一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，基于故障录波数据，建立电力系统一次设备模型，将一次设备模型与故障录波文件中的录波通道进行关联，得到录波分析模型；提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件的故障特征量；将录波分析模型和故障特征量存入数据库，供故障诊断和事故分析使用。本发明专利技术从多个角度分析录波数据，将录波采样信息用不同维度的特征量进行了数字化和量化处理，得到了多个维度的故障特征量，能够保证各种高级应用的实现；将非结构化的录波数据转化为结构化的故障特征量模型，提高了其它高级应用的运行可靠性和快速性。

A fault feature modeling method for power system based on fault recording data

This invention provides a method of modeling the fault feature of power system based on the data of fault recording. Based on the data of the fault recording, the first equipment model of the power system is established. The model of a equipment model is connected with the recording channel in the fault recording file to get the model of the recording wave analysis, and the time of the fault time is extracted for a period of time. The fault recorded data is used to calculate the fault characteristics of each device element, and the recorded wave analysis model and the fault feature amount are stored in the database for fault diagnosis and accident analysis. This invention analyzes the recorded wave data from multiple angles, digitize and quantify the recorded wave sampling information with the characteristic quantity of different dimensions, and obtain the fault feature of multiple dimensions, which can guarantee the realization of various advanced applications, and transform the unstructured recorded wave data into a structured fault characteristic quantity model, which is improved. The reliability and rapidity of other advanced applications.

【技术实现步骤摘要】
一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法
本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法。
技术介绍
电力系统发生故障后，电力系统调度分析人员急需分析故障原因，解除故障，恢复送电。目前已知的智能故障诊断系统，一般偏重于故障元件的判断，以及故障位置的定位。而对于事故深层次的原因分析，以及一二次设备健康状况的评估，没有有效的手段进行诊断和分析。故障录波数据记录了电力系统发生故障时的一次和二次系统的高速采样数据，因此可以据此进行故障分析和诊断。但实际应用中，故障录波装置的信号接入量是有限制的，一般每个变电站都会配备多台故障录波装置。这样就造成了实际电网运行信息被分散记录在了不同的录波数据文件中。而故障录波数据是高速采样的，对不同装置产生的录波数据进行综合分析便对时钟精度提出了很高的要求，对进行深层次的分析造成了障碍。综上所述，现有技术中对于对不同装置产生的录波数据进行综合分析便对时钟精度提出了很高的要求，对进行深层次的分析造成了障碍的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，以故障发生时刻为分界点，以电力系统一次设备元件为单位，分别提取故障前后指定时间窗的各种故障特征量，形成中间数据，为其它高级应用提供数据支持，从而克服了故障录波文件本身的限制。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，包括以下步骤：基于故障录波数据，建立电力系统一次设备模型，将一次设备模型与故障录波文件中的录波通道进行关联，得到录波分析模型；提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件的故障特征量；将录波分析模型和故障特征量存入数据库，供故障诊断和事故分析使用。进一步的，所述基于故障录波数据，建立电力系统一次设备模型，将一次设备模型与故障录波文件中的录波通道进行关联，得到录波分析模型，包括：基于各故障录波文件中故障录波数据，建立电力系统一次设备模型；在一次设备模型中增加各故障录波文件中对应的多个模拟量通道号和多个开关量通道的通道号，形成录波分析模型。进一步的，所述录波分析模型包括母线模型、输电线路模型、变压器模型、断路器模型和保护装置模型；其中，所述母线模型包括母线名称、母线编号、电压等级、相关的保护装置编号、相关的断路器设备编号和对应录波数据中的电压通道号；所述输电线路模型包括线路名称、线路编号、电压等级、线路阻抗参数、线路长度、相关的保护装置编号、相关的断路器设备编号、对应录波数据中的电流通道号；所述变压器模型包括变压器名称、变压器编号、二或三侧变压器卷、相关的保护装置编号；所述断路器模型包括对应故障录波文件中开关量通道号和开关量所属信号类型；所述保护装置模型包括对应故障录波文件中开关量通道号和开关量所属信号类型。进一步的，得到录波分析模型后，在故障发生时，通过遍历波形数据得到电流突变点，根据电流突变点进行多故障录波数据的波形对齐。进一步的，所述故障特征量包括故障前后电压电流有效值、1-20次谐波值、直流分量及时间衰减常数、序分量、差流值、线路测量阻抗、频率特征量、故障测距特征量、保护动作特征量、断路器动作特征量和波形数据；一次设备元件包括母线、输电线路、变压器和断路器。进一步的，提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件故障前后电压电流有效值、1-20次谐波值、直流分量及时间衰减常数、序分量、差流值、线路测量阻抗、频率特征量、故障测距特征量、保护动作特征量和断路器动作特征量，包括：从各故障录波文件中提取故障时刻前后一段时间的故障录波数据；在故障前到故障后一段时间内，每间隔5ms取一个点，根据该点的故障录波数据，计算该点故障前后各一次设备对应的电压电流有效值、1-20次谐波值、直流分量及时间衰减常数、序分量、差流值、线路测量阻抗、频率特征量、故障测距特征量、保护动作特征量和断路器动作特征量；在重合闸时刻到重合后时间范围内，每间隔5ms取一个点，根据该点的故障录波数据，计算该点故障前后各一次设备对应的电压电流有效值、1-20次谐波值、直流分量及时间衰减常数、序分量、差流值、线路测量阻抗、频率特征量、故障测距特征量、保护动作特征量和断路器动作特征量。进一步的，提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件故障前后波形数据，包括：分别从各故障录波文件中提取母线对应的三相电压的波形数据、线路对应的三相电压和三相电流的波形数据、变压器各侧及中性点对应的三相电压和三相电流的波形数据以及断路器对应的三相电流的波形数据；将提取到的波形数据进行统一归一化处理，并计算各一次设备元件故障前3周波波形数据、故障后10周波波形数据和重合闸后10周波波形数据一次值；按照COMTRADE文件格式存储各一次设备元件故障前3周波波形数据、故障后10周波波形数据和重合闸后10周波波形数据一次值。一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模装置，适用于上述的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，包括：一次设备模型建立模块，用于基于故障录波数据，建立电力系统一次设备模型；录波分析模型建立模块，用于将一次设备模型与故障录波文件中的录波通道进行关联，得到录波分析模型；数据提取模块，用于从各故障录波文件中提取故障时刻前后一段时间的故障录波数据；故障特征量计算模块，用于根据所提取的故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件的故障特征量；存储模块，用于存储录波分析模型和故障特征量，供故障诊断和事故分析使用。进一步的，还包括：波形对齐模块，用于在故障发生时，通过遍历波形数据找到该突变点，进行多故障录波数据的波形对齐。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在故障录波数据的基础上，对电力系统一次设备进行建模，将一次设备模型与故障录波数据文件中的录波通道进行关联，得到录波分析模型，在故障发生时，能够根据电压、电流的突变特性，进行多录波数据的波形对齐；(2)本专利技术分别从各故障录波文件中提取故障时刻前后一段时间的故障录波数据，以一次设备元件为单位，进行各一次设备元件的故障特征量的计算，形成中间数据，克服了故障录波文件本身的限制，为单端测距、双端测距、波形融合、保护动作行为分析评价、分析故障发生时的一二次设备特性等高级应用提供了更加准确可靠的数据源，能够更好地满足各种分析的需要；(3)本专利技术从多个角度分析录波数据，将录波采样信息用不同维度的特征量进行了数字化和量化处理，得到了多个维度的故障特征量，能够保证各种高级应用的实现；将非结构化的录波数据转化为结构化的故障特征量，提高了单端测距、双端测距、波形融合、保护动作行为分析评价、分析故障发生时的一二次设备特性等高级应用的运行可靠性和快速性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本专利技术实施例公开的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法流程图一；图2是本专利技术实施例公开的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法流程图二；图3是本专利技术实施例公开的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，其特征是，包括以下步骤：基于故障录波数据，建立电力系统一次设备模型，将一次设备模型与故障录波文件中的录波通道进行关联，得到录波分析模型；提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件的故障特征量；将录波分析模型和故障特征量存入数据库，供故障诊断和事故分析使用。

