CN108362962A - 一种多测控装置融合的数据集中预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，属于智能变电站运行新技术研发领域。该方法通过对各分布式采集的测量量进行集中，并对同一测量量进行不同精度等级的预处理，从而实现智能变电站不同测控装置的融合。对智能变电站不同测控装置进行功能方面的融合，以有效解决就地测控量的重复采集问题，同时提高了就地测控装置的利用率，并降低了智能变电站测控装置建设成本。

Description

一种多测控装置融合的数据集中预处理方法

技术领域

本发明属于智能变电站运行新技术研发领域，具体涉及一种多测控装置融合的数据集中预处理方法。

背景技术

随着智能变电站相关技术的迅速发展与应用，智能变电站测控装置作为调度对变电站进行测量与控制的终端设备变得越来越重要。当前智能变电站测控装置主要包括变电站测控装置、同步相量测控装置(PMU)、故障录波等装置。这些装置主要对现场的电压电流量、功率量、开关状态量进行采集，同时也对现场装置进行远方操作。但随着调度运行***的增加，不同***的就地测控装置对同一相量的测量重复率越来越高。尤其对于电压电流量、功率量和开关状态量，几乎每个***的测控终端都会进行测量。这种测量相量的重复造成了就地测控***的复杂化以及就地测控资源的浪费。同时，不同测控终端与调度间通讯通道重复布置，也造成建设成本的增加。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多测控装置融合的数据集中预处理方法。该方法通过对各分布式采集的测量量进行集中，并对同一测量量进行不同精度等级的预处理，从而实现智能变电站不同测控装置的融合。对智能变电站不同测控装置进行功能方面的融合，以有效解决就地测控量的重复采集问题，同时提高了就地测控装置的利用率，并降低了智能变电站测控装置建设成本。

本发明具体实施步骤如下：

步骤一：判断变电站内电压、电流互感器的样式。目前变电站内互感器样式主要分为传统电磁型互感器和新型电子式互感器。对于传统电磁型互感器，参数的采集通过互感器二次与采集装置之间通过电缆连接进行采集。对于新型电子式互感器，参数采集通过光纤通道进行采集。

步骤二：设置电流、电压等电气量的基准采样频率。此处所述基准采样频率即最高采样频率。选取同步相量测控装置的最高采样频率作为基准采样频率。

所述变电站内各测量装置中，同步相量测控装置的的测量标准最高，参照同步相量装置的技术规范，选取同步相量测控装置的最高采样频率为基准采样频率。

对于新型电子式互感器，设定互感器采集卡的采样频率为基准采样频率；对于传统电磁式互感器，选取高于基准采样频率的A/D转换器，保证A/D转换器可以稳定输出基准采样频率的数字量。

步骤三：确定变电站测控装置、同步相量测控装置(PMU)、故障录波等装置的采样频率。对各采样频率进行排序，各装置采样频率由大到小顺序为：采样频率1≥采样频率2≥采样频率3……≥采样频率n，能代表变电站可能存在的其他测控装置或新增具有测控功能装置。

步骤四：对采集的模拟量进行数据预处理。针对数据的预处理过程，具体实施步骤如下：

第1步：对模拟量进行基准采样频率级别的数据采集，此处所述基准频率由步骤二确定，所有采集数据都由对时***进行对时，保证数据的时间同步一致；

第2步：将基准采样频率的数据通过通道1和通道2传输给下一级。其中通道1主要采用逐级传输方式，将采集数据首先传输给采样频率1的数据处理模块，经采样频率1数据处理模块处理后再传输给下一级，下一级传输方式以此类推。通道2传输则主要通过点对点分散式的传输方式，基准采样频率的数据直接传输给采样频率1、采样频率2……采样频率n模块；

第3步：比较基准采样频率与采样频率1的大小，当采样频率1＜基准采样频率时，将采集数据进行第4步数据处理；当采样频率1＝基准采样频率时，将采集数据直接作为采样频率1对应数据输出；

第4步：对基准采样频率的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，规定基准采样频率可以被每个采样频率整除，根据基准采样频率是采样频率1数据的a倍，则具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔a-1个数据点采集一次数据；

第5步：对处理后的数据进行存储，每隔个点对外传输一次，同时将该数据传输给采样频率2输入选取模块；

第6步：选取数据输入通道数据。根据采样频率2与采样频率1是否成倍数关系进行判断，当采样频率1与采样频率2成倍数关系式，选取通道1数据；当采样频率1与采样频率2不成倍数关系时，选取通道2数据，输出数据命名为输入采样频率数据；

