基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法技术

本发明专利技术公开了基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法，包括设置在变电所的故障测距装置与设置在子所的故障测距装置，所述子所包括AT所、分区所，其特征在于，所述变电所和子所的故障测距装置均采用IEC61850 9‑2和GOOSE协议采集模拟量与开关量数据，采集方法包括以下步骤：A：当变电所的故障测距装置判别出保护动作跳闸时，根据本身的对时方式是“时钟同步”或者“电压跌落同步”计算出相对偏移时间T0；B：根据保护动作时产生的最新COMTRADE故障波形文件，变电所的故障测距装置查找状态量录波中的保护总启动时刻后T0时间的采样点时刻，计算出该时刻的绝对时间T3、电压、电流、电抗与开关位置。

IEC61850 and AT power supply fault wave fault location method based on data acquisition

The invention discloses a IEC61850 AT power supply and fault waveform of fault location method based on data acquisition, including setting in fault location device for substation and set in the sub fault location device, which includes the sub AT, partition, which is characterized in that the substation and the fault location device using IEC61850 2 and GOOSE 9 protocol to collect the analog and switch quantity data acquisition method comprises the following steps: A, when the substation fault location device distinguish protection tripping, according to time itself is the \clock synchronization\ or \synchronous voltage drop\ calculate the relative migration time T0; B: the latest COMTRADE fault waveform file is generated according to the protection of the action, the time varying T0 fault location device to find the amount of the total recorded state protection start time after the electric wave sampling point meter The absolute time calculate the moments of T3, voltage and current, reactance and switch position.

