专利名称：一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故障诊断方法
技术领域：
本发明属于电力系统智能分析与控制技术领域，尤指一种基于三态数据多维协同 处理的电网在线故障诊断方法。
背景技术：
随着特高压同步电网的大规模建设，目前电网网架结构及运行特性日趋复杂，强 台风、飚线风等自然灾害引起的超设防故障，对电网安全防线冲击频繁，传统的经验调度已 无法满足大电网安全稳定运行的要求，迫切需要提升现有的调度智能化操作水平，实现电 网故障的在线快速诊断。电网在线故障诊断专业方向的研究已有一二十年左右的时间，在此期间国内外学 者提出了多种故障诊断的方法，具有代表性的方法主要有专家系统、人工神经网络、基于优 化的方法以及由于信息的不确定性和不完备而采取的基于模糊集、信息理论和粗糙集的方 法等，受限于当时计算机和通信技术的水平，故障诊断的数据源主要为SOE (Sequence Of Event)动作信号和保护动作信号，使得在线故障诊断结果的可靠性不高，信息粗糙，难以适 应调度运行的要求。随着计算机和通信技术水平的快速发展以及在电力系统中的广泛应用，基于GPS 的同步相量测量单元(PMU)已成为变电站测控单元中必不可少的一环，加之故障录波器联 网技术的推广，调度中心的数据源不断丰富和完善，电网在线故障诊断已不仅仅局限于利 用SCADA数据和保护动作信号，基于SCADA数据、保护动作信号、PMU数据以及故障录波数据 的多源信息融合技术的在线电网综合故障诊断不仅能够提高故障诊断的可靠性和准确度， 还能够实现故障诊断的精细化，是故障诊断未来发展的必然趋势。近年来也有学者提出了 基于多种数据源的在线故障诊断方法，但只是采用了分层的方法针对每种数据源进行分析 处理，尚未涉及如何从信息的多维度角度出发，将多种数据和分析方法进行协同处理，从时 间维、空间维以及信息维三个方面进行统筹考虑，以最大程度满足调度运行的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故 障诊断的方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故 障诊断方法，其特征在于
包括下列步骤
(1)在电网调度中心侧实时接收子站端上送的稳态数据、动态数据以及暂态数据；
(2)基于稳态数据的智能逻辑推理诊断根据子站侧上送的稳态数据，根据一二次设备 关联关系，采用网络拓扑分析和保护动作逻辑相结合的智能推理方法，进行电网故障的在 线诊断；
(3)基于动态数据的电气量诊断根据子站侧上送的动态数据，从三相电压、电流中提取表征电网短路故障信息，采用模式匹配的方法，进行电网故障的在线诊断；
(4)基于暂态数据的电气量诊断根据子站侧上送的暂态数据，从故障录波文件中提取 故障简报信息或采用模拟保护的软保护算法进行故障分析，进行电网故障的在线诊断；
(5)故障诊断协同处理基于步骤(2)、(3)、(4)的诊断结果，从时间维、空间维以及信 息维三个维度协同进行故障诊断，对故障诊断进行协同处理；
(6)通过人机界面展示电网故障的信息。电网调度中心接入的信息包括稳态数据、动态数据以及暂态数据，稳态数据主要 包括SCADA数据和保护动作信号，动态数据主要包括PMU数据，暂态数据主要包括故障录波 数据。根据电网三态(稳态、动态和暂态)数据的不同特性，从时间维、空间维以及信息维三 个维度协同进行故障诊断。电网三态数据的有机结合和协同处理，从时间维、空间维以及信 息维三个维度提高了故障诊断的实时性、可靠性和实用性。从时间维协同进行故障诊断过程为电网稳态数据和动态数据能够实时上送到调 度中心，在电网发生故障时，SCADA数据、保护动作信号以及PMU数据的实时性较好，在故 障发生后上述数据在调度中心侧可以立即采集到，故障录波数据的实时性较差，在故障发 生后一段时间内调度中心侧才能采集到；电网调度运行人员在电网发生故障后需要第一时 间知道故障发生在什么地方，需要利用SCADA数据、保护动作信号和PMU数据来进行故障诊 断以确保其实时性。电网动态数据和暂态数据并不是所有子站端都具备上送调度中心的条 件，在不具备动态数据和暂态数据的情况下利用稳态数据进行故障诊断，可以提高故障诊 断的可靠性；电网暂态数据具有丰富的故障特征信息，利用电网暂态数据可以分析短路电 流和故障距离信息，辅助调度运行人员优化送电端选择和提高巡线效率。利用电网稳态数据中的开关动作信号可以进一步诊断故障相别，区分故障相是单 相故障还是相间故障。在开关具备分相动作信号的情况下，可进一步识别单相故障的具体 相别(A相、B相、C相)。利用SCADA数据判断故障相别对于超高压/特高压电网线路故障时，重合闸一般 采用单重单合的方式，利用SCADA数据的开关变位信号即可进行判别，具体判断逻辑如下
(1)当电网发生故障时，若开关动作顺序为“先分后合”或“先分后合再分”则为单相故 障，否则为相间故障；
(2)若故障为单相故障，且开关具有分相动作信息，则开关动作相即为对应的相位。从空间维协同进行故障诊断过程为SCADA数据通过RTU装置采集，其在电网中所 有装置均有布点且全部上送到调度中心，PMU数据通过PMU装置采集，其只在电网部分厂站 布点，保护动作信号通过保护装置采集，其在电网中所有厂站均有布点但只有部分信号上 送到调度中心，故障录波数据通过故障录波器采集，其在电网中所有厂站均有布点但只有 部分信号上送到调度中心，因此从空间维角度，SCADA数据具有完全可观测性，保护动作信 号、PMU数据以及故障录波数据只具有部分可观测性，在保护动作信号、PMU数据以及故障 录波数据不具备可观测性时，需要仅利用SCADA数据进行故障诊断。从信息维协同进行故障诊断过程为利用SCADA数据和保护动作信号进行故障诊 断可以判断故障时间、故障设备、故障相(粗略判断)以及重合情况；利用PMU数据进行故障 诊断可以判断故障时间、故障设备、故障相以及重合情况；利用故障录波数据进行故障诊断 可以判断故障时间、故障设备、故障相、重合情况以及短路电流和故障测距。电网调度运行人员在进行故障处理时需要通过故障录波数据分析得到的短路电流和故障测距，以优化线 路送电端选择和提高线路巡线效率。