第7步：比较输入数据的采样频率与采样频率2的大小，当采样频率2＜输入采样频率时，将采集数据进行第8步数据处理；当采样频率2＝输入采样频率时，将采集数据直接作为采样频率2对应数据输出；

第8步：对输入采样频率的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，输入采样频率可以被采样频率2整除，根据输入采样频率是采样频率2数据的b倍，则具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔b-1个数据点采集一次数据；

第9步：对处理后的数据进行存储，每隔个点对外传输一次，同时将该数据传输给采样频率3输入选取模块；

第10步：选取数据输入通道数据。根据采样频率3与采样频率2是否成倍数关系进行判断，当采样频率3与采样频率2成倍数关系式，选取通道1数据；当采样频率3与采样频率2不成倍数关系时，选取通道2数据，输出数据命名为输入采样频率数据；

第11步：比较输入数据的采样频率与采样频率3的大小，当采样频率3＜输入采样频率时，将采集数据进行第12步数据处理；当采样频率3＝输入采样频率时，将采集数据直接作为采样频率3对应数据输出；

第12步：对输入采样频率的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，输入采样频率可以被采样频率3整除，根据输入采样频率是采样频率3数据的c倍，则具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔c-1个数据点采集一次数据；

第13步：对处理后的数据进行存储，每隔个点对外传输一次，同时将该数据传输给采样频率4输入选取模块；

第14步：为保证保变电站测控装置、同步相量测控装置(PMU)、故障录波装置以及新增测控类装置的数据采集，此处至少具有个以上处理等级，数据处理过程同于第10步—第13步；

步骤五：对断路器位置、隔离刀闸位置等开关状态量进行采集，直接通过外部触点的闭合状态转换成数字信号输入。并且该类位置接点只需采集一次，采集到的信息对上一级进行传输时可以设定为多通道同时并列输出开关状态数据；或通过单一通道输送至调度侧在由不同***分别采集；

步骤六：设置控制命令输入采用多通道并列输入方式，有一个通道输入控制命令时则执行对应命令。设置时，命令输出至操作机构则只需通过一条控制回路进行控制，在集中预处理装置内的控制量模块具有多组并联输入端口。

步骤七：设置集中预处理装置向调度***传输信息模式。信息传输主要采用两种传输方式，两种方式可以根据实际***进行选择，也可以同时应用。

传输方式一：集中预处理采集→集中传输→调度侧分***同时采集，方式一传输方式主要通过集中预处理装置对模拟量、开关状态量进行集中采集，消除同一相量多次采集的繁琐行为，将采集到的信息集中通过一条通道与传输给调度侧，调度侧设置一信息交换机，各控制***直接通过调度侧交换机提取所需要的信息。

传输方式二：集中预处理采集→分通道传输→调度侧分***直接采集，方式二传输方式主要通过集中预处理装置对模拟量、开关状态量进行集中采集，消除同一相量多次采集的繁琐行为，将采集到的信息按调度侧的***类别分通道传输。调度侧各***则通过专用通道直接对信息进行采集。

有益效果

本发明对不同测控装置相同测量量的合并，可有效地减少就地测量元件的数量，避免相同功能测量元件的重复布置，从而降低建设成本。同时将各种不同采集量集中到同一个装置内的预处理采集模块中，一方面可以保证变电站内各采集量的同步性，提高了各***后期数据分析的可靠性；另一方面利用这种方式可以进一步地减少了就地测控装置数量，降低了建设成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法的数据采集控制流程图。

图2为图1中步骤四所涉及详细的数据采集控制流程图。

图3为本发明提供的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法在500kV常规变电站内应用的图形化模型。

图4为本发明提供的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法在220kV智能变电站内应用的图形化模型。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明提供了一种多测控装置融合的数据集中预处理方法的数据采集控制流程图。该方法通过对各分布式采集的测量量进行集中，并对同一测量量进行不同精度等级的预处理，从而实现智能变电站不同测控装置的融合，下面结合实施例进行详细描述。

实施例1：

图3为500kV常规变电站一条线路间隔，多间隔数据采集可以通过一台装置实现，此处以一条间隔为例介绍本发明的具体实施过程。

步骤一：判断变电站内电压、电流互感器的样式。该变电站内互感器主要为传统电磁型互感器，参数的采集主要通过互感器二次与采集装置之间通过电缆连接进行采集。

步骤二：设置电流、电压等电气量的基准采样频率。该变电站互感器为传统电磁式互感器，选取所有测控装置中采样频率最高标准值19200Hz作为基准采样频率。选取采样频率高于基准采样频率的A/D转换器，保证A/D转换器可以稳定输出基准采样频率的数字量。

