积效应值后，该临时结果文件删除。

5.根据权利要求1所述的基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法，其特征在于：所述基于PSD-BPA批处理变压器故障累积效应评估方法采用故障触发机制，对故障集进行实时监听，当有新的故障信息写入故障集时，触发更新累积效应值。