分级联动的多频相量扰动事件混合分析方法及相关装置与流程

本发明涉及电力系统自动化，具体涉及一种分级联动的多频相量扰动事件混合分析方法及相关装置。

背景技术：

1、随着新能源、直流输电、交流柔性输电相关的电力电子设备广泛应用于电网的各个环节，其带来的谐波、间谐波、次同步振荡等非工频电气量也日益增多，危及电网的安全稳定运行。传统量测装置对于非工频电气量反应能力弱，在波形畸变时测量准确度下降，已难以满足现代电网运行监视需求。当前，针对新型电力系统新出现的宽频域多频的测量技术研究与应用已在行业开展，并在主要电网节点部署应用。可以实现0～2500hz电网基波、间谐波和谐波的统一实时测量，测量数据一般50h或者25hz的速率上送给主站，首先，主子站交互的多频测量数据量大，是现有工频测量数据的3倍以上，限于调度数据网2mbit/s的带宽限制，大量实时数据传输给主站容易造成网络拥塞，例如，某地由于数据量大导致了主子站数据传输出现闪断现象，导致主站不能实时全面的监视告警扰动状态信息；其次，主站实时监视告警扰动状态信息后，由于高密度的时频宽频录波数据包含全站信息、数据容量大，主子站传输带宽瓶颈导致主子站传输容易造成调度数据网阻塞，一般只能根据接收50h或者25hz的低速实时数据进行分析，低速数据的对扰动事情的分析往往会影响精度，以及缺失事件录波、告警阈值设置等信息，导致无法开展告警扰动事件的事前和事后综合分析；第三，站内的多频测量数据直接转发给主站，缺少告警扰动事件分析，厂站的运维人员无法直观的获取站内的告警扰动事件分析结果。因此，亟需研究分级联动的多频相量扰动事件混合分析方法，在站域结合高速率的动态数据、事件录波和告警阈值等信息对多频告警扰动事件综合预处理分析，裁剪抽取出只跟告警事件相关的高速率动态录波和事件录波数据，并将站域分析的结果、裁剪后的高速率动态录波和事件录波形成告警扰动预处理事件包上送给主站和主动推送给站内运维人员。

2、针对上述背景，借鉴边缘计算的理念，开展分级联动的多频相量扰动事件分析，实现站域实时监视多频相量告警信息，在站域对告警实时和离线数据联动处理，并将站域预处理的告警结果通过代理服务的方式上送给主站和自动推动给站内运维人员，支持主子站互动协同实时访问站域预处理结果，满足多频相量告警离线和实时数据联动分析的要求，减轻主子站告警分析数据交互流量，提高电网运行控制的安全稳定性。

3、文献《基于数据边缘计算的智能集中器设计与应用》(测控技术，2021，40(5)，91-96)主要讨论如何实现基于数据边缘计算的智能集中器设计与应用。首先分析了具有边缘计算功能的智能集中器设计可行性方案，然后重点讨论了基于边缘计算的数据采集算法，包括数据库构建、数据筛选、数据清洗方法，最后讨论了数据融合与决策管理，提出了一类智能运维方法。所提出的设计思路能实现电能计量大数据的分布式计算，降低云计算数据中心的计算压力，有效提高电能计量系统运维效率。

4、文献《面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置》(电力自动化设备，2022,42(08)：215-220.)提出了一种面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置，实现2.5～2500hz的宽频相量测量。该装置采用加窗插值离散傅里叶变换算法，实现多模式宽频相量测量，采用较短时间窗缩短算法的动态响应时间；通过2个数字信号处理器并行计算分别完成基波和谐波/间谐波相量测量。

5、文献《多功能宽频测量装置的设计与实现》(电力系统自动化，2020,44(20)：136-141)针对电力电子化电网电气量的宽频特征，设计了多功能宽频测量装置。基于高速同步采样优化，该装置集成宽频振荡检测、同步相量测量和宽频(间)谐波测量等功能。该装置综合运用暂态量、相量、有效值等算法模型，可提高对于不同信号结构宽频电气量的监测能力，兼顾平稳和非平稳工况，实现0～2500hz范围内工频、非工频分量和振荡功率的全面检测，为宽频电气量的产生机理、传播路径、分析控制等研究提供针对性的数据，装置通过测试并试点应用。

6、文献《面向泛在电力物联网的边缘节点感知自适应数据处理方法》(高电压技术，2019,45(6)：1715-1722)针对数据中心集中处理的传统云计算运行方式难以适应急剧扩大的数据规模的缺点在构建基于边缘计算的泛在电力物联网数据处理架构的基础上，采用边缘计算的思想，实现泛在电力物联网数据的有效收集，通过仿真验证所提方法能够有效提升对海量数据的处理性能。