步骤三：对于该变电站内的变电站测控装置、同步相量测控装置(PMU)、故障录波装置的采样频率进行排序，各装置采样频率由大到小顺序为：同步相量测控装置采样频率1≥变电站测控装置采样频率2≥故障录波装置采样频率3

其中：同步相量测控装置采样频率1＝19200Hz

变电站测控装置采样频率2＝9600Hz

故障录波装置采样频率3＝3200Hz

步骤四：对采集的模拟量进行数据预处理。针对数据的预处理过程，具体实施步骤如下：

第1步：对模拟量进行数据采集，采样频率为19200Hz。所有采集数据都由对时***进行对时，保证数据的时间同步一致；

第2步：将基准采样频率的数据通过通道1和通道2传输给下一级。

第3步：由于基准采样频率＝同步相量测控装置采样频率1，将采集数据直接作为同步相量测控装置采样频率1对应的数据输出；

第4步：对处理后的数据进行存储，每隔384个点对外传输一次，同时将该数据通过通道1传输给变电站测控装置采样频率2的输入选取模块；

第5步：对变电站测控装置采样频率2的数据输入通道进行选取。由于同步相量测控装置采样频率1与变电站测控装置采样频率2成倍数关系，此时选取通道1输入数据，通道输入数据采样频率命名为输入数据采样频率1；

第6步：比较输入数据采样频率1与变电站测控装置采样频率2的大小，由于变电站测控装置采样频率2＜输入数据采样频率1，此时需要对数据进行处理；

第7步：对输入采样频率1的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，由于输入采样频率1＝19200Hz，是变电站测控装置采样频率2的2倍，对数据进行处理时，从第一个数据点开始，每隔1个数据点采集一次数据；

第8步：对处理后的数据进行存储，每隔192个点对外传输一次，同时将该数据传通过通道1输给故障录波装置采样频率3输入选取模块；

第9步：选取数据输入通道数据。由于故障录波装置采样频率3与变电站测控装置采样频率2成倍数关系，选取通道1数据，通道输入数据采样频率命名为输入数据采样频率2；

第10步：比较输入数据的采样频率2与故障录波装置采样频率3的大小，故障录波装置采样频率3＜输入数据的采样频率2，此时需将数据进行数据处理；

第11步：对输入采样频率2的数据从第一个数据点开始进行隔点采集。由于输入采样频率2是故障录波装置采样频率3的3倍，则具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔2个数据点采集一次数据；

第12步：对处理后的数据进行存储，每隔64个点对外传输一次；

步骤五：对断路器位置、隔离刀闸位置等开关状态量进行采集，直接通过外部触点的闭合状态转换成数字信号输入。

步骤六：设置控制命令输入采用多通道并列输入方式，控制命令输出至操作机构只通过一条控制回路进行控制，对同一装置的由不同***发出的控制命令，采用“或”逻辑进行合并。

步骤七：该站属于在信息传输过程中采用集中预处理采集→集中传输→调度侧分***同时采集，将所有采集数据首先集中到就地交换机内，交换机通过光纤与调度侧相连，所有信息通过光纤通知直接传输给调度侧，调度侧设置一信息交换机，各控制***直接通过调度侧交换机提取所需要的信息。

通过本发明提出的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，融合了变电站内具有测控功能的不同装置，有效地减少就地具有测控功能的装置数量，避免重复布置，从而降低建设成本。同时将各种不同采集量集中到同一个装置内的预处理采集模块中，很大程度上保证变电站内各采集量的同步性，提高了各***后期数据分析的可靠性

实施例2：

图4为220kV智能变电站一条主变间隔，多间隔数据采集可以通过一台装置实现，此处以一条间隔为例介绍本发明的具体实施过程。

步骤一：判断变电站内电压、电流互感器的样式。该变电站内互感器主要为新型电子式互感器，参数的采集主要通过互感器采集卡直接通过光纤通道进行输出采集。

步骤二：设置电流、电压等电气量的基准采样频率。该变电站互感器为新型电子式互感器，选取所有测控装置中采样频率最高标准值160000Hz作为基准采样频率。直接通过对电子式互感器的采集卡采样频率进行设置，使其输出采样频率为160000Hz。

