数字化变电站电能质量故障录波监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数字化变电站电能质量故障录波监测装置及监测方法，包括信号接收单元、报文解析单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元、信息交互单元、电源单元，报文解析单元分别与信号接收单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元相连，信息交互单元分别与稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元相连，信息交互单元与外部进行数据交互，电源单元为各器件供电。本发明专利技术在变电站故障监测装置中结合电能质量故障监测以及故障录波专利技术，提供更为全面的故障监测波形，追溯故障根源，为故障决策提供有效依据，同时实现数据的集中管理，电力系统运行数据和故障数据共享、同步以及电力系统整体运行情况和缺陷的综合、联动及因果分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统数字化变电站故障监测
，具体涉及一种数字化变电站电能质量故障录波一体化监测方法。
技术介绍
数字化变电站与常规变电站一样，由于负荷性质的非线性、冲击性，以及受电网中相互联系线路发生故障、雷击过电压及操作过电压侵袭等因素的影响，同样会存在电网故障波形突变、谐波超标、闪变越限、三相不平衡等稳态波形故障问题，以及电压暂降、暂态过电压、瞬态过电压等非稳态波形故障问题。在现有的电力系统中，各个电气量监视设备都是各自为阵，如用于故障情况下分析保护动作行为的故障录波器，用于监测电能质量的电能质量装置等。这些装置的监测量部分相同或类似，但由不同的装置实现功能，都相互独立、分散运行，管理数据分散，采集数据时间误差大小不一，无法有效实现电力系统运行数据和故障数据共享、同步，无法实现对电力系统进行综合、联动及因果分析，无法对电力系统的整体运行情况和缺陷进行有效结合。因此，从实际应用需求的角度考虑，急需要有一套能集合故障录波、电能质量监测于一体的在线监测装置，以便解决目前电力系统普遍存在的设备种类繁多、子系统多、管理复杂、数据共享困难及采集数据时间误差不一，无法进行有效的数据统一、系统地同步分析问题。从根本上提高电网运行数据的综合管理与分析能力，帮助管理人员快速掌握电网电能质量、电网运行缺陷，有效进行电网故障分析与定位，科学制定电网电能质量治理方案，有效提高电网电能质量，增强电网运行的稳定性和可靠性，减少停电时间，切实提高生产效率。传统站由于电能质量与录波器接入一次互感器二次回路不同的原因，无法在同一套装置集成，而在数字化变电站中，合并单元输出信息中既包含电能质量故障在线监测装置需要的测量数据，同时包含录波装置需要的保护数据，因此完全具备一体化集成的先决条件。1)CN 102262200 A专利技术公开了一种钢铁工矿企业便携式电能质量及故障录波一体化装置，包括机箱、主机电源插件、分析计算机插件、液晶显示器、开关采集插件、模拟量采集插件、交流接口插件等。该装置适用于常规接入环境，用于钢铁工矿企业；该装置并不具备变电站录波器的通用功能，而仅仅是在电网电能质量出现问题，或者发生电流、电压突变时 才进行故障录波，因此可以说，该装置只是在电能质量监测装置上集成部分简单的录波功能。2)CN 101097653A该专利技术公开了一种电能质量与电力系统故障监测录波装置及方法，属于电力系统检测
，包括三个子系统：检测录波子系统、远程监控子系统、对时子系统；录波子系统对电力系统进行多点故障诊断，实施检测与记录电能质量参数；远程监控子系统由上位机服务及Internet客户端组成；对时子系统利用GPS所提供的精确授时的功能，提供系统时间及保证系统时间同步；该专利申请存在以下不足之处：装置平台性能有限，该专利技术采用TMS320C33 DSP进行信号处理，并通过双口RAM进行数据通信，该系统受硬件性能、通信速率的限制，在多采样通道时(目前行标需满足96路模拟量通道)，同时进行录波与电能质量分析，无法满足性能要求。目前不具备现场实用性，常规变电站中，保护采集的是保护CT信号，而电能质量采集的是测量CT信号，数据源完全不同，不能简单的把两者合二为一。不具备连续稳态录波的基本功能。该专利技术专利的硬件设备并不具备录波装置所要求的连续稳态录波功能，同时也无法满足电压闪变所要求的10mins数据窗录波功能。