7、综上，目前在宽频域多频数据测量和边缘计算技术方面开展了研究，研究的重点内容是宽频域多频测量技术的实现以及边缘计算在配电网中应用等内容，如何在站域运用边缘计算的方法，实现多频相量告警信息的实时与离线数据混合分析，分析结果主动推送给厂站运维人员和主子站多频告警预处理数据自适应传输技术，能够比较好的适应高密度、大容量多频数据主子站告警联动预处理等方面尚未见报道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种分级联动的多频相量扰动事件混合分析方法及相关装置，以解决现有站内扰动告警事件分析的缺失导致站内运维人员难以获取告警信息和主站集中分析告警主子站交互数据流量大、消耗资源多等问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、分级联动的多频相量扰动事件混合分析方法，包括如下步骤：

4、获取站域的多频实时监测数据；

5、对多频实时监测数据处理，得到多频扰动告警事件；

6、基于多频扰动告警事件生成告警历史事件数据，并召唤多频扰动告警事件的录波数据，得到离线数据；

7、将离线数据与多频实时监测数据混合分析，得到站域预处理告警分析数据；

8、将站域预处理告警分析数据输送至站内以及主站进行联动交互。

9、进一步地，所述获取站域的多频实时监测数据，具体为：通过在站域部署的一台或者多台多频相量测量装置对电网电气量0～2500hz范围内基波、谐波、间谐波、低频振荡、次同步振荡、超同步振荡和中高频振荡进行实时监测，得到多频实时监测数据。

10、进一步地，所述对多频实时监测数据处理，得到多频扰动告警事件，具体为：所述多频相量测量装置连接至多频处理单元，多频处理单元将站内所有多频相量测量装置的数据报文统一处理后，得到多频扰动告警事件；

11、所述多频处理单元在监测到多频扰动告警事件前，进行初始化，所述初始化具体包括：

12、(1)多频处理单元向站内所有的多频相量测量装置发送联网触发命令；

13、(2)多频相量测量装置接收到联网触发命令后，自动生成触发数据集，触发数据集中包含各个间隔告警定值参数信息文件，告警定值参数以间隔为单位保存在告警定值参数信息文件中；

14、(3)站域处理单元通过离线召唤的方式召唤每台多频相量测量装置中的告警定值参数信息文件；

15、(4)多频处理单元加载解析告警定值参数信息文件形成站域内每个间隔的告警定值初始化列表。

16、进一步地，所述多频处理单元将站内所有的多频相量测量装置的数据报文统一处理后，得到多频扰动告警事件，具体过程为：

17、多频处理单元实时接收并组织站域所有多频相量测量装置的同一时间断面的数据报文，解析获取实时数据帧状态字的状态值和开关量的状态值；

18、基于状态字的状态值分析和开关量的状态值分析得到实时监测的多频扰动告警事件；

19、建立实时数据帧中状态字的状态值与开关量的状态值之间映射关系，基于映射关系，对同一断面基于状态字得到的多频扰动告警事件与基于开关量得到的多频扰动告警事件状态进行一致性校核；

20、校核一致后，将同一间隔的同一断面的开关量的状态值f1与状态字的状态值f2进行与逻辑操作得到本间隔的监测告警状态f；

21、多频处理单元实时监视全站所有间隔的监测告警状态f，如果监测到一个或多个间隔的监测告警状态f发生变化，则判定发生站域多频扰动告警事件。

22、进一步地，所述对同一断面基于状态字得到的多频扰动告警事件与基于开关量得到的多频扰动告警事件状态进行一致性校核，具体为：

23、(1)将每台多频相量测量装置中各个间隔同类型的开关量得到的多频扰动告警事件的状态值进行或逻辑运算，得到多频相量测量装置每个类型的开关量扰动告警总状态值；

24、(2)将每台多频相量装置各个类型的开关量扰动告警的总状态值与由状态字得到的多频扰动告警事件的状态值作一致性校核；

25、(3)如果校核不一致，则认为告警不正常，生成告警监测信息不一致校核记录，如果校核一致，则生成告警监测信息一致校核记录，并进行下一步。

26、进一步地，所述判定发生站域多频扰动告警事件之后，对于发生站域多频扰动告警事件的同一告警事件识别和复位；

27、所述识别具体为：对于同一个间隔同一个类型的告警事件发生持续时间小于等于预设时间，若再次监测到告警事件发生状态信息，则判定为本间隔内的同一个告警事件；

28、所述复位具体为：对于同一个间隔同一个类型的告警事件发生持续时间大于预设时间，则告警事件状态自动复位。

29、进一步地，所述基于多频扰动告警事件生成告警历史事件数据，具体为：

30、多频处理单元监测到多频扰动告警事件时构建告警历史事件数据，所述告警历史事件数据包括：告警类型出现的次数、告警时的瞬时值、告警时间、告警类型、告警定值、告警间隔；所述告警历史事件数据按照分装置分间隔的方式存储；