步骤三：对于该变电站内的变电站测控装置、网络分析仪、同步相量测控装置(PMU)、故障录波装置的采样频率进行排序，各装置采样频率由大到小顺序为：同步相量测控装置采样频率1≥网络分析仪采样频率2≥变电站测控装置采样频率3≥故障录波装置采样频率4；

其中：同步相量测控装置采样频率1＝80000Hz

网络分析仪采样频率2＝80000Hz

变电站测控装置采样频率3＝80000Hz

故障录波装置采样频率4＝32000Hz

步骤四：对采集的模拟量进行数据预处理。针对数据的预处理过程，具体实施步骤如下：

第1步：对模拟量进行数据采集，采样频率为160000Hz。所有采集数据都由对时***进行对时，保证数据的时间同步一致；

第2步：将基准采样频率的数据通过通道1和通道2传输给下一级。

第3步：由于基准采样频率＞同步相量测控装置采样频率1，此时对输入数据进行处理；

第4步：对基准采样频率的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，由于基准采样频率是同步相量测控装置采样频率1的2倍，具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔1个数据点采集一次数据；

第5步：对处理后的数据进行存储，每隔1600个点对外传输一次，同时将该数据通过通道1传输给网络分析仪采样频率2的输入选取模块；

第6步：对网络分析仪采样频率2的数据输入通道进行选取。由于同步相量测控装置采样频率1与网络分析仪采样频率2相等，此时选取通道1输入数据，通道输入数据采样频率命名为输入数据采样频率1；

第7步：比较输入数据的采样频率1与网络分析仪采样频率2的大小，由于网络分析仪采样频率2＝输入数据的采样频率1，将采集数据直接作为网络分析仪采样频率2对应数据输出，同时将该数据传输给变电站测控装置采样频率3输入选取模块；

第8步：对变电站测控装置采样频率3的数据输入通道进行选取。由于变电站测控装置采样频率3与网络分析仪采样频率2相等，此时选取通道1输入数据，通道输入数据采样频率命名为输入数据采样频率2；

第9步：比较输入数据的采样频率2与故障录波装置采样频率4的大小，由于故障录波装置采样频率4与输入数据的采样频率2不成倍数关系，此时选取通道2数据，通道2输入数据采样频率为160000Hz，命名通道2输入输入数据为输入数据采样频率3；

第10步：比较输入数据采样频率3与故障录波装置采样频率4的大小，此时故障录波装置采样频率4＜输入数据采样频率3，对输入数据采样频率3的数据进行处理；

第11步：对输入数据采样频率3的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，输入数据采样频率3是故障录波装置采样频率4数据的5倍，具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔4个数据点采集一次数据；

第12步：对处理后的数据进行存储，每隔640个点对外传输一次；

步骤五：对断路器位置、隔离刀闸位置等开关状态量进行采集，直接通过外部触点的闭合状态转换成数字信号输入。

步骤六：设置控制命令输入采用多通道并列输入方式，控制命令输出至操作机构只通过一条控制回路进行控制，对同一装置的由不同***发出的控制命令，采用“或”逻辑进行合并。

步骤七：该站属于在信息传输过程中采用集中预处理采集→分通道传输→调度侧分***直接采集，首先将所有采集数据首先集中到就地交换机内，所有数据根据不同***进行VLAN划分，每个VLAN区域对应的输出通道将信息通过光纤传输给调度侧对应***中。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，该方法将变电站内不同测控装置进行融合，过程中对同一测量量进行不同采样频率、不同精度的逐层分离，具体方法如下：

步骤一：判断变电站内电压、电流互感器的样式；

步骤二：设置电流、电压电气量的基准采样频率；

步骤三：确定变电站测控装置、同步相量测控装置(PMU)、故障录波等装置的采样频率，对各采样频率进行排序，各装置采样频率由大到小顺序为：采样频率1≥采样频率2≥采样频率3……≥采样频率n，能代表变电站可能存在的其他测控装置或新增具有测控功能装置；

步骤四：对采集的模拟量进行数据预处理，针对数据的预处理过程；

步骤五：对断路器位置、隔离刀闸位置开关状态量进行采集，直接通过外部触点的闭合状态转换成数字信号输入；

步骤六：设置控制命令输入采用多通道并列输入方式，有一个通道输入控制命令时则执行对应命令，设置时，命令输出至操作机构则只需通过一条控制回路进行控制，在集中预处理装置内的控制量模块具有多组并联输入端口；

步骤七：设置集中预处理装置向调度***传输信息模式。

2.如权利要求1所述的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，步骤二所述设置方法，对于新型电子式互感器，设定互感器采集卡的采样频率为基准采样频率。

