基于故障錄波解析的斷路器健康狀況評估系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力自動化技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于故障錄波解析的斷路器健康狀況評估系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力故障錄波裝置，又簡稱為暫態(tài)故障錄波裝置TFR(Transient FaultRecorder)，其可在電力系統(tǒng)發(fā)生故障(如線路短路、接地等，以及系統(tǒng)過電壓、負(fù)荷不平衡等)時，自動地、準(zhǔn)確地記錄電力系統(tǒng)故障前、后過程的各種電氣量(主要數(shù)字量，比如開關(guān)狀態(tài)變化，模擬量，主要是電壓、電流數(shù)值)的變化情況，通過這些電氣量的分析、比較，對分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平的作用。
[0003]故障錄波裝置記錄電氣量采用的是C0MTRADE文件格式。C0MTRADE是IEEE標(biāo)準(zhǔn)電力系統(tǒng)暫態(tài)數(shù)據(jù)交換通用格式。標(biāo)準(zhǔn)為電力系統(tǒng)或電力系統(tǒng)模型采集到的暫態(tài)波形和事故數(shù)據(jù)的文件定義了一種格式。該格式意欲提供一種易于說明的數(shù)據(jù)交換通用格式。IEEE于1991年提出，并于1999進(jìn)行了修訂和完善。每個C0MTRADE記錄都有一組最多4個與其相關(guān)的文件，4個文件中的每一個都具有一個不同的信息等級。4個文件如下:a)標(biāo)題文件b)配置文件c)數(shù)據(jù)文件d)信息文件。
[0004]I 標(biāo)題文件(xxxxxxxx.HDR)
[0005]標(biāo)題文件是由C0MTRADE數(shù)據(jù)的原創(chuàng)者建立的一種可選的ASCII文本文件，標(biāo)題文件的創(chuàng)建者可以以任何需要的順序創(chuàng)建任何信息。標(biāo)題文件的格式為ASCII。
[0006]2 配置文件(xxxxxxxx.CFG)
[0007]配置文件為一種ASCII文本文件，用于正確地說明數(shù)據(jù)(.DAT)文件的格式，因此必須以一種具體的格式保存。該文件詮釋了數(shù)據(jù)(.DAT)文件所包含信息，其中包括諸如采樣速率、通道數(shù)量、頻率、通道信息等項。配置文件第一行中的一個字段識別文件所依照的C0MTRADE標(biāo)準(zhǔn)版本的年份(例如1991、1999等)。如果該字段不存在或是空的，則假設(shè)文件則遵照標(biāo)準(zhǔn)的最初發(fā)行日期(1991)。配置文件還包含識別伴隨的數(shù)據(jù)文件是以ASCII格式還是以二進(jìn)制格式存儲的字段。
[0008]3 數(shù)據(jù)文件(xxxxxxxx.DAT)
[0009]數(shù)據(jù)文件包含記錄中每個采樣所有輸入通道的值。數(shù)據(jù)文件包含一個順序號和每次采樣的時間標(biāo)志。這些采樣值除記錄模擬輸入的數(shù)據(jù)之外，也記錄狀態(tài)，即表示開/關(guān)信號的輸入。
[0010]4信息文件(XXXXXXXX.1NF)
[0011]信息文件是一種文件創(chuàng)建者希望使之對用戶有用的信息之外的特別信息。信息文件是可選文件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在電力自動化系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生故障時，將會觸發(fā)斷路器及保護(hù)動作，電力故障錄波裝置將自動記錄與故障相關(guān)的電氣量，并反映在comtrade格式的錄波文件中，錄波文件中會分別記錄有模擬量通道信息數(shù)據(jù)及開關(guān)量通道信息數(shù)據(jù)。斷路器的健康狀況會對斷路器動作的觸發(fā)時間產(chǎn)生極大影響。同樣的，斷路器動作時間也反映了斷路器的健康狀況。
[0013]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為:基于故障錄波解析技術(shù)，根據(jù)斷路器在故障發(fā)生時的動作時間變化，對斷路器健康狀況進(jìn)行評估，從而按需及時對斷路器進(jìn)行檢修，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)彳丁，同時提尚檢修效率。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案為:基于故障錄波解析的斷路器健康狀況評估系統(tǒng)，包括:
[0015]錄波文件抓取模塊，用于獲取錄波文件，并將錄波文件進(jìn)行臨時存儲;所述錄波文件即comtrade格式的錄波文件；
[0016]讀取判斷模塊，用于打開臨時存儲的錄波文件，并對錄波文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，如操作報錯，則刪除相應(yīng)錄波文件；
[0017]錄波文件解析模塊，用于從已獲得的錄波文件中獲取各故障斷路器名稱和相應(yīng)斷路器的故障時間，以及故障標(biāo)志量和時間量;所述故障標(biāo)志量包括故障開始時間點(diǎn)、故障結(jié)束時間點(diǎn)、斷路器動作時間點(diǎn)和保護(hù)動作時間點(diǎn);所述時間量包括斷路器動作時間、保護(hù)動作時間、故障持續(xù)時間和故障消除時間；
