CN109283407A - 基于全站数据对比分析的电压回路监测*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于全站数据对比分析的电压回路监测***，包括电压采样装置、电压监测装置和全站电压监视装置；其中，所述电压采样装置用于采集全站的电压信号并将所采集到的电压信号传输至电压监测装置中，电压监测装置对该电压信号进行处理分析，以判断出电压是否异常，当判断出电压是异常时，电压监测装置保存该电压信号数据并将该电压信号数据传输至全站电压监视装置中，全站电压监视装置从电压监测装置所传来的电压数据中找出异常的数据，并根据异常的数据进行分析，得出故障点。本发明通过利用三级处理模式，电压数据预处理、同类型电压数据对比分析模块、不同类型电压数据对比分析模块，有效提高处理效率，降低***需求。

Description

基于全站数据对比分析的电压回路监测***

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种基于全站数据对比分析的电压回路监测***。

背景技术

现有的电压互感器的二次回路监测方法有保护、测控等二次设备的基本监测，但其监测精度低，只能监测到电压回路开路的故障。比如南瑞继保的线路保护的TV断线闭锁方法如下：

1、三相电压向量和大于8伏，保护不起动，延时1.25秒发TV断线异常信号；

2、三相电压向量和小于8伏，但正序电压小于33.3V时，若采用母线TV则延时1.25秒发TV断线异常信号；若采用线路TV，则当任一相有流元件动作或TWJ不动作时,延时1.25秒发TV断线异常信号。装置通过整定控制字来确定是采用母线TV还是线路TV。

但上述方法存在如下缺陷：

1、无法有效监测有效监测电压回路的干扰。当电压回路收到干扰时，将对保护、测控、PMU、故障录波等装置造成干扰，但现有的装置无法对其进行告警。

2、无法判断二次回路绝缘低等故障：当电压二次回路绝缘降低时，将造成电压下降，同时对电压互感器造成一定的伤害，但现有的装置无法对该类型缺陷进行告警。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于全站数据对比分析的电压回路监测***，以提高监测的准确性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

基于全站数据对比分析的电压回路监测***，包括电压采样装置、电压监测装置和全站电压监视装置；其中，

所述电压采样装置用于采集全站的电压信号并将所采集到的电压信号传输至电压监测装置中，电压监测装置对该电压信号进行处理分析，以判断出电压是否异常，当判断出电压是异常时，电压监测装置保存该电压信号数据并将该电压信号数据传输至全站电压监视装置中，全站电压监视装置从电压监测装置所传来的电压数据中找出异常的数据，并根据异常的数据进行分析，得出故障点。

所述电压监测装置包括前置数据处理模块、电压数据预处理模块以及电压数据对比分析模块；所述前置数据处理模块用于对电压采集装置所传输来的电压信号转换成统一格式的电压数据；电压数据预处理模块用于对前置数据处理模块传输来的电压数据进行电压状态判断分析，以获得电压不同状态下的数据；电压数据对比分析模块用于对压预处理模块传输来的得电压不同状态下的数据进行归一化计算，对比分析出是否存在异常数据。

所述电压数据预处理模块包括电压状态判断单元、电压幅值计算单元、电压角度计算单元、故障时刻波形录波单元以及电压信息归类单元；其中，所述电压状态判断单元用于对前置数据处理模块传输来的电压数据进行判断，以判断出该电压数据的电压状态是属于运行时刻电压、停运时刻电压以及故障时刻电压中的哪一状态，当电压状态判断单元判断该电压数据的电压状态为运行时刻电压或停运时刻电压时，电压幅值计算单元和电压角度计算单元分别计算出运行时刻电压或停运时刻电压在某一段时间内的平均电压幅值以及平均电压角度，当电压状态判断单元判断该电压数据的电压状态为故障时刻电压时，故障时刻波形录波单元记录该故障时刻电压的电压波形；电压信息归类单元用于对经电压状态判断单元判断后的电压数据进行标记分类。