技术实现思路
本专利技术的目的为了克服上述现有技术不足，提供一种数字化变电站电能质量故障录波监测装置及监测方法。本专利技术通过电能质量故障录波一体化思想，在变电站故障监测装置中结合电能质量故障监测以及故障录波专利技术，提供更为全面的故障监测波形，追溯故障根源，为故障决策提供有效依据，同时实现数据的集中管理，电力系统运行数据和故障数据共享、同步以及电力系统整体运行情况和缺陷的综合、联动及因果分析。本专利技术的具体实现方案如下：数字化变电站电能质量故障录波监测装置，包括信号接收单元、报文解析单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元、信息交互单元、电源单元，其特征在于：报文解析单元分别与信号接收单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元相连，信息交互单元分别与稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元相连，信息交互单元与外部进行数据交互，电源单元为各器件供电；信号接收单元接收数字化变电站的合并单元、智能终端和保护装置输出的SV、GOOSE信息以及时间同步装置输出的对时信 息(光B码、PTP对时等)，经信号接收单元打上标准时标后给通用报文解析单元，报文解析后的数据传送给稳态录波单元和电能质量故障录波分析单元；电能质量故障录波分析单元用于对数字化变电站的电能质量、故障录波信号进行综合分析；稳态录波单元用于对所收到的GOOSE、SV信号进行连续录波；信息输出单元是人机交互的关键接口，对电能质量故障录波分析单元的综合数据进行告警及输出，且对应输出告警时稳态录波单元连续录制的GOOSE、SV信号波，信息输出单元同时与管理机、主站系统进行数据交互。所述信号接收单元接收数字化变电站的合并单元、智能终端、保护等装置输出的SV、GOOSE信息以及时间同步装置输出的对时信息(光B码、PTP对时等)，经信号接收单元打上标准时标后给通用报文解析单元，报文解析后的数据传送给稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元；电能质量录波综合分析单元用于对数字化变电站的电能质量、故障录波信号进行综合分析；稳态录波单元用于对所收到的GOOSE、SV信号进行连续录波；信息交互单元是人机交互的关键接口，对上诉各类分析单元的综合数据进行告警、输出，同时与管理机、主站系统进行数据交互。通用报文解析单元：该部分利用双核CPU的核1，该部分根据用户配置，参考相关的SV、GOOSE标准进行报文解析工作，并同时分离出故障录波数据集以及电能质量数据集。连续稳态录波单元：该部分采用稳态连续录波插件形式，通过PCIE端口采集上述通用报文解析单元分离出的故障录波数据，实时进行连续稳态录波，并针对闪变告警信号进行文件合并操作，针对网络通信任务完成份文件处理操作。电能质量故障录波分析单元：接收上述数据解析单元分离出的电能质量数据源和故障录波数据，CPU核1完成软件频率跟踪，重新插值形成新的计算缓冲区，计算电能质量指标数据，包括系统频率、RMS、相位、谐波、不平衡、各序值、电压波动与闪变、电压骤升骤降短时中断事件等；核2接收上述数据解析单元分离出的故障录波数据源，完成装置开入量变位告警、电压电流突变量告警，暂态录波分文件处理等故障录波装置常见任务信息交互单元：包括以太网通信交互、信号开出继电器交互、键盘鼠标交互、人机界面就地显示交互等。电源单元：给其他单元提供电源支持，它为双路电源模块，双路电源 模块用以将两路电源通过双路自适应切换电路择一接入。利用所述的数字化变电站电能质量故障录波监测装置的监测方法，其特征在于按以下步骤进行：步骤一：报文解析单元根据数字化变电站全站SCD文件对变电站监测数据进行报文解析和数据分离；步骤二：电能质量故障录波分析单元根据配置需求，分离出故障录波数据源和电能质量数据源。其中故障录波数据源用以稳态录波和暂态录波使用，电能质量数据源用以电能质量指标分析、越限告警使用；步骤三：稳态录波单元收到本文档来自技高网...