[0018]斷路器狀況判斷模塊，用于計算每次故障發(fā)生后斷路器的動作時間，將相鄰兩次動作時間進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果判斷斷路器健康狀況，并輸出判斷結(jié)果。
[0019 ]本發(fā)明基于上述系統(tǒng)的斷路器健康狀況評估方法，包括以下步驟:
[0020]步驟一，根據(jù)已知的故障信息，在錄波文件數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行匹配，獲取相應(yīng)的錄波文件;并臨時存儲；
[0021]所述已知故障信息為電力系統(tǒng)故障日報信息文件中的，包括故障發(fā)生時間、故障位置等信息的內(nèi)容。匹配時，可獲取故障發(fā)生時故障發(fā)生地點(diǎn)所在線路兩側(cè)的保護(hù)裝置或所在設(shè)備保護(hù)裝置錄波文件；
[0022]步驟二，對臨時存儲的錄波文件進(jìn)行解析，獲取相應(yīng)的故障標(biāo)志量，包括步驟:
[0023]2.1)根據(jù)故障信息中的故障類型，選取錄波文件中對應(yīng)模擬量通道中各相應(yīng)故障通道的電流值及零序電流通道的電流值，作為選取標(biāo)志量的依據(jù);上述故障類型包括A相接地、B相接地、C相接地、AB接地、AC接地、BC接地、AB相間、BC相間、AC相間和三相故障；2.2)利用電流突變量法確定標(biāo)志量:故障電流分量的計算式為A ik=ik_ik-N，式中△ ik為故障分量在k采樣時刻的值，ik為k時刻的實測電流采樣值，ik-Ν為k時刻之前一周期的電流采樣值，N代表一個工頻周期的采樣點(diǎn)數(shù)；由于當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時，計算出的故障電流分量為0，當(dāng)故障開始至結(jié)束時，故障分量不為O;因此可通過計算每個點(diǎn)的故障電流分量，找到故障開始時間點(diǎn)to和故障結(jié)束時間點(diǎn)ti ；
[0024]2.3)根據(jù)錄波文件中開關(guān)量通道的名稱及動作與否的信息，選取斷路器動作信號通道、保護(hù)動作信號通道，獲取通道中的數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲取各通道中信號從O到I變化的時間點(diǎn)，分別作為斷路器動作時間點(diǎn)12和保護(hù)動作時間點(diǎn)13的標(biāo)志量；
[0025]步驟三，根據(jù)選取的標(biāo)志量，分別計算故障斷路器動作時間、保護(hù)動作時間、故障持續(xù)時間和故障清除時間:分別為:
[0026]斷路器動作時間= t2-to(I)
[0027]保護(hù)動作時間= t3-to(2)
[0028]故障持續(xù)時間=七-如(3)
[0029]故障清除時間= t2-t()(4)
[0030]建立斷路器數(shù)據(jù)庫，將各斷路器名稱與其動作時間、保護(hù)動作時間、故障持續(xù)時間和故障清除時間對應(yīng)，記錄為故障信息，并更新斷路器數(shù)據(jù)庫；
[0031]步驟四，對斷路器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)斷路器數(shù)據(jù)有更新時，則用當(dāng)前最新動作時間減去上次動作時間，若差值小于或等于零，則忽略;若差值大于零，則將此差值記錄到斷路器動作時間延長累加值字段上并輸出為斷路器預(yù)警信息。
[0032]進(jìn)一步的，本發(fā)明步驟一與步驟二之間還包括以下步驟:打開臨時存儲的錄波文件，對錄波文件中的數(shù)據(jù)嘗試進(jìn)行操作，若操作報錯，說明文件不可讀，則刪除本地臨時文件夾及相關(guān)文件;若沒有報錯，說明文件記錄格式正確或無損壞，轉(zhuǎn)至步驟二進(jìn)行錄波文件解析。所述嘗試進(jìn)行的操作為例如讀取等基本數(shù)據(jù)操作，為現(xiàn)有技術(shù)。
[0033]本發(fā)明應(yīng)用于電力自動化系統(tǒng)中，故障錄波文件存儲于ftp服務(wù)器中，步驟一中，首先獲取故障錄波文件的ftp路徑，然后返回匹配成功的錄波文件的ftp路徑，并根據(jù)此路徑將錄波文件臨時存儲于本地。對ftp服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問、匹配和下載為現(xiàn)有技術(shù)。
[0034]本發(fā)明的有益效果為:基于故障錄波解析技術(shù)，根據(jù)斷路器在故障發(fā)生時的動作時間變化，對斷路器健康狀況進(jìn)行評估，可及時發(fā)現(xiàn)斷路器的健康狀況，以按需對斷路器進(jìn)行檢修，保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，同時提高檢修效率。
【附圖說明】
[0035]圖1所示為本發(fā)明方法流程示意圖；
[0036]圖2所示為步驟2.2中短路電流波形示意圖；
[0037]圖3所示為標(biāo)志量獲取示意圖。
【具體實施方式】
[0038]以下結(jié)合附圖和具體實施例進(jìn)一步說明。
[0039]本發(fā)明基于故障錄波解析的斷路器健康狀況評估系統(tǒng)，包括:
[0040]錄波文件抓取模塊，用于獲取comtrade格式的錄波文件，并將錄波文件進(jìn)行臨時存儲；
[0041]讀取判斷模塊，用于