CN105447862B - 一种高压直流换流站远程故障诊断方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压直流换流站远程故障诊断方法、装置和***，涉及故障诊断领域，其中所述方法包括，获取第一换流站的第一录波图像；确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置；根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域；将所述故障突变区域及所述故障突变区域的位置发送至所述第一换流站对端的第二换流站，以使所述第二换流站获取所述第二换流站的第二录波图像，并根据所述故障突变区域的位置获取所述第二录波图像对应的目标区域，根据所述故障突变区域和目标区域进行故障诊断。本发明在诊断故障的过程中，对故障突变区域进行裁剪，以减小远程传输占用的带宽，并减小工作人员人工进行故障诊断的工作量。

Description

一种高压直流换流站远程故障诊断方法、装置及***

技术领域

本发明涉及故障诊断领域，尤其涉及一种高压直流换流站远程故障诊断方法、装置及***。

背景技术

现有的大多数高压直流输电***是两端直流输电***，包括整流站、逆变站、直流线路、整流侧交流***和逆变侧交流***。高压直流输电***的故障类型比较多，来源也很丰富。在***中晶闸管换流阀、交流侧、直流线路、直流开关场与接地极等都有可能发生故障。一旦发生故障，需要两端换流站协调配合。长距离直流输电***的直流线路一般有几百至上千公里。两端换流站的电压电流数据、故障录波信息、故障行波监测数据等需要进行远程通信，数据量大，不易对比分析，给运行操作人员带来很大的工作量。

故障仿真建模技术是根据典型故障情况进行的，但实际工程中有时可能出现两处同时故障、单处故障引起的多处继发性故障及小扰动等非典型故障，在设计初期难以对所有实际情况进行考量和建模，难免出现实际故障波形在典型故障特征样本库不存在的现象。

现有技术所采用的算法未考虑到实际通信中两端换流站的录波图众多、电压电流等运行参数数据量庞大，两端换流站不经筛选直接用全部数据进行远程通信数据量较大、工作效率较低的问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提出了解决上述技术问题的一种高压直流换流站远程故障诊断方法、装置及***，降低了运行人员的工作量，提高了工作效率和诊断的可靠性。

第一方面，本发明提供一种高压直流换流站远程故障诊断方法，包括：

获取第一换流站的第一录波图像；

确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置；

根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域；

将所述故障突变区域及所述故障突变区域的位置发送至所述第一换流站对端的第二换流站，以使所述第二换流站获取所述第二换流站的第二录波图像，并根据所述故障突变区域的位置获取所述第二录波图像对应的目标区域，根据所述故障突变区域和目标区域进行故障诊断。

优选的，在所述获取第一换流站的第一录波图像步骤之后，确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置之前，所述方法还包括：

将第一录波图像与典型故障数据库中的图像进行匹配，若匹配成功，则故障诊断结束；若匹配不成功，则执行所述确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置的步骤。

优选的，所述确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置具体为：

接收用户输入的筛选指令，将第一录波图像与正常运行数据库中的图像进行比对，按图像识别技术中的减法算法筛选出含有故障突变区域的第一录波图像，确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置。

优选的，根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域，具体为：

根据预设裁剪尺寸，以所述故障突变区域为参照，自动裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像；

或者

根据用户输入的裁剪指令裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像，所述裁剪指令包含裁剪边框坐标信息，所述故障突变区域位于所述裁剪边框中。

第二方面，本发明提供一种高压直流换流站远程故障诊断装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取第一换流站的第一录波图像；

确定单元，用于确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置；

裁剪单元，用于根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域；

诊断单元，用于将所述故障突变区域及所述故障突变区域的位置发送至所述第一换流站对端的第二换流站，以使所述第二换流站获取所述第二换流站的第二录波图像，并根据所述故障突变区域的位置获取所述第二录波图像对应的目标区域，根据所述故障突变区域和目标区域进行故障诊断。

优选的，所述装置还包括：匹配单元，用于将第一录波图像与典型故障数据库中的图像进行匹配，当匹配成功时，故障诊断结束；当匹配不成功时，调用确定单元。

优选的，所述确定单元具体用于接收用户输入的筛选指令，将第一录波图像与正常运行数据库中的图像进行比对，按图像识别技术中的减法算法筛选出含有故障突变区域的第一录波图像，确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置。

优选的，其特征在于，所述裁剪单元具体用于根据预设裁剪尺寸，以所述故障突变区域为参照，自动裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像；

