電力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)分析平臺的研究的論文
[論文關鍵詞]電力系統(tǒng)故障分析支撐平臺
[論文摘要]分析電力系統(tǒng)中故障數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的功能、現(xiàn)狀和特點，提出故障數(shù)據(jù)分析平臺的概念并對其進行研究。介紹平臺的主要特點，給出平臺設計的整體架構，并說明各組成模塊的功能劃分，還對模塊間的關系等相關問題進行了闡述。
一、引言
電力工業(yè)是為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展提供能源的重要基礎產(chǎn)業(yè)，也是關系國計民生的公用事業(yè)。但日益復雜的電力系統(tǒng)，發(fā)生故障的幾率也在不斷增加，某些擾動可能導致大面積停電和穩(wěn)定性問題尖銳化，嚴重時系統(tǒng)可能失去穩(wěn)定。
目前電力系統(tǒng)中的常用的故障分析系統(tǒng)有故障錄波系統(tǒng)、輸電線路行波測距系統(tǒng)、小電流接地選線系統(tǒng)和電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)為分析電網(wǎng)故障、確定電力系統(tǒng)在特定情況下的運行狀況提供了強有力的支持。這一類應用的共同點是都要對某些模擬量數(shù)據(jù)進行記錄、分析和計算，從而實現(xiàn)不同故障分析系統(tǒng)的功能。但目前處理錄波數(shù)據(jù)的系統(tǒng)一般只針對具體的應用而開發(fā)，相互之間盡管在數(shù)據(jù)處理方面有許多共性，卻是由不同公司各自開發(fā)的，系統(tǒng)的開放性差，只適用于某一種特定的應用，缺少平臺化的設計思想。這樣就形成了所謂的“自動化孤島”現(xiàn)象。
二、故障數(shù)據(jù)分析平臺的功能分析
目前電力系統(tǒng)中常用的故障數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)有以下幾種：
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故障錄波系統(tǒng)是電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時能自動記錄的一種系統(tǒng),它可以記錄因短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統(tǒng)電流、電壓及其導出量,如有功、無功及系統(tǒng)頻率的全過程變化現(xiàn)象。主要用于檢測繼電保護與安全自動裝置的動作行為,了解系統(tǒng)暫態(tài)過程中系統(tǒng)各電參量的變化規(guī)律,校核電力系統(tǒng)計算程序及模型參數(shù)的正確性，故障錄波已成為分析系統(tǒng)故障的重要依據(jù)。
系統(tǒng)主要由電流(電壓)智能監(jiān)視模塊、通信鏈路、監(jiān)視微機和分析軟件四部分組成,該系統(tǒng)將多個智能監(jiān)視模塊統(tǒng)一編址，通過通信網(wǎng)與分析主機相連，組成故障錄波系統(tǒng)。每一個智能監(jiān)視模塊相當于一個獨立的微型故障錄波器，在線監(jiān)視一條線路的運行狀況，連續(xù)采集數(shù)據(jù)。當該線路發(fā)生異常時，相應模塊連續(xù)采集一段設定時間段的線路運行數(shù)據(jù)，然后，將異常出現(xiàn)時刻前后各一段設定時間的數(shù)據(jù)作為故障錄波信息保存，并上傳給分析主機；分析主機將模塊上傳的數(shù)據(jù)加以保存、遠傳和處理，并可將異常波形顯示并打印出來。
�。ǘ┹旊娋�路行波測距系統(tǒng)
當輸電線路發(fā)生故障后，必須通過尋線找出故障點，并根據(jù)故障造成的損壞程度判斷線路能否繼續(xù)運行還是須停電檢修。行波測距是目前應用廣泛的故障測距方法，其基本原理是：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后,在故障點將產(chǎn)生向兩端運行的暫態(tài)行波,暫態(tài)行波在傳播過程中遇到不均勻介質(zhì)時,將發(fā)生折射和反射,因此在故障點和母線檢測處暫態(tài)行波會發(fā)生反射和透射,這樣就可以利用兩個波頭之間的時間差來完成故障定位。
