采样值报文抖动对基于线性插值理论的电子式互感器数据同步算法的影响研究

采样值报文的抖动会导致电子式互感器数据同步的插值精度出现偏差,甚至在报文抖动幅度较大时出现严重的插值错误,进而导致间隔层测控装置出现误测量或保护装置不正确动作。针对此问题,以工程中常用的线性插值算法为背景,建立了报文的抖动影响下电子式互感器数据同步的插值模型,推导了线性插值算法的插值误差;根据信号中是否包含谐波分量,分别仿真计算了稳态和暂态情况下各影响因素对线性插值算法插值精度的影响。计算结果表明:在低采样速率时,报文抖动对数据同步插值算法的影响不明显,随着采样速率的增加,报文抖动对插值算法插值精度的影响增大;插值误差的大小与报文的抖动幅度成正比。此外,报文抖动影响下谐波的波次及幅度也使线性插值算法的插值误差增大。研究结果对于分析存在报文抖动时,电子式互感器数据同步的插值精度具有重要意义。     

基于LabVIEW的智能变电站便携式电能质量监测装置

目前适用于IEC 61850标准的电能质量监测装置多为在线式,不具备便携式监测功能,无法实现对电能质量的第三方监测,且成本高、功能拓展性差。针对这种情况,设计了一种基于虚拟仪器--LabVIEW的智能变电站便携式电能质量监测装置。该装置通过LabVIEW进行设计,接入过程层交换机获取SV报文,利用PC机的高性能硬件平台进行数据处理。SV报文采集和解析模块对SV报文进行捕获和解析;数据计算和显示模块对电能质量指标进行计算和显示;数据分析模块对各稳态指标进行波形、趋势分析,对暂态问题进行小波分析,并能够将历史数据以PQDIF文件进行存储和共享。通过与现场应用的电能质量监测系统的测量数据进行对比,证明本装置具有较高的监测精度,可有效应用于智能变电站的电能质量监测。     

RTDS-GTNET打包SV报文的延时特性测试技术

由于RTDS的GTNET网络协议卡发送SV报文的延时时间与其Timedelay延时通道的配置延时时间不一致,应用时会给数字化继电保护装置的闭环测试带来误差,甚至会影响试验结果的正确性。针对此情况,提出了RTDS-GTNET打包SV报文的延时特性的测试技术及方案,并结合常用使用方式进行了数据样本统计分析。仿真验证了该测试方案的正确性,通过测试能得出GTNET打包SV报文延时的确切数据,为在实际测试过程中更准确地试验继电保护装置数据采样处理环节及逻辑的正确性提供了准确的检测方法。     

基于改进信号能量法估计暂态稳定极限

信号能量法是一种基于时域仿真数据来快速求取电力系统暂态稳定极限的方法。它的基础是认为在给定故障条件下，暂态电压响应的信号能量将随着功率增加而渐近增长，其渐近线对应于暂态稳定极限，从而建立信号能量与传输功率和稳定极限的解析函数关系。另外，对于不同功率水平的暂态仿真数据可以得到该水平下的暂态电压数值信号能量。应用这些数值信号能量和解析信号能量表达式即可对稳定极限做出估计。文中提出了两种新的解析信号能量表达式，即1阶近似法和3阶近似法。在新英格兰系统和四川重庆系统中的应用证实了所提出方法的正确性，并且与原方法比较，所提出的方法适应性更强，更有效。特别是1阶近似法能够保持以较高精度确定系统的暂态稳定极限。     

电力系统机电/电磁暂态仿真数据转换系统

针对目前电力系统机电暂态仿真与电磁暂态仿真各自相对独立的现状,从电力系统机电暂态/电磁暂态转换仿真的需求出发,提出并编程实现了一种基于PSS/E和EMTP软件的电力系统机电/电磁暂态仿真转换系统,该系统可以直接将机电暂态仿真数据转换为电磁暂态仿真数据,为机电暂态与电磁暂态两种原本相对独立的仿真搭起了桥梁。并以实际上海电网为例,结果表明该系统能准确地实现电力系统机电暂态仿真到电磁暂态仿真数据的成功转换。     

基于LabVIEW的以太网数据监听与通信

为增强LabVIEW平台对以太网底层数据的访问能力,基于WinPcap函数库中的函数编写动态链接库(DLL),采用CLF调用DLL的方法实现LabVIEW平台对底层数据的获取。通过对网络数据包的捕获和对EthernetⅡ数据帧、IP报文、TCP报文及HTTP报文等的解析、显示与储存,实现了基于LabVIEW平台对以太网数据的监听与解析,在此基础上提出了基于LabVIEW平台实现以太网通信的新方式。     