【技术特征摘要】
1.一种基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，其特征是，包括以下步骤：基于故障录波数据，建立电力系统一次设备模型，将一次设备模型与故障录波文件中的录波通道进行关联，得到录波分析模型；提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件的故障特征量；将录波分析模型和故障特征量存入数据库，供故障诊断和事故分析使用。2.根据权利要求1所述的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，其特征是，所述基于故障录波数据，建立电力系统一次设备模型，将一次设备模型与故障录波文件中的录波通道进行关联，得到录波分析模型，包括：基于各故障录波文件中故障录波数据，建立电力系统一次设备模型；在一次设备模型中增加各故障录波文件中对应的多个模拟量通道号和多个开关量通道的通道号，形成录波分析模型。3.根据权利要求1所述的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，其特征是，所述录波分析模型包括母线模型、输电线路模型、变压器模型、断路器模型和保护装置模型；其中，所述母线模型包括母线名称、母线编号、电压等级、相关的保护装置编号、相关的断路器设备编号和对应录波数据中的电压通道号；所述输电线路模型包括线路名称、线路编号、电压等级、线路阻抗参数、线路长度、相关的保护装置编号、相关的断路器设备编号、对应录波数据中的电流通道号；所述变压器模型包括变压器名称、变压器编号、二或三侧变压器卷、相关的保护装置编号；所述断路器模型包括对应故障录波文件中开关量通道号和开关量所属信号类型；所述保护装置模型包括对应故障录波文件中开关量通道号和开关量所属信号类型。4.根据权利要求1所述的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，其特征是，得到录波分析模型后，在故障发生时，通过遍历波形数据得到电流突变点，根据电流突变点进行多故障录波数据的波形对齐。5.根据权利要求1所述的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，其特征是，所述故障特征量包括故障前后电压电流有效值、1-20次谐波值、直流分量及时间衰减常数、序分量、差流值、线路测量阻抗、频率特征量、故障测距特征量、保护动作特征量、断路器动作特征量和波形数据；一次设备元件包括母线、输电线路、变压器和断路器。6.根据权利要求4所述的基于故障录波数据的电力系统故障特征量建模方法，其特征是，提取故障时刻前后一段时间内的故障录波数据，计算各一次设备元件故障前后电压电流有效值、1-20次谐波值、直流分量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孝彬，尹波，符云，郑秋元，车仁飞，范作程，张穆乾，
申请(专利权)人：海南电网有限责任公司，山东山大电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：海南,46