或者

根据用户输入的裁剪指令裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像，所述裁剪指令包含裁剪边框坐标信息，所述故障突变区域位于所述裁剪边框中。

第三方面，本发明提供一种高压直流换流站远程故障诊断***，其特征在于，包括权利要求5～8中任一项所述的装置。

优选的，所述***还包括：第一换流站和第二换流站；所述第一换流站和第二换流站均与所述装置相连。

由上述技术方案可知，本发明提供一种高压直流换流站远程故障诊断方法、装置和***，获取待诊断现场的录波图像，确定待诊断现场中故障突变区域所在的位置并裁剪出故障图像，通过远程通信，将待诊断现场的故障图像发送至参考现场，参考现场根据本地相应的录波图像对待诊断现场发来的故障图像进行诊断从而得出故障诊断结果，通过远程故障图像和故障图像位置信息传输，有利于两端换流站工作人员综合分析故障问题，对故障图像进行裁剪可以减小远程传输占用的带宽，并减小工作人员人工进行故障诊断的工作量，完成当故障图像和典型故障数据库中的图像都无法匹配时的故障诊断，极大地提高了工作效率并减少了主观判断失误的可能性。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的高压直流换流站远程故障诊断方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的高压直流换流站远程故障诊断方法的流程示意图；

图3为本发明一实施例的裁剪边框示意图；

图4为本发明另一实施例提供的半自动故障诊断方法的流程示意图；

图5为本发明提供的高压直流换流站远程故障诊断装置的结构示意图；

图6为本发明提供的高压直流换流站远程故障诊断***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明一实施例提供的高压直流换流站远程故障诊断方法的流程示意图，如图1所示，高压直流换流站远程故障诊断方法包括：

101、获取第一换流站的第一录波图像。

可以理解的是，第一换流站是指待诊断现场的换流站，录波图像可以是采集到的原始的测量数据，包括通过电压、电流和功率的测量用表获取的现场的电压、电流、功率值等，但并不限于以上举例的这几种。

102、确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置。

103、根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域。

可以理解的是，通过将故障突变区域从完整的录波图像中裁剪出来，大大的减少了待传输的数据量。

104、将所述故障突变区域及所述故障突变区域的位置发送至所述第一换流站对端的第二换流站，以使所述第二换流站获取所述第二换流站的第二录波图像，并根据所述故障突变区域的位置获取所述第二录波图像对应的目标区域，根据所述故障突变区域和目标区域进行故障诊断。

可以理解的是，待诊断换流站只需将故障突变区域及故障突变区域的位置发送至参考换流站即可，减少了远程传输占用的带宽，并且减少参考换流站进行故障诊断的工作量，极大地提高了工作效率并减少了主观判断失误的可能性。

上述方法考虑到传统技术在非典型故障下两侧换流站需要将全部的录波图像进行传输，远程通信数据量大，运行人员工作量大不易操作的问题，通过锁定待诊断换流站故障发生时刻的波形区域，在用户输入裁剪指令时，仅把异常小区域的波形传递到对侧换流站。从而减轻工作人员分析非典型故障的难度，提高排除故障的速度。

图2示出了本发明另一实施例提供的高压直流换流站远程故障诊断方法的流程示意图。如图2所述，高压直流换流站远程故障诊断方法具体如下：

201、获取第一换流站的第一录波图像。

202、将第一录波图像与典型故障数据库中的图像进行匹配，若匹配成功，则故障诊断结束；若匹配不成功，则执行步骤203。

可以理解的是，获取到待诊断换流站的录波图像以后，先将录波图像和故障数据库中的图像进行匹配，如果匹配成功，说明待诊断换流站发生的故障属于典型的故障，即故障数据库中含有此故障，属于典型的故障，因此可以直接给出故障诊断结果。若匹配不成功，则继续对录波图像进行进一步的分析处理。

203、接收用户输入的筛选指令，将第一录波图像与正常运行数据库中的图像进行比对，按图像识别技术中的减法算法筛选出含有故障突变区域的第一录波图像，确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置。

可以理解的是，为了诊断结果更为准确，需要将待诊断换流站的站图像传输到参考换流站，接收远程用户输入的是否进行筛选的指令，若远程用户选择是，则将待诊断换流站录波图像与正常运行数据库中的图像进行比对，按图像识别技术中的减法算法筛选出含有故障突变区域的录波图像，从而确定所述待诊断现场录波图像中故障突变区域的位置；若远程用户选择否，则不对图像进行筛选，直接进入步骤204。