31、基于告警历史事件数据中告警类型和次数进行统计分析，对于频发的告警类型和次数预警提示。

32、进一步地，所述召唤多频扰动告警事件的录波数据，具体为：

33、基于每个间隔的告警定值初始化列表，预定义各个多频扰动告警事件的状态序列，设计多个间隔多个类型的状态切换状态机，当发生多个多频扰动告警事件，自动辨识多频域扰动告警事件状态与类型；

34、基于自动辨识后的多频域扰动告警事件分析告警信息，所述告警信息包括告警装置、告警间隔、告警时间、告警触发的原因、告警时刻的测量瞬时值；

35、将告警信息中的告警装置和告警时间信息自动映射为召唤多频扰动告警事件的录波数据的条件信息，所述自动映射的方法为：自动获取多频相量测量装置的idcode、录波的时间范围、告警开始的时刻，经过预设时间后将召唤录波数据的状态标志置为真；

36、当召唤录波数据的状态标志置为真时，多频处理单元根据召唤多频扰动告警事件的录波数据的条件信息，组织召唤录波数据的时间范围，按照时间范围召唤多频扰动告警事件的录波数据；所述录波数据包括多频扰动告警事件简报信息、录波数据配置信息和原始采样数据。

37、进一步地，所述按照时间范围召唤多频扰动告警事件的录波数据，具体为：

38、多台多频向量测量装置监测到电网同时并发多频扰动告警事件，多频处理单元将一个多频扰动告警事件创建对应的一个召唤任务，采用多任务的方式同时召唤多个多频扰动告警事件的录波数据，运用多频扰动告警事件召唤任务池的方式管理录波数据召唤任务。

39、进一步地，所述将离线数据与多频实时监测数据混合分析，得到站域预处理告警分析数据，具体为：

40、对离线数据进行分析，形成站域离线数据告警处理文件；

41、对多频实时监测数据进行分析，形成站域实时数据告警处理文件；

42、将站域离线数据告警处理文件与站域实时数据告警处理文件打包形成站域预处理告警分析数据。

43、进一步地，所述对离线数据进行分析，形成站域离线数据告警处理文件，具体为：

44、解析多频扰动告警事件简报信息得到告警信息，将多频扰动告警事件简报信息与多频实时监测数据相互校核，校核不一致时记录下校验不通过标记，校核一致时，将告警信息形成站域告警分析报告；

45、将告警间隔的录波数据提取裁剪，形成站域裁剪后的录波数据；将站域裁剪后的录波数据和站域告警分析报告压缩打包形成站域离线数据告警处理文件；

46、所述对多频实时监测数据进行分析，形成站域实时数据告警处理文件，具体为：

47、通过调整多频处理单元和多频相量测量装置之间的数据传输速率，形成告警时刻的站域高密度动态历史数据；

48、将站域高密度动态数据文件进行裁剪提取出告警间隔的动态历史数据，形成用于告警分析的最小化动态数据文件，最小化动态文件采用流式压缩的方式存储于多频处理单元中，形成站域实时数据告警处理文件。

49、进一步地，所述将站域预处理告警分析数据输送至站内以及主站进行联动交互，具体为：

50、多频处理单元通过告警事件服务代理自动将站域预处理告警分析结果输送到站内告警移动终端和主站系统中，供运维人员浏览分析，所述告警事件服务代理与告警移动终端运用安全加密隧道传输数据；所述告警事件服务代理与主站系统通过调度数据网传输数据。

51、分级联动的多频相量扰动事件混合分析系统，包括：

52、数据获取模块：用于获取站域的多频实时监测数据；

53、数据处理模块：用于对多频实时监测数据处理，得到多频扰动告警事件；

54、数据生成模块：用于基于多频扰动告警事件生成告警历史事件数据，并召唤多频扰动告警事件的录波数据，得到离线数据；

55、混合分析模块：用于将离线数据与多频实时监测数据混合分析，得到站域预处理告警分析数据；

56、联动交互模块：用于将站域预处理告警分析数据输送至站内以及主站进行联动交互。

57、进一步地，所述数据获取模块中，获取站域的多频实时监测数据，具体为：通过在站域部署的一台或者多台多频相量测量装置对电网电气量0～2500hz范围内基波、谐波、间谐波、低频振荡、次同步振荡、超同步振荡和中高频振荡进行实时监测，得到多频实时监测数据。

