[論文關鍵詞]電力系統故障分析支撐平臺
[論文摘要]分析電力系統中故障數據分析系統的功能、現狀和特點，提出故障數據分析平臺的概念並對其進行研究。介紹平臺的主要特點，給出平臺設計的整體架構，並說明各組成模組的功能劃分，還對模組間的關係等相關問題進行了闡述。
一、引言
電力工業是爲國民經濟和社會發展提供能源的重要基礎產業，也是關係國計民生的公用事業。但日益複雜的電力系統，發生故障的機率也在不斷增加，某些擾動可能導致大面積停電和穩定性問題尖銳化，嚴重時系統可能失去穩定。
目前電力系統中的常用的故障分析系統有故障錄波系統、輸電線路行波測距系統、小電流接地選線系統和電能質量監測系統等，這些系統爲分析電網故障、確定電力系統在特定情況下的執行狀況提供了強有力的`支援。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，從而實現不同故障分析系統的功能。但目前處理錄波數據的系統一般只針對具體的應用而開發，相互之間儘管在數據處理方面有許多共性，卻是由不同公司各自開發的，系統的開放性差，只適用於某一種特定的應用，缺少平臺化的設計思想。這樣就形成了所謂的“自動化孤島”現象。
二、故障數據分析平臺的功能分析
目前電力系統中常用的故障數據分析系統有以下幾種：
（一）故障錄波分析系統
故障錄波系統是電力系統發生故障及振盪時能自動記錄的一種系統,它可以記錄因短路故障、系統振盪、頻率崩潰、電壓崩潰等大擾動引起的系統電流、電壓及其匯出量,如有功、無功及系統頻率的全過程變化現象。主要用於檢測繼電保護與安全自動裝置的動作行爲,瞭解系統暫態過程中系統各電參量的變化規律,校覈電力系統計算程序及模型參數的正確性，故障錄波已成爲分析系統故障的重要依據。
系統主要由電流(電壓)智能監視模組、通信鏈路、監視微機和分析軟件四部分組成,該系統將多個智能監視模組統一編址，透過通信網與分析主機相連，組成故障錄波系統。每一個智能監視模組相當於一個獨立的微型故障錄波器，在線監視一條線路的執行狀況，連續採集數據。當該線路發生異常時，相應模組連續採集一段設定時間段的線路執行數據，然後，將異常出現時刻前後各一段設定時間的數據作爲故障錄波資訊儲存，並上傳給分析主機；分析主機將模組上傳的數據加以儲存、遠傳和處理，並可將異常波形顯示並打印出來。
（二）輸電線路行波測距系統
當輸電線路發生故障後，必須透過尋線找出故障點，並根據故障造成的損壞程度判斷線路能否繼續執行還是須停電檢修。行波測距是目前應用廣泛的故障測距方法，其基本原理是：在電力系統發生故障後,在故障點將產生向兩端執行的暫態行波,暫態行波在傳播過程中遇到不均勻介質時,將發生折射和反射,因此在故障點和母線檢測處暫態行波會發生反射和透射,這樣就可以利用兩個波頭之間的時間差來完成故障定位。
行波採集與處理系統安裝在廠站端，採用集中組屏式結構，一般包括行波採集裝置、T－GPS電力系統同步時鐘以及當地處理機三部分。行波採集裝置主要負責暫態電流信號的採集、快取以及暫態啓動，並生成啓動報告；T－GPS負責提供精確同步脈衝信號及全球統一時間資訊；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啓動報告，並與安裝在線路對端所在變電所內的行波採集與處理系統交換啓動數據，從而自動給出雙端行波故障測距結果。
（三）小電流接地選線系統
電力系統配電網故障中絕大部分是單相接地故障。由於故障電流小，系統可帶故障繼續執行一定時間，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、降低對通訊系統電磁干擾等優點。但長時間帶故障執行，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。因此故障後快速選擇故障線路就顯得十分重要，在發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的共性：首先進行數據的採集和存儲，再由數據處理模組進行數據的分析、計算及各種特徵的提取等操作，最後對所得結果進行儲存、顯示和打印等。但目前不同的故障處理系統只針對具體應用開發，缺少通用平臺的概念。
三、平臺的主要功能模組與工作流程
偏好設定模組可以對平臺執行的參數進行設定，使平臺在合適的狀態下執行。前置機透過規約處理模組與站端裝置進行通信，接收不同監測裝置上傳的各種錄波數據，包括對不同通信規約傳輸數據的打包與解規約。數據通訊模組負責與後臺機交換資訊，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組然後再將轉換後的數據交給數據通訊模組。
故障處理模組負責把接收到的數據進行分析處理，將數據分析後透過數據庫管理模組送入數據庫服務器中，故障處理模組還提供與進階應用程序的接口。報表管理模組從數據庫中取得數據生成各種報表，裝置參數整定模組在後臺機上發送參數整定命令，透過前置機發到裝置以調整裝置的執行狀態。裝置執行監控模組實現監測與控制裝置執行狀況的功能，告警模組處理裝置上報或是系統操作所產生的各種告警資訊。
當用戶要檢視錄波數據曲線時調用錄波查詢模組查找到滿足要求的數據，再透過錄波曲線顯示模組對要分析的數據進行檢視。用戶權限設定模組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故障數據分析平臺，遵循標準化、模組化、分佈式、分層次的設計原則，具有良好的通用性和可擴展性，爲開發故障錄波系統、行波測距、小電流接地故障監測和電能質量監測等以處理錄波數據爲主的資訊管理系統提供全面的底層支援。平臺的使用可以提高軟件的重複利用率，避免重複開發，減少電力企業的投資，有利於提高電網的執行和管理自動化水平。