【技术实现步骤摘要】
基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法
本专利技术涉及铁路测距技术，具体涉及基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法。
技术介绍
变电站综合自动化技术经过10余年的发展，目前已经基本成熟，得到了大量的工程应用，获得了巨大的成功。随着IEC61850变电站建模通信标准体系标准的颁布实施及电子互感技术的发展，各地各种应用模式的数字化变电站试点，工程建设如雨后春笋般蓬勃开展，变电站自动化技术进入了数字化时代。故障测距系统为牵引供电系统的核心设备，主要作用是在接触网或机车发生故障时对故障的性质及实际的故障点进行准确定位，对于缩短检修时间，保障高铁的正常运营，具有至关重要的作用。现有故障测距系统中所用故障测距装置经过测距通信管理机实现数据传递。数据在两台故障测距装置之间要经过两次协议转换才能到达，系统结构复杂，通信环节较多，系统可靠性不高。传统牵引网故障测距系统中故障测距装置与测距通信管理机间用104规约进行通信，所间测距管理机之间用厂家自定义规约进行通信。104规约虽然是标准规约，但是扩展部分的数据结构为厂家自由定义，这造成了不同厂家的测距系统间无法直接通信，必须增加特殊的规约转换设备，难以满足特殊现场的应用要求。针对以上问题，现有技术中公开了基于GOOSE的牵引网故障测距系统及其数据传输方法(申请号CN201510733290.5)，该系统分别在变电所和子所安装故障测距装置，并采用IEC61850标准中的GOOSE报文传输机制，变电所采用基于IEC61850标准的通信网络进行信息互交，实现了系统设备之间的数据、信息共享。该系统只对测距数据传输做了研究，但未对整个故障测距的数据采集方式做深入研究，所以目前急需一套故障数据采集方式对本系统进行优化，使新的故障测距系统完善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法，实现一种当采用GPS时钟同步或者电压跌路同步方式时均能保证变电所和子所测距数据的同步性，适应复杂的现场情况的采集方法的目的。本专利技术通过下述技术方案实现：基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法，包括设置在变电所的故障测距装置与设置在子所的故障测距装置，所述子所包括AT所、分区所，所述变电所和子所的故障测距装置均采用IEC618509-2和GOOSE协议采集模拟量与开关量数据，采集方法包括以下步骤：A：当变电所的故障测距装置判别出保护动作跳闸时，根据本身的对时方式是“时钟同步”或者“电压跌落同步”计算出相对偏移时间T0；B：根据保护动作时产生的最新COMTRADE故障波形文件，变电所的故障测距装置查找状态量录波中的保护总启动时刻后T0时间的采样点时刻，计算出该时刻的绝对时间T3、电压、电流、电抗与开关位置，然后将绝对时刻T3和召唤数据类型以TCP协议发送给子所的故障测距装置以召唤它们的故障数据,其中召唤数据类型包括一次故障召、二次故障召、试验召和故障重召；C：子所的故障测距装置接收到变电所的故障测距装置发送的召唤数据命令与数据后开始数据采集，并将采集的数据进行计算，将计算完成后的故障电压、电流、电抗与开关位置信息作为故障数据传输给变电所的故障测距装置；D：变电所的故障测距装置接收子所的故障测距装置传输的故障数据，当全部子所的故障测距装置同时刻传输的故障数据均接收完全后对故障数据进行处理，计算故障距离。进一步的，本专利技术以现有故障测距系统为基础，利用IEC618509-2和GOOSE协议来采集模拟量与开关量数据，具体故障测距数据采集步骤如上述所示。利用IEC618509-2采样值网络化传输方式实现了从电子互感器经合并器输出的采样值以网络方式传输到间隔层设备，即合并单元的数字化采样值输出接入过程层网络，保护、测控、计量等设备不再与合并单元直接相连，而是通过网络获取采样值，这样就达到了采样值数据的信息共享。相比现有技术，EC618509-2采样值网络化传输模式有效地解决了点对点传输模式下的一些缺陷，如便于实现如母线保护、变压器保护等跨间隔保护，便于实现全站或区域性的集中保护；可灵活配置数据集的内容，帧格式可灵活定义，并支持单播方式；合并单元可以放下至就地端箱安装，只需一根光纤就可方便地将此间隔的合并单元接入主控制室的过程层网络，方便了就地采集器至合并单元的光钎连接。而采用IEC618509-2采样值和GOOSE共网传输的组网方式来采集模拟量与开关量数据，这样可以在保证性能的前提下，省掉大量的网络通信设备，如工业交换机，这对数字化变电站降低投资成本、加快推广应用具有重要意义；并且网络化保护及控制功能、电压切换/PT并列等辅助功能实现起来也更加方便。更重要的是，本专利技术利用GPS时钟同步或者电压跌路同步分情况计算出相对偏移时间T0，变电所的故障测距装置下发召唤子所测距数据命令时同时会将T0下发，子所测距装置根据该时间将保护启动后T0时刻的数据发送给变电所的故障测距装置，以此保证了测距数据的同步性，可避免复杂的现场情况对测距数据的影响。在步骤A中，所述相对偏移时间T0的计算步骤如下：A1：如果当前故障测距装置对时方式是“时钟同步”且外接GPS对时信号正常，则将保护定值同步定位时间T1赋值给T0；A2：如果当前故障测距装置对时方式是“电压跌落同步”或者当前故障测距装置对时方式是“时钟同步”且外接GPS对时信号异常时，则分情况计算T0时间：1)当故障测距装置有保护启动时，如果第一个启动的保护是失压保护，则T0＝T1；2)当故障测距装置的保护动作时限到时，如果该保护启动至动作期间失压保护都未曾启动过，则T0＝T1；3)当故障测距装置的非失压保护先启动、失压保护后启动且先启动的保护动作时限未到，计算出两者的启动时间差值T2，T0＝T1+T2。进一步的，本专利技术根据变电所的故障测距装置的对时方式是“时钟同步”或者“电压跌落同步”以及考虑外接GPS对时信号是否正常来分情况相对偏移时间T0，保证本方案测得的T0的准确性和完整性。优选的，所述同步定位时间T1的定值初值为28～35ms。进一步的，在保护启动后延时T1时间时取模拟量值，为避免取到保护启动与保护动作时刻不稳定的数据，通过本专利技术人研究发现，同步定位时间T1的定值初值设定要小于保护的动作时间且越接近保护动作时间取到的数据越准确，根据保护的动作时间，优选定值初值取值为28～35ms。在步骤B中，所述电压、电流、电抗与开关位置的计算步骤如下：B1：以T3时刻前20毫秒作为起点，以T3时刻作为终点，对故障波形中的模入量通道进行傅立叶变换，经过1周波的32点的计算得到Ut1、Uf1、It1、If1、Iat1、Ut2、Uf2、It2、If2、Iat2有效值与角度，其中下标为1表示下行，下标为2表示上行；B2：测距需要的开关位置作为数字量已被记录在波形文件中，提取T3时刻时的上行馈线断路器位置、下行馈线断路器位置、并联点开关位置、下行AT开关位置与上行AT开关位置；B3：利用Ut1、Uf1、It1、If1、Iat1、Ut2、Uf2、It2、If2、Iat2计算阻抗，得到阻抗X的公式如下：在公式(1)中，Ut1为下行T线电压，Uf1为下行F线电压，Utf1为下行TF线电压，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法，包括设置在变电所的故障测距装置与设置在子所的故障测距装置，所述子所包括AT所、分区所，其特征在于，所述变电所和子所的故障测距装置均采用IEC61850 9‑2和GOOSE协议采集模拟量与开关量数据，采集方法包括以下步骤：A：当变电所的故障测距装置判别出保护动作跳闸时，根据本身的对时方式是“时钟同步”或者“电压跌落同步”计算出相对偏移时间T0；B：根据保护动作时产生的最新COMTRADE故障波形文件，变电所的故障测距装置查找状态量录波中的保护总启动时刻后T0时间的采样点时刻，计算出该时刻的绝对时间T3、电压、电流、电抗与开关位置，然后将绝对时刻T3和召唤数据类型以TCP协议发送给子所的故障测距装置以召唤它们的故障数据,其中召唤数据类型包括一次故障召、二次故障召、试验召和故障重召；C：子所的故障测距装置接收到变电所的故障测距装置发送的召唤数据命令与数据后开始数据采集，并将采集的数据进行计算，将计算完成后的故障电压、电流、电抗与开关位置信息作为故障数据传输给变电所的故障测距装置；D：变电所的故障测距装置接收子所的故障测距装置传输的故障数据，当全部子所的故障测距装置同时刻传输的故障数据均接收完全后对故障数据进行处理，计算故障距离。...

