电力系统故障录波数据分析.

研究与开发

年第期

6

电力系统故障录波数据分析

邵玉槐

许三宜

何海祥

丁周方

(太原理工大学电气与动力工程学院,太原 030024

摘要电力系统故障录波数据是电力系统故障分析和保护动作判据的重要依据。本文提出了据电力系统故障录波数据完善了频率分析、谐波分析、故障定位的数学分析方法。采用 java 编程语言完成部分过程的编制工作。同时针对目前双端测距存在的伪根问题,提出了一种新的求解过程。

关键词:电力故系统故障分析;故障录波数据;双端测距

Power System Fault Recorder Data Analysis

Shao Y uhuai X u Sa nyi He Haixiang Ding Zhoufang

(College of Electrical and Power Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024 Abstr act The power system fault recorder data provides the important basis for fault analysis and protective operating criterion. The paper improved frequency measurement mathematical analysis algorithm and harmonic analysis mathematical

analysis algorithm as well as fault location mathematical analysis algorithm by use of those data. Using java programming language as development tools and accomplish some function. At the same time, the paper proposes a new solving process aiming at false roots in two-terminal fault location.

Key words :power system fault analysis ; fault recorder data ; two-terminal fault location

1引言

电力系统故障录波系统是电力系统发生故障及振荡时能自动记录的一种系统或一种装置。近年来, 不同类型的故障录波器已在电力系统中得到广泛应用, 所记录的各种故障录波数据为电力系统故障分析及各种保护动作行为的分析和评价提供了数据来源和依据。

目前,电网调度端已能通过专用网或电话网将电网故障录波数据集中到一起,但如何有效管理和利用这些信息进行必要的故障分析、保护动作行为评价及故障测距等并没有统一的标准 [1]。

2系统总体设计

java 的最大优势就是跨平台,通俗地说可以用于各种操作系统,本系统是以java 为平台开发的基于 IEEE 标准的 COMTRADE 数据格式的面向对象的可视化程序,下面简单说一下设计思路:

(1数据采用的格式

目前故障录波器基本上采用 IEEE 的 COMTRADE 标准。每个 COMTRADE 记录都有一组 4个与其相关的文件,其中 CFG 和 DA T 文件有严格的格式,用于存储通道数据和相关解释信息; HDR 没有固定格式。 COMTRADE 文件遵循固定的记录格

式, 这使得编写程序读取数据成为可能。文件以一行为单位记录录波信息,每行种又以逗号隔开各类信息或数据。

(2图形用户界面的显示

在本系统中,无论是波形分析(如波形的横向、纵向放大缩小;波形的瞬时值还是故障分析(如谐波分析、序分量分析以及故障测距计算等结果,都要通过视图显示到屏幕上,实现信息从机器到人的传递, 因此, 设计一个直观、友好的 GUI (Graphical User Interface, 即图形用户界面对程序编写的基本要求 [1]。

(3基本过程思路如图 1。

3算法及程序

(1波形再现

现场采集的数据是一系列离散的点 , 由 COMTRADE 文件可以计算出每个时刻对应的电压和电流瞬时值, 利用 jfreechart 的强大功能可以生成了电压和电流波形图。具体的单通道波形生成程序为:

山西省自然科学基金资助项目(63

20097220001102

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年第

期

图 1

JFreeChart chartA=ChartFactory.createXYLineChart(

"", //chart title "X", //x axis label "Y", //y axis label dataset, //data

PlotOrientation.VERTICAL, true, //include legend true, //tooltips false //urls ;

import

org.jfree.data.general.DatasetChangeEvent;

import org.jfree.data.xy.AbstractXYDataset; import

org.jfree.data.xy.XYDataset; (2频率计算

采样电压信号为一正弦电压,假设采样期间电压幅值保持不变,系统频率也不迅速改变,系统电压信号采样可用下式表示

( sin(2π

v t V ft =设每周波的采样点数为 N ,每 0.1s 的采样点数

为 n , 当电压信号以 T 为时间间隔采样时, 第 , 1, 2, 3k k k k +++的采样值可以表示为

sin(2π

k v V ft θ=+1sin[2π( ]k v V f t T θ+=++2sin[2π(2 ]

k v V f t T θ+=++3sin[2π(3 ]k v V f t T θ+=++由上式可以推导出:

2312

cos(3π 14sin (π

cos(π

k k k K v v fT fT v v fT ++++=

=+(1

为了消除 120k k v v +++=的影响,利用等比定理若 0a c e b

d

f

==>,则 a c e a

b d f

b

++=++经过 n-3次计算的 214sin (π fT 按上式取绝对值和进行补偿得到3

32

1

3

1

2

1

14sin (π n k

k k n k k k v

v fT v

v +=++=+=

+∑∑ (2

令

3

3

13

1

2

1

n

k

k k n k k k v

v x v

v +=++=+=+∑∑ (3

根据采样值可以计算出每隔 0.1s 的 x 值由式(2和式(3可以推导出

121

πarcsin[(1 ]

2

f T x =(4

注:f=50Hz, T 为采样周期, 1

T f N =根据式(4求出的 x 为 x 0, 将 1 21

arcsin[(1 ]

2

x 在 x 0处进行泰勒展开得

2

2

2

2

1

2

00

0332 0002

2

00

0523

2

0001

1

arcsin[(1 ]π(

2223

(23