基于量测数据时序谱分布特性的电力系统暂态功角稳定在线判别

基于响应信息的电力系统暂态稳定判别是实现“实时决策，实时控制”的基础。然而此类方法的准确性受限于场景匹配以及发电机分群等中间环节。为更有效地辨识系统的暂态稳定性，该文以随机矩阵理论为基础，提出一种基于量测数据时序谱分布特性的电力系统暂态功角稳定判别方法。首先根据电力系统的暂态响应特性构建数据模型，并在实时分离窗矩阵的基础上构建插入矩阵模型以降低冗余历史数据对谱分布特性的影响。然后结合谱分布理论和增广矩阵法获取表示数据相关性的最大特征值偏移度(maximum eigenvalue deviation,MED)差值轨迹，并以物理机理严格分析不同稳定模式下MED差值轨迹与暂态功角稳定间的映射关系，从数据相关性的角度制定暂态功角稳定判据，基于量测数据实现暂态响应特性分析和暂态功角稳定在线判别。     

中性点经消弧线圈接地系统小电流接地故障暂态等值电路及暂态分析EI北大核心CSCD

对于经消弧线圈接地系统的小电流接地故障,传统暂态等值电路存在忽略线模信息、消弧线圈位置不准确、缺乏具体参数计算方法等缺陷,无法用于故障暂态的定量分析和计算。建立包含故障点上下游网络的小电流接地故障分布参数模型,利用模型简化原则建立由等效电阻、等效电感、系统对地分布电容及消弧线圈等效电感构成的Γ型精确暂态等值电路。基于简化原则推导出表达形式简单、满足工程应用需求的简化参数计算方法。与传统暂态等值电路相比,所建等值电路包含线模和零模信息,等效电感近似等于故障点到母线间线路的零模电感与2倍线模电感之和,且消弧线圈接于母线处更符合实际情况。针对低阻接地、高阻接地,分别给出暂态电流的解析表达式,分析暂态主谐振频率、幅值、衰减因子等要素随故障条件的变化规律,分析结果有助于更全面把握故障暂态特征。最后利用仿真及现场故障数据验证了所建暂态等值电路模拟精度更高、适用性更强、暂态分析结果正确。     

电子式互感器异常报文数据库设计

通过一种切实可行的异常波形回放测试方法．将不同厂家的电子武互感器电磁兼容实验报文数据进行录波整理,并根据这些数据设计出一个电子式互感器受电磁干扰后输出的异常波形数据库。完成了数据库的系统化管理,并通过特定的互联网,实现了异常报文数据库内的远程浏览、检索、下载等功能,为开展电子式互感器电子兼容试验的波形分析研究提供了丰富的数据支撑。同时也为一下阶段开展电子武互感器异常报文批量测试奠定了坚实的理论基础。     

智能变电站网络分析与故障录波一体化设计与实现

设计了网络分析与故障录波一体化系统.系统由5个模块组成:报文采集、解析模块通过以太网嗅探技术捕获数据包,并从中提取录波模拟量和开关量发送给故障录波模块;报文监测、记录模块对网络报文进行在线实时监测和无损记录,对变电站网络通信状态进行在线实时监测和评估;故障录波模块完成录波启动和波形记录;高精度时钟模块为各模块提供精准的绝对时标;分析站模块负责装置建模、各个模块的配置与管理、故障和报文分析以及对外通信.报文采集解析、故障启动录波、报文监测记录均采用独立CPU进行处理,保证了网络报文记录和故障录波在硬件上的独立性;报文采集和录波数据的同步处理采用同一网口的数据源,使用同一时标,在关联分析中可以通过同一时刻点对录波数据与报文数据进行分析.     

Linux环境下GOOSE报文传输方案的研究与设计

根据IEC61850对通信实时性的要求,GOOSE报文与其他网络应用传输的报文有所差异,不能再使用TCP/IP协议栈与常规的socket编程,而是需要直接与设备驱动通信来完成报文的发送和接收.对GOOSE 报文的结构及工作方式进行了分析研究,通过设备系统接口与驱动程序通信,实现了Linux系统下GOOSE 报文的数据链路层直接传输.     

考虑量测数据缺失的电力系统暂态稳定评估

电力系统量测数据在传输过程中可能出现缺失,进而影响现有暂态稳定评估方法的性能。为此,基于生成对抗网络(generative adversarial networks, GAN)和极限学习机(extreme learning machine, ELM),提出了一种考虑量测数据缺失的电力系统暂态稳定评估方法。首先,使用GAN生成符合真实数据分布的新数据,解决量测数据缺失问题;然后,利用ELM评估模型实现对电力系统的暂态稳定评估;最后,在新英格兰10机39节点系统上进行测试。结果表明,所提方法能够有效修复缺失数据,显著提高暂态稳定评估准确率。与其他评估模型相比,其更适用于电力系统暂态稳定评估领域,有益于基于数据驱动的暂态稳定评估方法的实际应用。     

基于北斗短报文的电能计量终端系统的研究

针对偏远地区电能数据采集问题,提出一种利用北斗短报文通讯功能实现信息远程传输的方案。方案利用中间件技术,重新设计的通信规约与报文结构,成功实现了与现有计量自动化主站系统的通信。通过一段时间的上线运行,利用北斗短报文通讯可以实现偏远地区电能量数据远程自动采集,传输质量满足电能量数据的传输要求。     