所述电压数据对比分析模块包括同类型设备电压数据对比分析单元和非同类型设备电压数据对比分析单元，当述电压状态判断单元判断出前置数据处理模块传输来的电压数据为运行时刻电压时，同类型设备电压数据对比分析单元对该该电压数据进行电压幅值进行归一化计算、电压角度归一化计算，完成电压幅值进行归一化计算后则进行电压幅值异常告警计算，以判断出电压幅值是否异常，当判断为电压幅值异常时，则将同一个间隔的所有电压数据送入非同类型设备电压对比分析单元，完成电压角度归一化计算后则进行电压角度异常告警计算，以判断出电压角度是否异常，当判断为电压角度异常时，则将同一个间隔的所有电压数据送入非同类型设备电压对比分析单元。

所述电压采集装置包括测控电压采集装置、保护电压监测装置、录波电压监测装置以及安稳电压监测装置

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、利用全站的电压数据进行横向纵向对比分析，找出故障点。

2、利用电压数据预处理模块，降低通道带宽需求，降低网络实时性要求。

3、利用电压数据预处理模块，降低处理器的要求。

4、利用电压的幅值、角度进行全方位的对比分析，找出故障点。

5、利用三级处理模式，电压数据预处理、同类型电压数据对比分析模块、不同类型电压数据对比分析模块，有效提高处理效率，降低***需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于全站数据对比分析的电压回路监测***的组成示意图；

图2为电压监测装置的组成示意图；

图3为电压数据预处理模块的组成原理图；

图4为同类型设备电压数据对比分析单元的工作原理图；

图5为全站电压监视装置的工作原理图；

图6为故障分析原理图；

图中：1、电压采样装置；2、电压监测装置；3、全站电压监视装置；21、前置数据处理模块；22、电压数据预处理模块；23、电压数据对比分析模块；221、电压状态判断单元；222、电压幅值计算单元；223、电压角度计算单元；224、故障时刻波形录波单元；225、电压信息归类单元；231、同类型设备电压数据对比分析单元；232、非同类型设备电压数据对比分析单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

参阅图1所示，本实施例提供的基于全站数据对比分析的电压回路监测***，包括电压采样装置1、电压监测装置2和全站电压监视装置3。

其中，该电压采样装置1用于采集全站的电压信号并将所采集到的电压信号传输至电压监测装置中2，电压监测装置2对该电压信号进行处理分析，以判断出电压是否异常，当判断出电压是异常时，电压监测装置2保存该电压信号数据并将该电压信号数据传输至全站电压监视装置3中，全站电压监视装置3从电压监测装置2所传来的电压数据中找出异常的数据，并根据异常的数据进行分析，得出故障点。

具体地，在本实施例中电压采样装置1包括测控电压采集装置、保护电压监测装置、录波电压监测装置以及安稳电压监测装置，当然本实施例仅仅是列举以上几种重要的电压采样装置，但只要具备电压采样，且能输出电压采样信号的装置均可以作为电压采样装置。

具体地，如图2所示，该电压监测装置2包括前置数据处理模块21、电压数据预处理模块22以及电压数据对比分析模块23；该前置数据处理模块21用于对电压采集装置1所传输来的电压信号转换成统一格式的电压数据；电压数据预处理模块22用于对前置数据处理模块21传输来的电压数据进行电压状态判断分析，以获得电压不同状态下的数据；电压数据对比分析模块23用于对电压预处理模块22传输来的得电压不同状态下的数据进行归一化计算，对比分析出是否存在异常数据。

而该电压数据预处理模块22则如图3所示，包括电压状态判断单元221、电压幅值计算单元222、电压角度计算单元223、故障时刻波形录波单元224以及电压信息归类单元225。其中，该电压状态判断单元221用于对前置数据处理模块21传输来的电压数据进行判断，以判断出该电压数据的电压状态是属于运行时刻电压、停运时刻电压以及故障时刻电压中的哪一状态，具体地，运行时刻电压判定方式为：当三相电压UA\UB\UC均大于80％的标准电压UN，且持续时间超过10s(也可设为其它值)时，则判断该电压为正常电压；停运时刻电压判定方式为：当UA\UB\UC均小于50％UN，且持续时间超过10s(也可设为其它值)时，则判断该电压为停运电压；当以上两者均不满足时，则判断为故障时刻电压。

