電力系統(tǒng)故障數據分析平臺的研究的論文
[論文關鍵詞]電力系統(tǒng)故障分析支撐平臺
[論文摘要]分析電力系統(tǒng)中故障數據分析系統(tǒng)的功能、現(xiàn)狀和特點，提出故障數據分析平臺的概念并對其進行研究。介紹平臺的主要特點，給出平臺設計的整體架構，并說明各組成模塊的功能劃分，還對模塊間的關系等相關問題進行了闡述。
一、引言
電力工業(yè)是為國民經濟和社會發(fā)展提供能源的重要基礎產業(yè)，也是關系國計民生的公用事業(yè)。但日益復雜的電力系統(tǒng)，發(fā)生故障的幾率也在不斷增加，某些擾動可能導致大面積停電和穩(wěn)定性問題尖銳化，嚴重時系統(tǒng)可能失去穩(wěn)定。
目前電力系統(tǒng)中的常用的故障分析系統(tǒng)有故障錄波系統(tǒng)、輸電線路行波測距系統(tǒng)、小電流接地選線系統(tǒng)和電能質量監(jiān)測系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)為分析電網故障、確定電力系統(tǒng)在特定情況下的運行狀況提供了強有力的支持。這一類應用的共同點是都要對某些模擬量數據進行記錄、分析和計算，從而實現(xiàn)不同故障分析系統(tǒng)的功能。但目前處理錄波數據的系統(tǒng)一般只針對具體的應用而開發(fā)，相互之間盡管在數據處理方面有許多共性，卻是由不同公司各自開發(fā)的，系統(tǒng)的開放性差，只適用于某一種特定的應用，缺少平臺化的設計思想。這樣就形成了所謂的“自動化孤島”現(xiàn)象。
二、故障數據分析平臺的功能分析
目前電力系統(tǒng)中常用的故障數據分析系統(tǒng)有以下幾種：
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故障錄波系統(tǒng)是電力系統(tǒng)發(fā)生故障及振蕩時能自動記錄的一種系統(tǒng),它可以記錄因短路故障、系統(tǒng)振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統(tǒng)電流、電壓及其導出量,如有功、無功及系統(tǒng)頻率的全過程變化現(xiàn)象。主要用于檢測繼電保護與安全自動裝置的動作行為,了解系統(tǒng)暫態(tài)過程中系統(tǒng)各電參量的變化規(guī)律,校核電力系統(tǒng)計算程序及模型參數的正確性，故障錄波已成為分析系統(tǒng)故障的重要依據。
系統(tǒng)主要由電流(電壓)智能監(jiān)視模塊、通信鏈路、監(jiān)視微機和分析軟件四部分組成,該系統(tǒng)將多個智能監(jiān)視模塊統(tǒng)一編址，通過通信網與分析主機相連，組成故障錄波系統(tǒng)。每一個智能監(jiān)視模塊相當于一個獨立的微型故障錄波器，在線監(jiān)視一條線路的運行狀況，連續(xù)采集數據。當該線路發(fā)生異常時，相應模塊連續(xù)采集一段設定時間段的線路運行數據，然后，將異常出現(xiàn)時刻前后各一段設定時間的數據作為故障錄波信息保存，并上傳給分析主機；分析主機將模塊上傳的數據加以保存、遠傳和處理，并可將異常波形顯示并打印出來。
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當輸電線路發(fā)生故障后，必須通過尋線找出故障點，并根據故障造成的損壞程度判斷線路能否繼續(xù)運行還是須停電檢修。行波測距是目前應用廣泛的故障測距方法，其基本原理是：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障后,在故障點將產生向兩端運行的暫態(tài)行波,暫態(tài)行波在傳播過程中遇到不均勻介質時,將發(fā)生折射和反射,因此在故障點和母線檢測處暫態(tài)行波會發(fā)生反射和透射,這樣就可以利用兩個波頭之間的時間差來完成故障定位。
行波采集與處理系統(tǒng)安裝在廠站端，采用集中組屏式結構，一般包括行波采集裝置、T－GPS電力系統(tǒng)同步時鐘以及當地處理機三部分。行波采集裝置主要負責暫態(tài)電流信號的采集、緩存以及暫態(tài)啟動，并生成啟動報告；T－GPS負責提供精確同步脈沖信號及全球統(tǒng)一時間信息；當地處理機由一臺工控機構成，負責接收、存儲來自裝置的暫態(tài)啟動報告，并與安裝在線路對端所在變電所內的行波采集與處理系統(tǒng)交換啟動數據，從而自動給出雙端行波故障測距結果。
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電力系統(tǒng)配電網故障中絕大部分是單相接地故障。由于故障電流小，系統(tǒng)可帶故障繼續(xù)運行一定時間，小電流接地方式可顯著提高供電可靠性，同時也具有提高對設備和人身安全性、降低對通訊系統(tǒng)電磁干擾等優(yōu)點。但長時間帶故障運行，特別是間歇性弧光接地故障時，過電壓容易使電力設備出現(xiàn)新的接地點使事故擴大；同時故障電流可能使故障點永久燒壞，最終引短路故障。因此故障后快速選擇故障線路就顯得十分重要，在發(fā)生故障時須準確選出故障線路,以便及時切除故障。 由以上分析可以得出故障處理系統(tǒng)的共性：首先進行數據的采集和存儲，再由數據處理模塊進行數據的分析、計算及各種特征的提取等操作，最后對所得結果進行保存、顯示和打印等。但目前不同的故障處理系統(tǒng)只針對具體應用開發(fā)，缺少通用平臺的概念。
三、平臺的主要功能模塊與工作流程
參數設置模塊可以對平臺運行的參數進行設置，使平臺在合適的狀態(tài)下運行。前置機通過規(guī)約處理模塊與站端裝置進行通信，接收不同監(jiān)測裝置上傳的各種錄波數據，包括對不同通信規(guī)約傳輸數據的打包與解規(guī)約。數據通訊模塊負責與后臺機交換信息，若從裝置收到的錄波數據格式不符合Comtrade標準則先調用數據格式轉換模塊然后再將轉換后的數據交給數據通訊模塊。
故障處理模塊負責把接收到的數據進行分析處理，將數據分析后通過數據庫管理模塊送入數據庫服務器中，故障處理模塊還提供與高級應用程序的接口。報表管理模塊從數據庫中取得數據生成各種報表，裝置參數整定模塊在后臺機上發(fā)送參數整定命令，通過前置機發(fā)到裝置以調整裝置的運行狀態(tài)。裝置運行監(jiān)控模塊實現(xiàn)監(jiān)測與控制裝置運行狀況的功能，告警模塊處理裝置上報或是系統(tǒng)操作所產生的各種告警信息。
當用戶要查看錄波數據曲線時調用錄波查詢模塊查找到滿足要求的數據，再通過錄波曲線顯示模塊對要分析的數據進行查看。用戶權限設置模塊設定用戶的使用權限，以提高平臺的安全性。
四、結束語
本文提出的電力系統(tǒng)故障數據分析平臺，遵循標準化、模塊化、分布式、分層次的設計原則，具有良好的通用性和可擴展性，為開發(fā)故障錄波系統(tǒng)、行波測距、小電流接地故障監(jiān)測和電能質量監(jiān)測等以處理錄波數據為主的信息管理系統(tǒng)提供全面的底層支持。平臺的使用可以提高軟件的重復利用率，避免重復開發(fā)，減少電力企業(yè)的投資，有利于提高電網的運行和管理自動化水平。
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