图像识别技术主要采用减法运算进行识别，把当前录波图像和正常运行的数据库中的相应图像进行对比，若在一定时间范围时间段内的差值超过预设值，则视为故障图像。

204、根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域；

可以理解的是，此时接收远程用户输入的是否进行裁剪的指令，若远程用户选择是，则继续选择裁剪方式；若远程用户选择否，则不对图像进行裁剪，直接进入步骤205。

远程用户选择裁剪方式有两种，一种是自动裁剪，另一种是手动裁剪，具体包括：

根据预设裁剪尺寸，以所述故障突变区域为参照，自动裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像；

或者

根据用户输入的裁剪指令裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像，所述裁剪指令包含裁剪边框坐标信息，所述故障突变区域位于所述裁剪边框中。

可以理解的是，在自动裁剪的方式中，按默认算法形成裁剪边框进行裁剪，使故障突变区域位于图片中央区域，根据预设裁剪尺寸，以所述故障突变区域为参照，自动裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像。

在手动裁剪的方式中，接收远程用户输入自定义裁剪的坐标，如图3，按远程用户输入坐标进行裁剪。图3中用户输入的左上和右下坐标分别为(x1,y1)和(x2,y2)，以此为用户选定矩形边框进行裁剪。若远程用户输入坐标不能完全包络故障图像所在的区域，则给予远程用户提示并强行调整边框，使故障图像区域完整存在于裁剪边框内，以确保故障识别的准确性。

205、将所述故障突变区域及所述故障突变区域的位置发送至所述第一换流站对端的第二换流站，以使所述第二换流站获取所述第二换流站的第二录波图像，并根据所述故障突变区域的位置获取所述第二录波图像对应的目标区域，根据所述故障突变区域和目标区域进行故障诊断。

值得说明的是，将故障突变区域及故障突变区域的位置发送至参考换流站的时候，待诊断换流站对故障突变区域及故障突变区域的位置信息进行压缩，参考换流站接收到故障突变区域及故障突变区域的位置信息以后进行解码，并根据故障突变区域的位置信息获取本地换流站录波图像对应的目标区域，结合待诊断换流站的故障突变区域和参考换流站的目标区域进行的故障诊断，有利于两端换流站工作人员综合分析故障问题，提高了故障诊断的可靠性，减少了主观判断失误的可能性。

待诊断换流站对故障突变区域及故障突变区域的位置信息进行压缩，使用的压缩算法采用有损的离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform)、Huffman编码、基于DCT的顺序模式(编码、解码通过一次扫描完成)。到达参考换流站之后通过反离散余弦变换得到原来的数据。这样的方法虽然存在一定的失真，但人眼是可接受的，而且对这种微小的变换是不敏感的。

此外，在本实施例的另一种优选的实施方式中，如图4所示，半自动故障诊断方式还包括后续的人工诊断过程中形成的故障诊断报告，具体的过程如下：

第一换流站获取故障突变区域及故障突变区域位置信息，将故障突变区域及故障突变区域位置信息作为故障信息进行压缩，并传输到第二换流站

第二换流站的工作人员通过和本站相应录波图像综合分析，形成本站受影响状况报告和故障诊断报告；

第二换流站将受影响状况报告和故障诊断报告远程传输至第一换流站；

第一换流站接收参考换流站的受影响状况报告和故障判断诊断，形成最终的故障诊断结果。

上述方法能实现当典型故障数据库中无和实际故障相匹配的图像时，进行半自动化地人工故障诊断和识别，通过远程数据传输，进而形成了完整的高压直流输电两侧换流站故障诊断***。

图5示出了本发明提供的高压直流换流站远程故障诊断装置的结构示意图，如图5所示，高压直流换流站远程故障诊断装置包括：

获取单元51，用于获取第一换流站的第一录波图像；

确定单元52，用于确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置；

裁剪单元53，用于根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域；

诊断单元54，用于将所述故障突变区域及所述故障突变区域的位置发送至所述第一换流站对端的第二换流站，以使所述第二换流站获取所述第二换流站的第二录波图像，并根据所述故障突变区域的位置获取所述第二录波图像对应的目标区域，根据所述故障突变区域和目标区域进行故障诊断。

