CN111638413A - 一种智能变电站故障波形回放分析***及方法 - Google Patents

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冯自权
王辉
董磊超
孙晨辰
郭松
师琛
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Wuhan Zhongyuan Huadian Electric Power Equipment Co ltd
Xi'an Power Supply Co Of State Grid Shaanxi Electric Power Co
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Wuhan Zhongyuan Huadian Electric Power Equipment Co ltd
Xi'an Power Supply Co Of State Grid Shaanxi Electric Power Co
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Abstract

本发明公开了一种智能变电站故障波形回放分析***及方法，应用服务模块通过外部数据接口导入故障波形文件，再将导入的故障波形文件存储于存储服务模块中，同时对故障波形文件进行解析，以提取故障波形文件的配置信息，然后创建故障波形集，并将所述故障波形集存储于存储服务模块中，另外，应用服务模块创建故障波形试验表，并将所述故障波形试验表存储于存储服务模块中，同时将故障波形试验表中各试验点对应的故障波形文件发送至回放服务模块中；回放服务模块对故障波形试验表中各试验点对应的故障波形文件进行回放及响应数据的采集，然后将采集的响应数据发送出去，该***及方法能够利用故障录波文件实现对测试仪测试过程的回放。

Description

一种智能变电站故障波形回放分析***及方法
技术领域
本发明属于智能变电站继电保护测试领域，涉及一种智能变电站故障波形回放分析***及方法。
背景技术
电力***复杂故障的分析在动模实验室进行，通过建立一次***模型，进行动态模拟故障过程进行测试，这种方式建模复杂，对人员素质要求高，参数调整困难，实验室投资巨大。
现阶段回放软件为继电保护测试仪自带，对测试仪测试过程进行回放，不能利用故障录波文件；另外因为硬件接口有限也无法做到变电站多间隔输出测试。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种智能变电站故障波形回放分析***及方法，该***及方法能够利用故障录波文件实现对测试仪测试过程的回放。
为达到上述目的，本发明所述的智能变电站故障波形回放分析***，其特征在于，包括应用服务模块、存储服务模块及回放服务模块；
应用服务模块通过外部数据接口导入故障波形文件，再将导入的故障波形文件存储于存储服务模块中，同时对故障波形文件进行解析，以提取故障波形文件的配置信息，然后创建故障波形集，并将所述故障波形集存储于存储服务模块中，其中，相同配置信息的故障波形文件存储于同一故障波形集中，另外，应用服务模块创建故障波形试验表，并将所述故障波形试验表存储于存储服务模块中，其中，所述故障波形试验表包括若干试验点，其中，各试验点对应故障波形集中的一个故障波形文件，一个故障波形文件代表一个故障波形回放分析试验，同时将故障波形试验表中各试验点对应的故障波形文件发送至回放服务模块中；
回放服务模块对故障波形试验表中各试验点对应的故障波形文件进行回放及响应数据的采集，然后将采集的响应数据发送出去。
外部数据接口包括USB接口及网络接口。
故障波形文件的配置信息包括故障录波cfg电压通道、故障录波cfg电流通道及开关量通道。
回放服务模块的配置信息包括电压模拟量输出通道、电流模拟量输出通道、SV控制块参数、GOOSE控制块参数、硬接点开入通道、硬接点开出通道及光纤以太网端口。
应用服务模块编辑故障波形集的配置信息，以调节故障波形文件配置信息中故障录波cfg电压通道与电压模拟量输出通道之间的映射、故障录波cfg电流通道与电流模拟量输出通道之间的映射、故障录波cfg电压通道及电流通道与SV通道之间的映射、开关量通道与硬接点开入通道及硬接点开出通道之间的映射以及开关量通道与GOOSE通道之间的映射。
所述回放服务模块包括回放过程控制模块、响应信息采集模块和输入/输出接口模块，其中，通过回放过程控制模块实现故障波形文件的解析以及输入/输出接口模块的控制；通过响应信息采集模块获取被测装置响应的硬接点开关量及GOOSE开关量变位信息；通过输入/输出接口模块进行故障波形文件的输入及被测装置响应的硬接点开关量及GOOSE开关量变位信息的输出。
本发明所述的智能变电站故障波形回放分析方法包括以下步骤：
应用服务模块将各试验点对应的故障波形文件和故障波形集的配置信息传送至回放服务模块；
回放服务模块解析故障波形文件，提取故障波形文的配置信息中的电压通道、电流通道、开关量通道的采样值及其时标，根据故障波形数据集的配置信息，计算各采样点对应的输出值及其输出时间；
回放服务模块将采样点对应的输出值转换为模拟量、SV报文及GOOSE报文后输出，并在输出的同时识别故障波形文件中的开关量变位时刻，并实时回传给应用服务模块，以作为试验评估的基准时刻；
回放服务模块采集被测装置的响应数据，并实时回传给应用服务模块，作为试验评估的测量时刻；
回放服务模块计算时间误差＝测量时刻-基准时刻，如果时间误差小于误差限值，则分析结果为正确，否则，则分析结果为错误。
本发明具有以下有益效果：
