电力系统故障数据管理与分析
发布时间：2020-06-29 06:33
【摘要】：电能作为国家支柱型能源产业一直以来都是关系国家经济发展、国民生活质量的重要因素,能否提供一个安全、稳定、可靠的电力能源输出将关系到能否在日益发展的社会环境中发挥中流砥柱的作用。因此,保证电力系统的安全稳定运行,有着非常重要的经济效益和社会效益。本文的研究方向:对电力系故障数据进行归类统一,并对其进行挖掘、分析,达到故障发生时能快速鉴别,以便快速处理故障;故障发生前做到高危设备预警,以便防患于未然。具体从以下几个方面展开研究:根据电力系统的现有设备情况进行升级,提出建立起一次设备与二次设备相连接的新型方法;通过数学及物理学角度把提取到的故障暂态分量进行分析,建立了故障数据计算分析库,与以往的分散式保护进行对比,指出了集中式整定、分布式运算的方向。通过规范历史沉淀信息使其变为统一格式的数据,并比较现有的几种数据库类型选择了基于No SQL技术的Mongo DB作为数据转换和存储的数据仓库。因为目前数据种类繁多的现状不可更改,本文遵从ETL思想,整合不同的故障数据,建立以COMTRADE格式为标准的故障数据库,用以对故障数据进行存储及调用。实现了标准化的数据管理功能,极大的方便了电力系统故障类型的判别。对电力系统故障数据的分析方法是基于Map Reduce的数据分析系统的整体架构,研究FCM聚类算法在电力系统故障分析领域的应用方式,使用了模糊聚类的算法来进行故障设备信息的聚类,极大的提高了系统的响应速度,对高危设备的分析效果较好,应用于实际工作中可十分明显的减少不必要的劳动量。根据现场需求,采用C/S架构,由Java语言编写,使用Netty作为通信框架,使用Google的Protobuf进行传输对象序列化,使用Swing作为显示层,使用Maven作为版本控制器,使用JSCI进行分析结果的绘制,并基于Java语言本身,给出了实现方式上的优化。完成了电力故障模拟系统的开发,通过人工设定故障状态验证故障分类功能的测试,并进行了带网实验,在现场的实际工作中验证了系统功能的可行性与准确性。对原有运行方式与本系统应用后运行方式在处理同样问题及情况时作了对比分析。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM711;TP311.52
【图文】：
从早期的机械常规继电器——油墨式故障波形记录装置，到第二代的机械——光学式故障波形记录器（目前已经基本淘汰），再到现在第三代继电保护装置实现了微型计算机数字化架构，在功能上有了长足的进步，可靠性增强的同时智能化功能也有所提高，增大了存储数据的容量，不只异常动作时间、故障种类判断、故障设备信息和动作情况按时间排序存储，对长距离的大量数据的主机与后台机传输分析等几个方面也有了质的飞跃[10]。现阶段，电网中保护装置及故障波形记录器电力系统中主要采用第三代故障波形记录器[11]。目前保护设备各类数据与网络的联系方式图——保护装置联网示意(见图 1-1)，由设在国网总部、省级电力分公司、地市级供电公司、地区级调度控制中心的系统主站和各个管辖的运维站构成。当发生设备故障导致保护装置动作时，调控中心的主站机即变成了一个单方向的数据量收集系统，只会将所有上报的数据不加以区分的提供给运维人员，而在这种情形下要求运维人员能够快速、准确的对故障类型进行区分及判定并不是一件容易的事[12]。因此，升级现有调控中心的自动化能力，将对发生故障时的电网智能分析和帮助电力系统运维人员恢复故障设备供电提供一个可靠的决策依据，其具有重大的意义和现场实用价值。