行波采集與處理系統(tǒng)安裝在廠站端，采用集中組屏式結構，一般包括行波采集裝置、T－GPS電力系統(tǒng)同步時鐘以及當?shù)靥幚頇C三部分。行波采集裝置主要負責暫態(tài)電流信號的采集、緩存以及暫態(tài)啟動，并生成啟動報告；T－GPS負責提供精確同步脈沖信號及全球統(tǒng)一時間信息；當?shù)靥幚頇C由一臺工控機構成，負責接收、存儲來自裝置的暫態(tài)啟動報告，并與安裝在線路對端所在變電所內(nèi)的行波采集與處理系統(tǒng)交換啟動數(shù)據(jù)，從而自動給出雙端行波故障測距結果。
（三）小電流接地選線系統(tǒng)
電力系統(tǒng)配電網(wǎng)故障中絕大部分是單相接地故障。由于故障電流小，系統(tǒng)可帶故障繼續(xù)運行一定時間，小電流接地方式可顯著提高供電可靠性，同時也具有提高對設備和人身安全性、降低對通訊系統(tǒng)電磁干擾等優(yōu)點。但長時間帶故障運行，特別是間歇性弧光接地故障時，過電壓容易使電力設備出現(xiàn)新的接地點使事故擴大；同時故障電流可能使故障點永久燒壞，最終引短路故障。因此故障后快速選擇故障線路就顯得十分重要，在發(fā)生故障時須準確選出故障線路,以便及時切除故障。 由以上分析可以得出故障處理系統(tǒng)的共性：首先進行數(shù)據(jù)的采集和存儲，再由數(shù)據(jù)處理模塊進行數(shù)據(jù)的分析、計算及各種特征的提取等操作，最后對所得結果進行保存、顯示和打印等。但目前不同的故障處理系統(tǒng)只針對具體應用開發(fā)，缺少通用平臺的概念。
三、平臺的主要功能模塊與工作流程
參數(shù)設置模塊可以對平臺運行的參數(shù)進行設置，使平臺在合適的狀態(tài)下運行。前置機通過規(guī)約處理模塊與站端裝置進行通信，接收不同監(jiān)測裝置上傳的各種錄波數(shù)據(jù)，包括對不同通信規(guī)約傳輸數(shù)據(jù)的打包與解規(guī)約。數(shù)據(jù)通訊模塊負責與后臺機交換信息，若從裝置收到的錄波數(shù)據(jù)格式不符合Comtrade標準則先調(diào)用數(shù)據(jù)格式轉換模塊然后再將轉換后的數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)通訊模塊。
故障處理模塊負責把接收到的數(shù)據(jù)進行分析處理，將數(shù)據(jù)分析后通過數(shù)據(jù)庫管理模塊送入數(shù)據(jù)庫服務器中，故障處理模塊還提供與高級應用程序的接口。報表管理模塊從數(shù)據(jù)庫中取得數(shù)據(jù)生成各種報表，裝置參數(shù)整定模塊在后臺機上發(fā)送參數(shù)整定命令，通過前置機發(fā)到裝置以調(diào)整裝置的運行狀態(tài)。裝置運行監(jiān)控模塊實現(xiàn)監(jiān)測與控制裝置運行狀況的功能，告警模塊處理裝置上報或是系統(tǒng)操作所產(chǎn)生的各種告警信息。
當用戶要查看錄波數(shù)據(jù)曲線時調(diào)用錄波查詢模塊查找到滿足要求的數(shù)據(jù)，再通過錄波曲線顯示模塊對要分析的數(shù)據(jù)進行查看。用戶權限設置模塊設定用戶的使用權限，以提高平臺的安全性。
四、結束語
本文提出的電力系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)分析平臺，遵循標準化、模塊化、分布式、分層次的設計原則，具有良好的通用性和可擴展性，為開發(fā)故障錄波系統(tǒng)、行波測距、小電流接地故障監(jiān)測和電能質(zhì)量監(jiān)測等以處理錄波數(shù)據(jù)為主的信息管理系統(tǒng)提供全面的底層支持。平臺的使用可以提高軟件的重復利用率，避免重復開發(fā)，減少電力企業(yè)的投資，有利于提高電網(wǎng)的運行和管理自動化水平。
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