【技术特征摘要】
1.基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法，包括设置在变电所的故障测距装置与设置在子所的故障测距装置，所述子所包括AT所、分区所，其特征在于，所述变电所和子所的故障测距装置均采用IEC618509-2和GOOSE协议采集模拟量与开关量数据，采集方法包括以下步骤：A：当变电所的故障测距装置判别出保护动作跳闸时，根据本身的对时方式是“时钟同步”或者“电压跌落同步”计算出相对偏移时间T0；B：根据保护动作时产生的最新COMTRADE故障波形文件，变电所的故障测距装置查找状态量录波中的保护总启动时刻后T0时间的采样点时刻，计算出该时刻的绝对时间T3、电压、电流、电抗与开关位置，然后将绝对时刻T3和召唤数据类型以TCP协议发送给子所的故障测距装置以召唤它们的故障数据,其中召唤数据类型包括一次故障召、二次故障召、试验召和故障重召；C：子所的故障测距装置接收到变电所的故障测距装置发送的召唤数据命令与数据后开始数据采集，并将采集的数据进行计算，将计算完成后的故障电压、电流、电抗与开关位置信息作为故障数据传输给变电所的故障测距装置；D：变电所的故障测距装置接收子所的故障测距装置传输的故障数据，当全部子所的故障测距装置同时刻传输的故障数据均接收完全后对故障数据进行处理，计算故障距离。2.根据权利要求1所述的基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法，其特征在于，在步骤A中，所述相对偏移时间T0的计算步骤如下：A1：如果当前故障测距装置对时方式是“时钟同步”且外接GPS对时信号正常，则将保护定值同步定位时间T1赋值给T0；A2：如果当前故障测距装置对时方式是“电压跌落同步”或者当前故障测距装置对时方式是“时钟同步”且外接GPS对时信号异常时，则分情况计算T0时间：1)当故障测距装置有保护启动时，如果第一个启动的保护是失压保护，则T0＝T1；2)当故障测距装置的保护动作时限到时，如果该保护启动至动作期间失压保护都未曾启动过，则T0＝T1；3)当故障测距装置的非失压保护先启动、失压保护后启动且先启动的保护动作时限未到，计算出两者的启动时间差值T2，T0＝T1+T2。3.根据权利要求2所述的基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法，其特征在于，所述同步定位时间T1的定值初值为28～35ms。4.根据权利要求1所述的基于IEC61850和故障波形的AT供电故障测距数据采集方法，其特征在于，在步骤B中，所述电压、电流、电抗与开关位置的计算步骤如下：B1：以T3时刻前20毫秒作为起点，以T3时刻作为终点，对故障波形中的模入量通道进行傅立叶变换，经过1周波的32点的计算得到Ut1、Uf1、It1、If1、Iat1、Ut2、Uf2、It2、If2、Iat2有效值与角度，其中下标为1表示下行，下标为2表示上行；B2：测距需要的开关位置作为数字量已被记录在波形文件中，提取T3时刻时的上行馈线断路器位置、下行馈线断路器位置、并联点开关位置、下行AT开关位置与上行AT开关位置；B3：利用Ut1、Uf1、It1、If1、Iat1、Ut2、Uf2、It2、If2、Iat2计算阻抗，得到阻抗X的公式如下：在公式(1)中，Ut1为下行T线电压，Uf1为下行F线电压，Utf1为下行TF线电压，IT1为下行T线保护电流，IF1为下行F线保护电流，ITF1为下行TF线保护电流；Ut2为上行T线电压，Uf2为上行F线电压，Utf2为上行TF线电压，IT2为上行T线...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小金，陈林，雷杭州，邵鹏飞，
申请(专利权)人：成都交大许继电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51