图 1-2 智能化电网和传统电网之间的区别示意图目前，建立一个面向全局智能电网的智能化电力系统数据管理与分析软件已经是势在必行，如何能使该软件涵盖面更广泛，跨专业融合度更高，同时保持其可靠性与灵敏性将是此系统的研究重点。此系统将是一个重要的支撑平台，用以帮助运行人员更加及时和详细的掌握电网的运行状况，不仅可以在第一时间发现电网运行事故，更可将原来事故发生后被动的处理事故转变为主动的发现事故隐患，在增强了电力系统运行安全性和自动化系统可靠性的同时也减轻了一线运行人员工作压力。如何智能化的区分故障数据是整个电力系统故障数据管理中的关键环节。其方法主要是通过不同时期，不同状态下电网稳态运行与暂态突变的变化量不同来进行判断，具体方法下文会做详细介绍。从另外一个角度看，通过对电力系统故障数据的统计和分析也将为事故处理预案的建立和完善起到积极的作用，为进一步提高电力调度智能化也提供了重要依据。如何在保证电网运行稳定性和供电可靠性的同时保证电网安全运行，这也是智能电网要解决的主要问题之一。所谓电网的可靠性运行，是指在高度耦合的电网运行状态下要有可靠的统一调度，即便发生某一局部故障也应该及时对故障进行隔离，不至于导致
本文编号：2733545
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM711;TP311.52
【图文】：
从早期的机械常规继电器——油墨式故障波形记录装置，到第二代的机械——光学式故障波形记录器（目前已经基本淘汰），再到现在第三代继电保护装置实现了微型计算机数字化架构，在功能上有了长足的进步，可靠性增强的同时智能化功能也有所提高，增大了存储数据的容量，不只异常动作时间、故障种类判断、故障设备信息和动作情况按时间排序存储，对长距离的大量数据的主机与后台机传输分析等几个方面也有了质的飞跃[10]。现阶段，电网中保护装置及故障波形记录器电力系统中主要采用第三代故障波形记录器[11]。目前保护设备各类数据与网络的联系方式图——保护装置联网示意(见图 1-1)，由设在国网总部、省级电力分公司、地市级供电公司、地区级调度控制中心的系统主站和各个管辖的运维站构成。当发生设备故障导致保护装置动作时，调控中心的主站机即变成了一个单方向的数据量收集系统，只会将所有上报的数据不加以区分的提供给运维人员，而在这种情形下要求运维人员能够快速、准确的对故障类型进行区分及判定并不是一件容易的事[12]。因此，升级现有调控中心的自动化能力，将对发生故障时的电网智能分析和帮助电力系统运维人员恢复故障设备供电提供一个可靠的决策依据，其具有重大的意义和现场实用价值。
图 1-2 智能化电网和传统电网之间的区别示意图目前，建立一个面向全局智能电网的智能化电力系统数据管理与分析软件已经是势在必行，如何能使该软件涵盖面更广泛，跨专业融合度更高，同时保持其可靠性与灵敏性将是此系统的研究重点。此系统将是一个重要的支撑平台，用以帮助运行人员更加及时和详细的掌握电网的运行状况，不仅可以在第一时间发现电网运行事故，更可将原来事故发生后被动的处理事故转变为主动的发现事故隐患，在增强了电力系统运行安全性和自动化系统可靠性的同时也减轻了一线运行人员工作压力。如何智能化的区分故障数据是整个电力系统故障数据管理中的关键环节。其方法主要是通过不同时期，不同状态下电网稳态运行与暂态突变的变化量不同来进行判断，具体方法下文会做详细介绍。从另外一个角度看，通过对电力系统故障数据的统计和分析也将为事故处理预案的建立和完善起到积极的作用，为进一步提高电力调度智能化也提供了重要依据。如何在保证电网运行稳定性和供电可靠性的同时保证电网安全运行，这也是智能电网要解决的主要问题之一。所谓电网的可靠性运行，是指在高度耦合的电网运行状态下要有可靠的统一调度，即便发生某一局部故障也应该及时对故障进行隔离，不至于导致
【参考文献】
相关期刊论文 前7条
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2 李忠旭;;智能电网信息系统体系结构研究[J];电子世界;2013年22期
3 宋亚奇;周国亮;朱永利;;智能电网大数据处理技术现状与挑战[J];电网技术;2013年04期
4 叶志强;刘晨鸣;王一梅;;基于Hadoop开源框架的视频内容分发平台研究[J];广播电视信息;2013年03期
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本文编号：2733545
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