本发明的工作原理为
电网中的三态数据具有不同的数据特性，如下表所示，从时间维角度来看，电网稳态数 据和动态数据实时性较好，利用稳态数据和动态数据进行故障诊断可以提高故障诊断的实 时性，在电网发生故障后第一时间向调度运行人员发出告警信息；从空间维角度来看，稳态 数据具有完全可观测，而动态数据和暂态数据只具备部分可观测，当故障发生在动态数据 和暂态数据不可观测位置时，利用稳态数据进行故障诊断可以提高故障诊断的可靠性；从 信息维角度来看，电网暂态数据具备分析短路电流和故障测距功能，利用该信息可以辅助 调度运行人员进行故障处理，以优化送电端选择和提高巡线效率。
权利要求
1.一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故障诊断方法，其特征在于，包括下列 步骤(1)在电网调度中心侧实时接收子站端上送的稳态数据、动态数据以及暂态数据；(2)基于稳态数据的智能逻辑推理诊断根据子站侧上送的稳态数据，根据一二次设备 关联关系，采用网络拓扑分析和保护动作逻辑相结合的智能推理方法，进行电网故障的在 线诊断；(3)基于动态数据的电气量诊断根据子站侧上送的动态数据，从三相电压、电流中提 取表征电网短路故障信息，采用模式匹配的方法，进行电网故障的在线诊断；(4)基于暂态数据的电气量诊断根据子站侧上送的暂态数据，从故障录波文件中提取 故障简报信息或采用模拟保护的软保护算法进行故障分析，进行电网故障的在线诊断；(5)故障诊断协同处理基于步骤(2)、(3)、(4)的诊断结果，从时间维、空间维以及信 息维三个维度协同进行故障诊断，对故障诊断进行协同处理；(6)通过人机界面展示电网故障的信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故障诊断方法， 其特征在于，所述稳态数据包含SCADA数据和保护动作信号，所述动态数据包含PMU数据， 所述暂态数据包含故障录波数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故障诊断方法， 其特征在于，利用所述SCADA数据的开关变位信号判断故障相别，具体判断逻辑如下(1)当电网发生故障时，若开关动作顺序为“先分后合”或“先分后合再分”则为单相故 障，否则为相间故障；(2)若故障为单相故障，且开关具有分相动作信息，则开关动作相即为对应的相位。
4.根据权利要求2所述的一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故障诊断方法， 其特征在于，从时间维协同进行故障诊断过程为在电网发生故障时，调度中心侧立即采集 到实时性较好的SCADA数据、保护动作信号以及PMU数据，对故障进行初步分析；在故障 发生后一段时间内调度中心侧才采集到实时性较差的故障录波数据，对故障进行进一步分 析。
5.根据权利要求2所述的一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故障诊断方法， 其特征在于，从空间维协同进行故障诊断过程为SCADA数据通过RTU装置采集，其在电网 中所有装置均有布点且全部上送到调度中心；PMU数据通过PMU装置采集，其只在电网部 分厂站布点，保护动作信号通过保护装置采集，其在电网中所有厂站均有布点但只有部分 信号上送到调度中心；故障录波数据通过故障录波器采集，其在电网中所有厂站均有布点 但只有部分信号上送到调度中心。
6.根据权利要求2所述的一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故障诊断方法， 其特征在于，从信息维协同进行故障诊断过程为利用SCADA数据和保护动作信号进行故 障诊断判断故障时间、故障设备、故障相以及重合情况；利用PMU数据进行故障诊断判断故 障时间、故障设备、故障相以及重合情况；利用故障录波数据进行故障诊断判断故障时间、 故障设备、故障相、重合情况以及短路电流和故障测距；电网调度运行人员通过故障录波数 据分析得到的短路电流和故障测距优化线路送电端选择。
全文摘要
本发明涉及一种基于三态数据多维协同处理的电网在线故障诊断方法，属于电力系统智能分析与控制技术领域，其特征在于实时接收电网三态(稳态、动态和暂态)数据，建立基于稳态数据的智能逻辑推理诊断模块、基于动态数据的电气量诊断模块以及基于暂态数据的电气量诊断模块，同时根据数据源的不同特性，建立故障诊断协同处理模块，从时间维、空间维以及信息维三个维度进行故障诊断协同处理。此外，根据故障时的开关动作信息可以进一步粗略分析故障设备的故障相别。本发明的方法，通过从时间维、空间维以及信息维三个维度故障诊断的协同处理，可以显著提高电网在线故障诊断的实时性、可靠性和实用性。
文档编号G01R31/08GK102142716SQ201110039329
公开日2011年8月3日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者张剑, 戴则梅, 李维, 钱学东, 钱江峰, 闪鑫, 陆进军 申请人:华东电网有限公司, 国电南瑞科技股份有限公司