【技术保护点】
数字化变电站电能质量故障录波监测装置，包括信号接收单元、报文解析单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元、信息交互单元、电源单元，其特征在于：报文解析单元分别与信号接收单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元相连，信息交互单元分别与稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元相连，信息交互单元与外部进行数据交互，电源单元为各器件供电；信号接收单元接收数字化变电站的合并单元、智能终端和保护装置输出的SV、GOOSE信息以及时间同步装置输出的对时信息，经信号接收单元打上标准时标后给通用报文解析单元，报文解析后的数据传送给稳态录波单元和电能质量故障录波分析单元；电能质量故障录波分析单元用于对数字化变电站的电能质量、故障录波信号进行综合分析；稳态录波单元用于对所收到的GOOSE、SV信号进行连续录波；信息输出单元是人机交互的关键接口，对电能质量故障录波分析单元的综合数据进行告警及输出，且对应输出告警时稳态录波单元连续录制的GOOSE、SV信号波，信息输出单元同时与管理机、主站系统进行数据交互。

【技术特征摘要】
1.数字化变电站电能质量故障录波监测装置，包括信号接收单元、报文解析单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元、信息交互单元、电源单元，其特征在于：报文解析单元分别与信号接收单元、稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元相连，信息交互单元分别与稳态录波单元、电能质量故障录波分析单元相连，信息交互单元与外部进行数据交互，电源单元为各器件供电；信号接收单元接收数字化变电站的合并单元、智能终端和保护装置输出的SV、GOOSE信息以及时间同步装置输出的对时信息，经信号接收单元打上标准时标后给通用报文解析单元，报文解析后的数据传送给稳态录波单元和电能质量故障录波分析单元；电能质量故障录波分析单元用于对数字化变电站的电能质量、故障录波信号进行综合分析；稳态录波单元用于对所收到的GOOSE、SV信号进行连续录波；信息输出单元是人机交互的关键接口，对电能质量故障录波分析单元的综合数据进行告警及输出，且对应输出告警时稳态录波单元连续录制的GOOSE、SV信号波，信息输出单元同时与管理机、主站系统进行数据交互。2.利用权利要求1所述的数字化变电站电能质量故障录波监测装置的监测方法，其特征在于按以下步骤进行：步骤一：报文解析单元根据数字化变电站全站SCD文件对变电站监测数据进行报文解析和数据分离；步骤二：电能质量故障录波分析单元根据配置需求，分离出故障录波数据源和电能质量数据源。其中故障录波数据源用以稳态录波和暂态录波使用，电能质量数据源用以电能质量指标分析、越限告警使用；步骤三：稳态录波单元收到上述故障录波数据源，进行稳态连续录波文件存储操作，其中，每1分钟形成一个稳态录波文件，并生成相应的稳态连续录波文件列表；步骤四：根据上述故障录波数据源，电能质量故障录波分析单元进行开关量变位判断及电压电流突变量判断，当开关量变位或者突变量超过定值时启动故障录波，并生成相应的暂态录波文件列表，其中开关量变位采用抽点变位方式，正常电力系统开关量变位的分辨率在0.5ms，而录波数据源标准采样间隔为0.25us一个点，因此采用隔2点抽1点的方式进行变位判断，以节约CPU资源。步骤五：根据上述电能质量数据源，电能质量故障录波分析单元进行软件测频操作，并根据测频结果，将收到的等间隔采样数据重新插值为等角度采样数据也就是频率跟踪采样，为了后续更好的进行FFT变换，选择插值后采样点为64点/周波，形成新的采样数据窗。步骤六：根据上述新的采样数据窗，进行电能质量指标计算，电能质量指标包括频率、RMS、相位、谐波、间谐波、各序值、不平衡、电压波动与闪变和电压骤升骤降短时中断事件；其中RMS根据新的采样数据窗直接做均方根值计算而来；相位、谐波值采用64点的FFT算法而来；间谐波值的计算数据窗为10个上述采样数据源，通过640点的DFT算法计算，分辨率为5Hz；通过三相正负零序分解计算电压电流的各序值以及不平衡度值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永业，张小波，熊少华，黄勇，冯维纲，杨蒙，李凡，袁熹，
申请(专利权)人：武汉中元华电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42