本发明智能变电站故障波形回放分析***及方法在具体操作时，用于智能变电站时，将电力***发生故障时记录的故障录波文件(COMTRADE或PACP格式)与变电站配置文件(SCD)进行映射关联，将故障录波文件中记录故障时发生的模拟量和开关量转换为SV采样报文及GOOSE报文，通过FPGA模块扩展和多机光B码同步技术，在同步模式下实现模拟量、开关量以及SV、GOOSE报文的无限通道扩展，满足不同类型、多间隔二次保护***的测试需求，以替代小型电力***动模实验室重现故障，方便分析故障时各继电保护设备动作次序和正确性。
附图说明
图1为智能变电站故障波形回放分析***软件架构图；
图2为存储和索引服务示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的智能变电站故障波形回放分析***包括应用服务模块、存储服务模块及回放服务模块；
应用服务模块通过外部数据接口导入故障波形文件，再将导入的故障波形文件存储于存储服务模块中，同时对故障波形文件进行解析，以提取故障波形文件的配置信息，然后创建故障波形集，并将所述故障波形集存储于存储服务模块中，其中，相同配置信息的故障波形文件存储于同一故障波形集中，另外，应用服务模块创建故障波形试验表，并将所述故障波形试验表存储于存储服务模块中，其中，所述故障波形试验表包括若干试验点，其中，各试验点对应故障波形集中的一个故障波形文件，一个故障波形文件代表一个故障波形回放分析试验，即每一个故障波形试验表中存储多个故障波形文件的索引，用于在一次试验过程中自动连续回放所述多个故障波形文件，同时将故障波形试验表中各试验点对应的故障波形文件发送至回放服务模块中；
回放服务模块对故障波形试验表中各试验点对应的故障波形文件进行回放及响应数据的采集，然后将采集的响应数据发送出去，具体的，所述回放服务模块包括回放过程控制模块、响应信息采集模块和输入/输出接口模块，其中，通过回放过程控制模块实现故障波形文件的解析以及输入/输出接口模块的控制，以获取电压通道、电流通道、开关量通道的采样值及其时标；通过响应信息采集模块获取被测装置响应的硬接点开关量及GOOSE开关量变位信息；通过输入/输出接口模块进行故障波形文件的输入及被测装置响应的硬接点开关量及GOOSE开关量变位信息的输出，即根据故障波形集的配置信息，将采样值转换为模拟量、SV报文、GOOSE报文输出；采集被测装置的响应数据，包括硬接点输入和GOOSE报文输入，识别其映射的开入量变位及其变位时刻。
外部数据接口包括USB接口及网络接口。
故障波形文件的配置信息包括故障录波cfg电压通道、cfg电流通道及开关量通道。
回放服务模块的配置信息包括电压模拟量输出通道(小电压信号，用于综自变电站)、电流模拟量输出通道(小电压信号，用于综自变电站)、SV控制块参数(SV报文，用于智能变电站)、GOOSE控制块参数(GOOSE报文，用于智能变电站)、硬接点开入通道(用于综自变电站)、硬接点开出通道(用于综自变电站)及光纤以太网端口(通用)。
应用服务模块编辑故障波形集的配置信息，以调节故障波形文件配置信息中电压通道与电压模拟量输出通道(对应通道的小电压信号，用于综自变电站)之间的映射、电流通道与电流模拟量输出通道(对应通道的小电压信号，用于综自变电站)之间的映射、电压通道及电流通道与SV通道(SV报文中对应的各个模拟量，用于智能变电站)之间的映射、开关量通道与硬接点开入通道及硬接点开出通道(用于综自变电站)之间的映射以及开关量通道与GOOSE通道(GOOSE报文中对应的各个开关量，用于智能变电站)之间的映射。
参考图2，所述存储服务模块用于存储故障波形文件、故障波形集和故障波形试验表，其存储结构示意图如图2所示，波形文件1～8为故障波形文件，波形文件1～6具有相同的配置信息，波形文件7、8具有相同的配置信息；波形集1～3为故障波形集，波形集1包含波形文件1～4，波形集2包含波形文件3～6，波形集3包含波形文件7、8；故障波形试验表包含4项索引，分别指向波形集1的波形文件1、3，波形集2的波形文件3、6，以及波形集3的波形文件8，其中，波形文件3被引用了2次。
另外，本发明还包括用户服务模块，通过所述用户服务模块实现人机交互功能，实现以下显示和操作功能：选择故障波形文件显示故障波形配置文件的配置信息、进行通道映射、故障波形数据集编辑、故障波形试验列表编辑、回放过程中实时进度及开入量展示和试验评估结果展示。
本发明的具体工作过程为：
所述应用服务模块将各试验点对应的故障波形文件和故障波形集的配置信息传送至回放服务模块；
回放服务模块解析故障波形文件，提取故障波形文的配置信息中的电压通道、电流通道、开关量通道的采样值及其时标，根据故障波形数据集的配置信息，计算各采样点对应的输出值及其输出时间；
所述回放服务模块将所述输出值转换为模拟量、SV报文及GOOSE报文后输出，在输出的同时识别故障波形文件中的开关量变位时刻并实时回传给应用服务模块，以作为试验评估的基准时刻；
所述回放服务模块采集被测装置的响应数据，并实时回传给应用服务模块，作为试验评估的测量时刻；
所述回放服务模块计算时间误差＝测量时刻-基准时刻，如果时间误差小于误差限值，则评估结果为正确，否则为错误。
本发明用于综自变电站时，将电力***发生故障时记录的故障录波文件(COMTRADE格式)cfg通道与小电压输出通道映射关联，将故障录波文件中记录故障时发生的模拟量和开关量转换为小电压输出和电气开关量，其中，小电压输出可接入外接可扩展的功率放大装置将信号转化为二次电流和二次电压，满足多间隔二次保护***的测试需求。
本发明还提供一种故障录波文件图形编辑功能，在图形界面下按时间段对波形进行剪切、扩展；可按时间段叠加直流、基波、谐波分量，并设置相位、大小和衰减周期；编辑后波形立即改变，可视即所得。