在本实施例的一个优选的实施方式中，所述装置还包括图5中未示出的：

匹配单元55，用于将第一录波图像与典型故障数据库中的图像进行匹配，当匹配成功时，故障诊断结束；当匹配不成功时，调用确定单元52。

在本实施例的一个优选的实施方式中，所述确定单元52还具体用于接收用户输入的筛选指令，将第一录波图像与正常运行数据库中的图像进行比对，按图像识别技术中的减法算法筛选出含有故障突变区域的第一录波图像，确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置。

在本实施例的一个优选的实施方式中，所述裁剪单元53具体用于根据预设裁剪尺寸，以所述故障突变区域为参照，自动裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像；

或者

根据用户输入的裁剪指令裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像，所述裁剪指令包含裁剪边框坐标信息，所述故障突变区域位于所述裁剪边框中。

可理解的是，上述装置与上述方法是一一对应的关系，上述方法中的实施细节也适用于上述装置，因此，本实施例不再对上述装置的具体实施细节进行详细描述。

上述装置在故障图像传输过程中使用了图片筛选、图片裁剪、图片压缩技术，使传输数据量极大减小，并设置了良好的用户接口，方便用户按自己的需求进行操作，极大地提高了工作效率和用户体验感。

图6示出了本发明提供的高压直流换流站远程故障诊断***的结构示意图，如图6所示，高压直流换流站远程故障诊断***包括：

所述装置61、第一换流站62和第二换流站63，所述第一换流站62和第二换流站63均与所述装置61相连。

上述***解决了传统技术中无法解决高压直流输电***实际运行时出现故障数据库中没有的非典型故障的问题。本***的故障诊断通过全自动的故障诊断和后续的半自动的故障诊断，提供了极端情况下的完整的故障识别方案并从而减轻工作人员诊断、分析非典型故障的难度，提高故障诊断的速度。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在于该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应说明的是：本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种高压直流换流站远程故障诊断方法，其特征在于，包括：

获取第一换流站的第一录波图像；

确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置；

根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域；

将所述故障突变区域及所述故障突变区域的位置发送至所述第一换流站对端的第二换流站，以使所述第二换流站获取所述第二换流站的第二录波图像，并根据所述故障突变区域的位置获取所述第二录波图像对应的目标区域，根据所述故障突变区域和目标区域进行故障诊断。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取第一换流站的第一录波图像步骤之后，确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置之前，所述方法还包括：

将第一录波图像与典型故障数据库中的图像进行匹配，若匹配成功，则故障诊断结束；若匹配不成功，则执行所述确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置具体为：

接收用户输入的筛选指令，将第一录波图像与正常运行数据库中的图像进行比对，按图像识别技术中的减法算法筛选出含有故障突变区域的第一录波图像，确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域，具体为：

根据预设裁剪尺寸，以所述故障突变区域为参照，自动裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像；

或者

根据用户输入的裁剪指令裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像，所述裁剪指令包含裁剪边框坐标信息，所述故障突变区域位于所述裁剪边框中。

5.一种高压直流换流站远程故障诊断装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取第一换流站的第一录波图像；

确定单元，用于确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置；

裁剪单元，用于根据所述故障突变区域的位置从所述第一录波图像中裁剪出所述故障突变区域；

诊断单元，用于将所述故障突变区域及所述故障突变区域的位置发送至所述第一换流站对端的第二换流站，以使所述第二换流站获取所述第二换流站的第二录波图像，并根据所述故障突变区域的位置获取所述第二录波图像对应的目标区域，根据所述故障突变区域和目标区域进行故障诊断。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

匹配单元，用于将第一录波图像与典型故障数据库中的图像进行匹配，当匹配成功时，故障诊断结束；当匹配不成功时，调用确定单元。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元具体用于接收用户输入的筛选指令，将第一录波图像与正常运行数据库中的图像进行比对，按图像识别技术中的减法算法筛选出含有故障突变区域的第一录波图像，确定所述第一录波图像中故障突变区域的位置。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述裁剪单元具体用于根据预设裁剪尺寸，以所述故障突变区域为参照，自动裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像；

或者

根据用户输入的裁剪指令裁剪所述第一录波图像，得到裁剪后的第一录波图像，所述裁剪指令包含裁剪边框坐标信息，所述故障突变区域位于所述裁剪边框中。

9.一种高压直流换流站远程故障诊断***，其特征在于，所述***包括：权利要求5～8中任一项所述的装置。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述***还包括：第一换流站和第二换流站；所述第一换流站和第二换流站均与所述装置相连。