当电压状态判断单元221判断出该电压数据的电压状态为运行时刻电压或停运时刻电压时，电压幅值计算单元222则计算该电压数据在某一段时间内(如10s)的电压平均值，输出该平均值作为后续判断计算。通过该方法，可有效降低网络的实时性要求，可降低网络宽带的需求。如果要求不高时，可只记录某时刻的电压幅值作为计算值。

而当电压状态判断单元221判断该电压数据的电压状态为运行时刻电压或停运时刻电压时，则同时进入电压角度计算单元223，由于测控电压采集装置、保护电压监测装置、录波电压监测装置以及安稳电压监测装置等之间没有同步逻辑，且为了降低通讯的带宽需求，可采用同一个装置、同一个间隔的A相电流的角度作为基准，计算UA\UB\UC\UN的角度，从而避免不同类型二次设备之间的同步需求。同时为了避免电流回路接反导致的电压角度相差180°的误告警，设置电流人工置反设置。当电压和电流的角度持续10s(也可设为其它数值)相差不大于设定值(如10°)时，则输出该数值。这样避免了频繁的通信需求。如果要求不高时，可只记录某时刻的电压角度作为计算值

而当电压状态判断单元221判断该电压数据的电压状态为运行时刻电压或停运时刻电压时，则同时进入故障时刻波形录波单元224，将故障时刻的电压波形按照标准格式进行保存。当电压突变数值超过某设定值时，将该时刻标记为0时刻。方便多个设备的故障波形对比分析。并标记出故障时刻的最大电压幅值，平均电压幅值，故障0时刻，电压角度，故障持续时间等有用参数。当要求不高时，可不记录故障时刻电压的数据。

电压信息归类单元225则用于对经电压状态判断单元判断后的电压数据进行标记分类，具体为，按照电压状态判断数据、电压等级、间隔的名称、电压互感器的绕组(第一、二、三绕组等)、二次回路模型(MCB1、MCB2～～～～～等)、二次设备名字六组数据进行标记。

具体地，该电压数据对比分析模块23包括同类型设备电压数据对比分析单元231和非同类型设备电压数据对比分析单元232，当该电压状态判断单元221判断出前置数据处理模块21传输来的电压数据为运行时刻电压时，如图4所示，同类型设备电压数据对比分析单元231对该该电压数据进行电压幅值进行归一化计算、电压角度归一化计算。

其中，该电压幅值归一化计算为：如500kV电压等级和220kV电压等级的电压，根据变电站变压器的实际变比进行换算，将其做归一化计算，一般按最高等级的进行归一化计算，当然也可按照低电压等级进行归一化计算，然后再进行全站的电压幅值异常告警计算；

该电压幅值异常告警计算为：

UAX＝(|U1A|+|U2A|+......+|UNA|)/n；正常***运行时A相平均电压；

UBX＝(|U1B|+|U2B|+......+|UNB|)/n；正常***运行时B相平均电压；

UCX＝(|U1C|+|U2C|+......+|UNC|)/n；正常***运行时C相平均电压；

ax＝(|U1A|-|UAX|)/|UAX|；元件1的A相电压误差；

bx＝(|U1B|-|UBX|)/|UBX|；元件1的B相电压误差；

cx＝(|U1C|-|UCX|)/|UCX|；元件1的C相电压误差；

当ax、bx、cx小于设定值如10％时，则认为电压正常，否则认为电压异常。当判断为电压异常时，将同一个间隔的所有电压数据送入非同类型设备电压对比分析单元232，以进行对比分析，得出异常点数据。