模拟量输入合并单元暂态时间特性测试技术研究

介绍了模拟量输入合并单元的暂态延时与稳态延时之间的差异性,并从继电保护应用的角度关注了模拟量输入合并单元暂态下的传变延时问题,阐述了暂态延时与稳态延时的差异性以及在工程中测试的必要性,提出了一种基于基于精确离散时间控制的的合并单元暂态时间特性测试方案,采用数字相位锁定器（ DPLL）消除数字量时序抖动,利用突变量检测确定初始时刻,再结合相位提取进行时差补偿修正,很好的消除了测试中的各个误差因素,利用同步信号异常、报文离散度变化等突发事件作为触发条件,测试这些异常过程时间特性的变化对电流电压复合误差的影响。通过开发的测试系统在工程中的应用,以验证本时间特性测试技术方案的可行性。     

适用于混合仿真的戴维南等值阻抗改进求取算法

由于基于机电暂态数据获得的机电侧系统戴维南等值阻抗参数难以体现接口发生故障后机电侧系统的电磁暂态特性,文中提出了一种基于电磁暂态短路仿真的机电-电磁暂态混合仿真机电侧戴维南等值阻抗改进求取算法。该算法是基于一种不受各次谐波影响的系统时间常数求取方法,通过全电磁暂态模型的接口位置设置2次不同接地电阻的三相短路故障,联立时间常数方程计算得到机电侧系统的等值阻抗信息。与传统的基于机电暂态模型通过单位电流注入法计算出的等值阻抗相比,文中方法计算出的等值阻抗能够更准确地体现接口发生接地故障后机电侧系统的电磁暂态特性,从而提升了机电-电磁暂态混合仿真故障期间和故障后的仿真精度。     

基于交替方向乘子法的电网电压相量轨迹拟合及暂态稳定评估指标构建

电力系统暂态稳定态势量化评估是大电网在线安全防御的主要部分，而如何针对电网动态轨迹信息构建暂态稳定预估指标是关键。电网电压相量轨迹信息蕴含更丰富的稳定行为特征。文章以双机系统为例，首先从轨迹几何角度分析了发电机暂态能量转化与电压相轨迹之间演变规律；继而在扩展等面积准则(extended equal area criteria, EEAC)的基础上推理验证了其在多机系统下的普适性；为实现暂态稳定快速预估，提出了一种基于交替方向乘子法的轨迹拟合方法，该方法在拟合精度与速度上具有明显优势；在此基础上，以电压相量轨迹拟合曲线的弧长距离为数据支撑，构建了一种暂态稳定快速预估指标。最后，以新英格兰10机39节点系统与某省级电网的仿真数据为例，验证了该方法评估有效性。     

提高数字化变电站关键报文传输可靠性方法研究

数字化变电站关键报文传输要求处理过程简单、时延小和具备一定的差错控制能力。以报文载体数据帧为研究对象,分析了关键报文的传输可靠性要求及其帧结构。依据报文帧的具体字段,分别分析了通过基于地址字段优化报文寻址、基于优先级字段设置减少时延、基于类型字段配置增加报文识别处理速度及基于内容字段的组成技术增加系统效率来保证报文传输可靠性的技术措施,展现了提高报文传输可靠性的途径与方法。结合基于以太网技术搭建的光纤过程层通信网络方案,说明了目前关键报文的传输可靠性满足数字化变电站的技术要求,可以满足实时性要求较高的技术应用。     

基于FPGA的过滤技术在高可用性无缝环网中的应用

针对现有高可用性无缝环网基于CPU进行数据过滤方案存在的处理效率低的问题,提出了一种基于FPGA的过滤方案。分析高可用性无缝环网中的报文特点,基于FPGA的逻辑单元和存储单元进行重复过滤过滤模块(HSR＿MUX)的设计,采用双重策略进行重复报文的过滤,最后搭建测试平台验证方案的可靠性。测试结果表明,基于FPGA的过滤技术可提高数据的处理效率,数据处理效率较常规的CPU过滤方案更有优势。     

双端行波定位算法的研究

近年来把故障系统的行波信号应用于继电保护的研究非常活跃。并取得了可喜的成果。特别是行波在故障测距中的应用,发展了很多行波测距算法．包括利用单端数据和双端数据的算法。它们主要基于以下理论：在电力系统发生故障后,在故障点将产生向两端运行的暂态行波．暂态行波在传播过程中遇到不均匀介质时．将发生折射和反射,在故障点和母线处暂态行波会发生反射和透射．这样就可以利用2个波头之间的时间差来完成故障定位。本文主要就双端行波定位如何计算进行探讨。     

智能站网络分析装置采集信息建模及其应用研究

为了实现调度端对厂站端二次设备在线监视与分析,提出建立智能变电站网络报文记录分析装置采集信息模型。模型由公共、告警、SV协议、GOOSE协议及MMS协议等逻辑设备组成。从网络报文记录分析装置采集信息的特性分析出发,研究了过程层和站控层网络信息的异常状态形成原因及特征量,将智能变电站二次设备运行状态关键信息整理和抽取,形成暂态数据交换文件和稳态数据交换文件,并上送至调度端,在二次设备可视化状态监视和智能站高级应用功能工程实用化等方面进行研究和探索。