[发明专利]用于配电系统中分布式波形记录的方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及配电系统，并且更具体地涉及为了故障监测和故障状况分析目的的分布式波形记录的方法和设备。

背景技术

电或电力变电站牵涉电传输和分配系统，其中使用变压器使电压从高变换到低或相反。电力可流过发电厂和消耗者或负载之间的若干变电站，并且电压可采用若干阶梯变换。

变电站大体上包括多个电力和配电变压器、电缆、开关、无功功率和接地设备。需要保护这些设备免受电力系统异常的影响并且该目标由智能电子装置（IED）完成。当前，不同类型的IED在变电站中用于与保护、控制、监测和计量有关的功能。这些IED是基于微处理器的设备，其与例如断路器、发电机、互感器（transformer）、电力线、电力电缆、电抗器、马达、电容器组等配电系统设备关联。典型地，IED从传感器接收类似电压和电流的一次配电系统信息来执行各种保护和监测功能。类似开关设备（断路器和隔离开关）的闭合和断开的手动和自动控制命令功能使电压水平提升/下降以便维持期望的电压水平。常见类型的IED包括保护中继装置、负载抽头变换器控制器、断路器控制器、重新闭合器控制器、电压调节器、DFR（数字故障记录器）、DSR（数字浪涌记录器）和可编程逻辑控制器（PLC）等。

从而，单个单元可以同步执行若干保护、计量、监测和控制功能。

IEC61850标准是来自国际电工委员会（IEC）的开放式通信标准，其提倡来自各种制造商的使用公共工程模型、数据格式和通信协议的智能电子装置（IED）之中的互通性。近来的IED因此设计成支持变电站自动化的IEC61850标准，其提供互通性和先进的通信能力，类似GOOSE（面向通用对象的变电站事件）和MMS（制造消息系统）通信概况。

在当前的配电系统中，对于尤其关于故障状况的配电系统可靠性方面的原因借助于存储在智能电子装置（IED）中的波形记录来分析。理想地，波形记录在故障前和故障后状况期间由IED存储。这意指IED应具有数据存储机构，用于连续监测现场数据并且一旦检测到故障则触发波形存储的部件。记录的数据代表在故障出现之前和期间的状况用于分析导致故障的状况。因此，波形记录是变电站自动化系统的关键部分。

然而，当前的配电系统由于各种限制而不能以期望的方式执行波形记录。记录波形数据的IED可以是执行保护和控制相关动作作为它的主要功能并且执行记录作为辅助功能的保护/控制IED，或仅执行波形记录功能性的专用IED。当IED用于波形记录（作为辅助功能）时，它与专用波形记录器IED相比通常具有较少量的波形存储空间。由于存储器限制，故障前和故障后的关于波形的记录的持续时间可变得受限制。除此之外，保护装置最经常以较低采样速率操作，从而导致低分辨率波形记录。这在根本原因分析中引起限制并且形成对专用波形记录器IED的依赖，这是成本相对高的技术方案。

在一些配电系统中，在保护IED中存在的波形记录功能每周期一般采样从4到128个样本，采样速率也因为输入滤波器为了主要保护和控制功能提供被滤波的参量而受限。专用DFR（具有或没有过程总线输入）和独立DFR用于较高采样速率并且它们传统上以64至356个样本/周期来采样。从而，记录装置可对它的采样能力有限制。此外，变电站中的仪表互感器与DFR硬连线，这些DFR以不同的同步分辨率与时间服务器时间同步。从而，由这些变电站自动化装置以分布的方式记录的故障波形可导致定时不准确。

存在配电系统内出现的不同状况，其在较短持续时间内需要数字化数据的高采样速率，并且还存在其中持续较长时间段地需要数字化电压和/或电流数据的较低采样速率的情形。在记录装置中具有该灵活性使得它支持数字化电压和/或电流数据的高采样速率并且具有持续长时间段地存储这些数据的容量两者，这是可取的。

利用系统中的多个IED，可提高可用资源利用来支持以期望的采样速率并且持续期望时间段地进行波形记录，而不是使用专用DFR（其在它分别与仪表互感器和时间服务器硬连线以用于采样测量值和时间数据采集时可能具有时间同步问题）。这导致分布式装置中的扰动数据记录器的定时信息的偏差。随着在过程总线中存在的合并单元的出现，专用DFR的使用是昂贵的并且因为它促使增加自动化元件的数量从而导致平均故障间隔时间（MTBF）减少而使整个系统的可用性下降。

从而，需要具有用于记录波形的灵活方法，其提供准确的时间同步和配电系统中资源的高效使用。

发明内容