电压角度归一化计算为：如500kV电压等级和220kV电压等级的电压，根据变电站变压器的接线组别进行换算，将其做归一化计算，如YN,D11的变压器，变压器一次侧的相位与二次侧相差30度。需要将一次、二次侧电压进行换算。一般按最高等级的进行归一化计算，当然也可按照低电压等级进行归一化计算。然后再进行全站的电压幅值异常告警计算。

ay＝∠U1A-U2A；

by＝∠U1B-U2B；

cy＝∠U1C-U2C；

当ay、by、cy小于设定值如10度时，则认为电压角度正常，否则认为电压角度异常。当判断为电压角度异常时，将同一个间隔的所有电压数据送入非同类型设备电压对比分析单元232，以进行对比分析，得出异常点数据。

为了简化计算，加快故障时刻的分析，在电压数据预处理模块22已经对故障特征电压参数进行提取。因此对同类型的电压故障特征参数进行对比分析，当两个装置的特征参数差异超出设定值时，则告警，进入非同类型设备电压对比分析单元232，以进行对比分析，得出异常点数据。

如图5所示，该全站电压监视装置3则分别和经电压监测装置处理后的电压采样信号数据进行网络信息交互：1、当电压监测装置判断为电压异常时，异常告警节点闭合，同时将所有电压数据打包，并以GPS时间作为参考，每分钟保存一个文件，并将该文件传送到全站电压监视装置。2、当电压监测装置收到全站电压监视装置的同步采样需求时，启动电压监测装置的采样，并以GPS时间作为参考，每分钟保存一个文件将该文件传送到全站电压监视装置。3、当全站电压监视装置采集到某一个模块的告警信号时，启动采样同步步骤，将全站的所有模块化电压监视装置采集到的电压信息，以GPS时间作为参考，每分钟保存一个文件。

如图6所示：

1、当测控电压采集装置、保护电压监测装置、录波电压监测装置以及安稳电压监测装置的故障间隔的电压数据均在第二环节同类型的电压数据对比分析单元中打上异常标记，且此时所有异常的数据的数值误差均相等，则认为为电压互感器异常。

2、当仅有部分电压数据被打上异常标记，则进行故障对比分析。当异常的电压数据在绕组类别标记上全部相等，且和所有的非异常的电压数据的绕组类别标记不同，则认为该电压互感器的该标记的绕组异常。

3、当异常的电压数据的绕组类别、MCB数据均相等，且和所有非异常的电压数据的MCB数据的标记不同，则认为该电压互感器的MCB异常。

4、当只有某一个电压数据异常时，则判断为某二次设备的电压回路或者装置电压模块异常。

5、当以上均不是时，则判断为其他异常，此时将所有的电压以列表的形式列明，方便运维人员进一步判断。

由此可知，本发明与现有技术相比，具有如下技术优势：

1、利用全站的电压数据进行横向纵向对比分析，找出故障点。

2、利用电压数据预处理模块，降低通道带宽需求，降低网络实时性要求。

3、利用电压数据预处理模块，降低处理器的要求。

4、利用电压的幅值、角度进行全方位的对比分析，找出故障点。

5、利用三级处理模式，电压数据预处理、同类型电压数据对比分析模块、不同类型电压数据对比分析模块，有效提高处理效率，降低***需求。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.基于全站数据对比分析的电压回路监测***，其特征在于，包括电压采样装置、电压监测装置和全站电压监视装置；其中，

所述电压采样装置用于采集全站的电压信号并将所采集到的电压信号传输至电压监测装置中，电压监测装置对该电压信号进行处理分析，以判断出电压是否异常，当判断出电压是异常时，电压监测装置保存该电压信号数据并将该电压信号数据传输至全站电压监视装置中，全站电压监视装置从电压监测装置所传来的电压数据中找出异常的数据，并根据异常的数据进行分析，得出故障点，全站电压监视装置还用于控制电压采样装置的电压信号采样。