58、进一步地，所述数据处理模块中，对多频实时监测数据处理，得到多频扰动告警事件，具体为：所述多频相量测量装置连接至多频处理单元，多频处理单元将站内所有多频相量测量装置的数据报文统一处理后，得到多频扰动告警事件；

59、所述多频处理单元在监测到多频扰动告警事件前，进行初始化，所述初始化具体包括：

60、(1)多频处理单元向站内所有的多频相量测量装置发送联网触发命令；

61、(2)多频相量测量装置接收到联网触发命令后，自动生成触发数据集，触发数据集中包含各个间隔告警定值参数信息文件，告警定值参数以间隔为单位保存在告警定值参数信息文件中；

62、(3)站域处理单元通过离线召唤的方式召唤每台多频相量测量装置中的告警定值参数信息文件；

63、(4)多频处理单元加载解析告警定值参数信息文件形成站域内每个间隔的告警定值初始化列表。

64、进一步地，所述数据生成模块中，基于多频扰动告警事件生成告警历史事件数据，具体为：

65、多频处理单元监测到多频扰动告警事件时构建告警历史事件数据，所述告警历史事件数据包括：告警类型出现的次数、告警时的瞬时值、告警时间、告警类型、告警定值、告警间隔；所述告警历史事件数据按照分装置分间隔的方式存储；

66、基于告警历史事件数据中告警类型和次数进行统计分析，对于频发的告警类型和次数预警提示；

67、召唤多频扰动告警事件的录波数据，具体为：

68、基于每个间隔的告警定值初始化列表，预定义各个多频扰动告警事件的状态序列，设计多个间隔多个类型的状态切换状态机，当发生多个多频扰动告警事件，自动辨识多频域扰动告警事件状态与类型；

69、基于自动辨识后的多频域扰动告警事件分析告警信息，所述告警信息包括告警装置、告警间隔、告警时间、告警触发的原因、告警时刻的测量瞬时值；

70、将告警信息中的告警装置和告警时间信息自动映射为召唤多频扰动告警事件的录波数据的条件信息，所述自动映射的方法为：自动获取多频相量测量装置的idcode、录波的时间范围、告警开始的时刻，经过预设时间后将召唤录波数据的状态标志置为真；

71、当召唤录波数据的状态标志置为真时，多频处理单元根据召唤多频扰动告警事件的录波数据的条件信息，组织召唤录波数据的时间范围，按照时间范围召唤多频扰动告警事件的录波数据；所述录波数据包括多频扰动告警事件简报信息、录波数据配置信息和原始采样数据。

72、进一步地，所述混合分析模块中，将离线数据与多频实时监测数据混合分析，得到站域预处理告警分析数据，具体为：

73、对离线数据进行分析，形成站域离线数据告警处理文件；

74、对多频实时监测数据进行分析，形成站域实时数据告警处理文件；

75、将站域离线数据告警处理文件与站域实时数据告警处理文件打包形成站域预处理告警分析数据。

76、进一步地，所述联动交互模块中，将站域预处理告警分析数据输送至站内以及主站进行联动交互，具体为：

77、多频处理单元通过告警事件服务代理自动将站域预处理告警分析结果输送到站内告警移动终端和主站系统中，供运维人员浏览分析，所述告警事件服务代理与告警移动终端运用安全加密隧道传输数据；所述告警事件服务代理与主站系统通过调度数据网传输数据。

78、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述分级联动的多频相量扰动事件混合分析方法的步骤。

79、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述分级联动的多频相量扰动事件混合分析方法的步骤。

80、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

81、本发明支持站域预处理告警分析数据主动推送给站内运维人员和主站进行实时访问，满足多频相量告警离线数据和实时数据联动分析的要求，解决现有站内告警扰动事件分析的缺失和主站告警无法联动分析的问题，避免主站召唤站内的事件录波和动态录波文件时由于文件的容量大，主子站传输容易造成调度数据网阻塞的问题，减轻主子站告警分析数据交互流量，解决主站集中告警集中分析消耗资源多问题，满足多频扰动告警事件离线数据和实时数据联动分析的要求，减轻主子站告警分析数据交互流量，提高电网运行控制的安全稳定性。