Claims (7)

1.一种智能变电站故障波形回放分析***，其特征在于，包括应用服务模块、存储服务模块及回放服务模块；
应用服务模块通过外部数据接口导入故障波形文件，再将导入的故障波形文件存储于存储服务模块中，同时对故障波形文件进行解析，以提取故障波形文件的配置信息，然后创建故障波形集，并将所述故障波形集存储于存储服务模块中，其中，相同配置信息的故障波形文件存储于同一故障波形集中，另外，应用服务模块创建故障波形试验表，并将所述故障波形试验表存储于存储服务模块中，其中，所述故障波形试验表包括若干试验点，其中，各试验点对应故障波形集中的一个故障波形文件，一个故障波形文件代表一个故障波形回放分析试验，同时将故障波形试验表中各试验点对应的故障波形文件发送至回放服务模块中；
回放服务模块对故障波形试验表中各试验点对应的故障波形文件进行回放及响应数据的采集，然后将采集的响应数据发送出去。
2.根据权利要求1所述的智能变电站故障波形回放分析***，其特征在于，外部数据接口包括USB接口及网络接口。
3.根据权利要求1所述的智能变电站故障波形回放分析***，其特征在于，故障波形文件的配置信息包括故障录波cfg电压通道、故障录波cfg电流通道及开关量通道。
4.根据权利要求1所述的智能变电站故障波形回放分析***，其特征在于，回放服务模块的配置信息包括电压模拟量输出通道、电流模拟量输出通道、SV控制块参数、GOOSE控制块参数、硬接点开入通道、硬接点开出通道及光纤以太网端口。
5.根据权利要求1所述的智能变电站故障波形回放分析***，其特征在于，应用服务模块编辑故障波形集的配置信息，以调节故障波形文件配置信息中故障录波cfg电压通道与电压模拟量输出通道之间的映射、故障录波cfg电流通道与电流模拟量输出通道之间的映射、故障录波cfg电压通道及电流通道与SV通道之间的映射、开关量通道与硬接点开入通道及硬接点开出通道之间的映射以及开关量通道与GOOSE通道之间的映射。
6.根据权利要求1所述的智能变电站故障波形回放分析***，其特征在于，所述回放服务模块包括回放过程控制模块、响应信息采集模块和输入/输出接口模块，其中，通过回放过程控制模块实现故障波形文件的解析以及输入/输出接口模块的控制；通过响应信息采集模块获取被测装置响应的硬接点开关量及GOOSE开关量变位信息；通过输入/输出接口模块进行故障波形文件的输入及被测装置响应的硬接点开关量及GOOSE开关量变位信息的输出。
7.一种智能变电站故障波形回放分析方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的智能变电站故障波形回放分析，包括以下步骤：
应用服务模块将各试验点对应的故障波形文件和故障波形集的配置信息传送至回放服务模块；
回放服务模块解析故障波形文件，提取故障波形文的配置信息中的电压通道、电流通道、开关量通道的采样值及其时标，根据故障波形数据集的配置信息，计算各采样点对应的输出值及其输出时间；
回放服务模块将采样点对应的输出值转换为模拟量、SV报文及GOOSE报文后输出，并在输出的同时识别故障波形文件中的开关量变位时刻，并实时回传给应用服务模块，以作为试验评估的基准时刻；
回放服务模块采集被测装置的响应数据，并实时回传给应用服务模块，作为试验评估的测量时刻；
回放服务模块计算时间误差＝测量时刻-基准时刻，如果时间误差小于误差限值，则分析结果为正确，否则，则分析结果为错误。
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