2.如权利要求1所述的基于全站数据对比分析的电压回路监测***，其特征在于，所述电压监测装置包括前置数据处理模块、电压数据预处理模块以及电压数据对比分析模块；所述前置数据处理模块用于对电压采集装置所传输来的电压信号转换成统一格式的电压数据；电压数据预处理模块用于对前置数据处理模块传输来的电压数据进行电压状态判断分析，以获得电压不同状态下的数据；电压数据对比分析模块用于对压预处理模块传输来的得电压不同状态下的数据进行归一化计算，对比分析出是否存在异常数据。

3.如权利要求2所述的基于全站数据对比分析的电压回路监测***，其特征在于，所述电压数据预处理模块包括电压状态判断单元、电压幅值计算单元、电压角度计算单元、故障时刻波形录波单元以及电压信息归类单元；其中，所述电压状态判断单元用于对前置数据处理模块传输来的电压数据进行判断，以判断出该电压数据的电压状态是属于运行时刻电压、停运时刻电压以及故障时刻电压中的哪一状态，当电压状态判断单元判断该电压数据的电压状态为运行时刻电压或停运时刻电压时，电压幅值计算单元和电压角度计算单元分别计算出运行时刻电压或停运时刻电压在某一段时间内的平均电压幅值以及电压角度；当电压状态判断单元判断该电压数据的电压状态为故障时刻电压时，故障时刻波形录波单元记录该故障时刻电压的电压波形；电压信息归类单元用于对经电压状态判断单元判断后的电压数据进行标记分类。

4.如权利要求3所述的基于全站数据对比分析的电压回路监测***，其特征在于，所述电压数据对比分析模块包括同类型设备电压数据对比分析单元和非同类型设备电压数据对比分析单元，当述电压状态判断单元判断出前置数据处理模块传输来的电压数据为运行时刻电压时，同类型设备电压数据对比分析单元对该该电压数据进行电压幅值进行归一化计算、电压角度归一化计算，完成电压幅值进行归一化计算后则进行电压幅值异常告警计算，以判断出电压幅值是否异常，当判断为电压幅值异常时，则将同一个间隔的所有电压数据送入非同类型设备电压对比分析单元，以得出异常数据点；完成电压角度归一化计算后则进行电压角度异常告警计算，以判断出电压角度是否异常，当判断为电压角度异常时，则将同一个间隔的所有电压数据送入非同类型设备电压对比分析单元，以得出异常数据点。

5.如权利要求4所述的基于全站数据对比分析的电压回路监测***，其特征在于，所述电压幅值异常告警计算为：

UAX＝(|U1A|+|U2A|+......+|UNA|)/n；正常***运行时A相平均电压；

UBX＝(|U1B|+|U2B|+......+|UNB|)/n；正常***运行时B相平均电压；

UCX＝(|U1C|+|U2C|+......+|UNC|)/n；正常***运行时C相平均电压；

ax＝(|U1A|-|UAX|)/|UAX|；元件1的A相电压误差；

bx＝(|U1B|-|UBX|)/|UBX|；元件1的B相电压误差；

cx＝(|U1C|-|UCX|)/|UCX|；元件1的C相电压误差；

当ax、bx、cx小于设定值时，则认为电压正常，否则认为电压异常；当判断为电压异常时，将同一个间隔的所有电压数据送入非同类型设备电压对比分析单元，以进行对比分析，得出异常点数据。

6.如权利要求3所述的基于全站数据对比分析的电压回路监测***，其特征在于，所述电压角度计算单元计算出运行时刻电压或停运时刻电压在某一段时间内的电压角度为：

采用同一个电压监测装置、同一个间隔的A相电流的角度作为基准，计算UA\UB\UC\UN的角度，并设置电流人工置反设置；当电压和电流的角度持续时间相差不大于设定值时，则输出该数值。

7.如权利要求1-5任一所述的基于全站数据对比分析的电压回路监测***，其特征在于，所述电压采集装置包括测控电压采集装置、保护电压监测装置、录波电压监测装置以及安稳电压监测装置。