3.如权利要求2所述的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，所述步骤二设置方法，对于传统电磁式互感器，选取高于基准采样频率的A/D转换器，保证A/D转换器稳定输出基准采样频率的数字量。

4.如权利要求1或3所述的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，所述步骤四具体步骤如下：

第1步：对模拟量进行基准采样频率级别的数据采集，所述基准频率由步骤二确定，所有采集数据都由对时***进行对时，保证数据的时间同步一致；

第2步：将基准采样频率的数据通过通道1和通道2传输给下一级，其中通道1采用逐级传输方式，将采集数据首先传输给采样频率1的数据处理模块，经采样频率1数据处理模块处理后再传输给下一级，下一级传输方式以此类推，通道2传输通过点对点分散式的传输方式，基准采样频率的数据直接传输给采样频率1、采样频率2……采样频率n模块；

第3步：比较基准采样频率与采样频率1的大小，当采样频率1＜基准采样频率时，将采集数据进行第4步数据处理；当采样频率1＝基准采样频率时，将采集数据直接作为采样频率1对应数据输出；

第4步：对基准采样频率的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，规定基准采样频率可以被每个采样频率整除，根据基准采样频率是采样频率1数据的a倍，则具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔a-1个数据点采集一次数据；

第5步：对处理后的数据进行存储，每隔个点对外传输一次，同时将该数据传输给采样频率2输入选取模块；

第6步：选取数据输入通道数据，根据采样频率2与采样频率1是否成倍数关系进行判断，当采样频率1与采样频率2成倍数关系式，选取通道1数据；当采样频率1与采样频率2不成倍数关系时，选取通道2数据，输出数据命名为输入采样频率数据；

第7步：比较输入数据的采样频率与采样频率2的大小，当采样频率2＜输入采样频率时，将采集数据进行第8步数据处理；当采样频率2＝输入采样频率时，将采集数据直接作为采样频率2对应数据输出；

第8步：对输入采样频率的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，输入采样频率可以被采样频率2整除，根据输入采样频率是采样频率2数据的b倍，则具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔b-1个数据点采集一次数据；

第9步：对处理后的数据进行存储，每隔个点对外传输一次，同时将该数据传输给采样频率3输入选取模块；

第10步：选取数据输入通道数据，根据采样频率3与采样频率2是否成倍数关系进行判断，当采样频率3与采样频率2成倍数关系式，选取通道1数据；当采样频率3与采样频率2不成倍数关系时，选取通道2数据，输出数据命名为输入采样频率数据；

第11步：比较输入数据的采样频率与采样频率3的大小，当采样频率3＜输入采样频率时，将采集数据进行第12步数据处理；当采样频率3＝输入采样频率时，将采集数据直接作为采样频率3对应数据输出；

第12步：对输入采样频率的数据从第一个数据点开始进行隔点采集，输入采样频率可以被采样频率3整除，根据输入采样频率是采样频率3数据的c倍，则具体数据处理过程为从第一个数据点开始，每隔c-1个数据点采集一次数据；

第13步：对处理后的数据进行存储，每隔个点对外传输一次，同时将该数据传输给采样频率4输入选取模块；

第14步：为保证保变电站测控装置、同步相量测控装置(PMU)、故障录波装置以及新增测控类装置的数据采集，此处至少具有个以上处理等级，数据处理过程同于第10步—第13步。

5.如权利要求1所述的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，所述步骤五采集到的信息对上一级进行传输时设定为多通道同时并列输出开关状态数据。

6.如权利要求4所述的的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，通过单一通道输送至调度侧在由不同***分别采集。

7.如权利要求1所述的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，步骤七信息传输采用两种传输方式。

8.如权利要求6所述的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，所述步骤七信息传输采用传输方式之一：集中预处理采集→集中传输→调度侧分***同时采集，该方式通过集中预处理装置对模拟量、开关状态量进行集中采集，消除同一相量多次采集的繁琐行为，将采集到的信息集中通过一条通道与传输给调度侧，调度侧设置一信息交换机，各控制***直接通过调度侧交换机提取所需要的信息。

9.如权利要求6所述的一种多测控装置融合的数据集中预处理方法，其特征在于，所述步骤七信息传输采用传输方式之二：集中预处理采集→分通道传输→调度侧分***直接采集，所述集中预处理装置对模拟量、开关状态量进行集中采集，消除同一相量多次采集的繁琐行为，将采集到的信息按调度侧的***类别分通道传输。调度侧各***则通过专用通道直接对信息进行采集。