[发明专利]一种水电站异常监管系统

权利要求书

1.一种水电站异常监管系统，其特征在于，包括：发电网故障管理模块、水电站监测模块和旁路管理模块；其中，所述发电网故障管理模块，用于：

配置配电终端关联信息：

为每一个配电终端建立有向关联列表，列表里包含所有与本配电终端有馈线连接的相邻配电终端，包括与本配电终端关联的所有前向配电终端、后向配电终端和并行配电终端，其中，所述前向配电终端到本配电终端的馈线电流方向与本配电终端到下一配电终端的馈线电流方向相同，所述后向配电终端到本配电终端的馈线电流方向与本配电终端到下一配电终端的馈线电流方向相反，所述并行配电终端与本配电终端有相同的后向配电终端；

确定全网功率流动方向，对于含有多电源的网络，以任意一个分布式电源为原点，全网功率流动方向为从该原点向全网供电的功率方向；

水利发电网故障恢复：

含分布式电源的水利发电网故障恢复步骤如下：

(1)故障发生后，对故障馈线上的分布式电源，若为非黑启动分布式电源，直接跳开其出口断路器；对于黑启动分布式电源，断开并网断路器，采用断路器接口的孤岛运行模式为当地用户供电；当黑启动分布式电源的容量小于当地用户的负荷功率时，进行甩负荷操作；非故障馈线上的分布式电源可继续保持并网运行；

(2)故障定位之后，搜索失电区域，配电终端接收就地装置的指令，并结合对应的有向关联列表和全网功率流动方向，诊断故障区域，诊断完毕后通知就地装置，就地装置跳开故障周边的所有开关，同时检测操作的结果，若跳闸不成功，则通过和其他就地装置合作，扩大隔离范围，并通过合闭首端出口断路器开关实现故障上游区域恢复供电，同时通过合闭联络开关，恢复故障下游的供电；

其中，馈线每个开关处的就地装置获取电流数据，当线路发生短路时，由就地装置实现短路故障的判断，在线路出口处，就地装置形成一个所述公用跳闸信号，跳开断路器；所有配电终端获取就地装置的故障信息，结合相邻开关的配电终端获取的信息，判断故障位置；就地装置根据配电终端的判断结果将故障两端的开关断开，实现故障区域的隔离，并将隔离结果通知其他就地装置；隔离成功后，就地装置结合闭锁信息，合闭首端开关和联络开关，恢复非故障区的供电；

(3)若网络中还有未恢复区，转步骤(4),否则转步骤(5)；

(4)考虑故障馈线上所有的黑启动分布式电源，对未恢复区搜索恢复路径，若找到,进入多用户孤岛运行模式，否则维持当前的运行状态；

(5)对网络中所有的非黑启动分布式电源进行同期操作，再次并网；在此阶段，继续搜索最优开关策略，如果开关状态有变化，则在并网完成后对开关状态进行调整，否则，保持当前状态；

(6)故障清除后，恢复到故障前的运行方式；

配电终端负荷恢复：

实时监测系统母线频率、电压、有功功率、无功功率以及配电终端运行状态，当出现扰动使系统频率或电压异常到配电终端响应动作值时，配电终端主动响应投入开关；

电能表获取参与主动响应的配电终端容量信息，并针对每条装设投切装置的母线，根据其就地频率、电压、有功功率、无功功率计算负荷恢复灵敏度指标，并将所述容量信息和负荷恢复灵敏度指标上传至协调中心；

不同就地装置实时获取频率、电压、有功、无功等就地状态信息量，计算得到当前的响应负荷优先级；当频率或电压值达到装置动作值的时候，根据不同母线的响应负荷优先级，确定当前工况下需要投入的负荷量；结合配电终端响应信息和负荷恢复灵敏度指标计算优化的负荷恢复量，更新负荷恢复策略；

将优化后的负荷恢复策略下发至各就地装置；就地装置接收指令，更新每轮动作值，经过一定延时后动作投入负荷；

所述水电站监测模块，用于：

数据采集控制，对测量起始时间、测量周期，采集方式进行设置，为用户提供与前端监测仪器进行对话的界面环境；在进行数据采集时，发出测量指令，给监测传感器一个激励信号,监测传感器返回一个频率信号和电阻信号；对频率、电阻、电压、电流和开关量进行测值换算，换算成压力、应变和水位等；

异常诊断监测，将被监测量用测值范围检验和模型检验进行双重检验，根据观测值的分布特性，若监测到出现大偏差观测值则有异常值；提供绘图分析和制表功能，异常数据包括能进行自动化采集入库的观测量和人工观测量；为所述人工观测量通过人工录入接口录入，其中，初始异常数据和计算分析结果，都能够按照规范格式输出到外部设备；

站堤状态监测，通过埋设在站堤内部的仪器，对站堤的应力、应变、裂缝、渗流、渗压及温度等进行观测以计算站堤的径向和拱向应力，利用制作成桥路的半导体电阻在水压力作用下通过压阻效应而输出电量，监测水压的变化；确定横向和纵向位移，横向位移监测是堤基和边坡部位内部的变形，纵向位移监测是堤基和边坡部位外部的变形，根据在站堤周边所获取的波速或射线光强的一维投影数据，重建不同层面上的二维及三维图像；

机组件状态监测，对机组件的电流、电压、振动、摆度、压力、磁场强度进行在线监测，同时对机组件实时的电气、机械、水电性能状态进行在线监测，接收变电站的监测信号、水位信号和机组件温度信号；利用电涡流测量轴承摆动幅度、转速和相位；同时利用电磁感应测量机组件的振动，采集、传输来自传感器的测量信号，提供故障诊断报警和状态分析；通过对运行数据的分析，确定不稳定负荷区的危险运行状态的工况，能够针对机组动平衡、甩负荷、发电机启动与关闭进行辅助测试，优化运行状态；针对定/转子，监测定/转子气压变化，转子的变形和滑动，定子膨胀程度，定/转子的粗糙度和离心度；

数据管理，第一数据库存储直接采集的数据，且仅记录仪器的读数；针对初始数据，按照仪器类型分类组织存储并形成对应的数据表，每张数据表里的内容包括：编号、测量值和观测时间；数据表的数据可写入区块链以避免修改；第二数据库获取第一数据库中的初始数据，并对初始数据进行计算以保存中间和最终结果，第二数据库中的数据可进行删除、添加和修改，以供资料整理和数据分析；

所述旁路管理模块，用于：

通过所述电量系统接口，分析电量数据判断旁路代内容；先访问电量系统数据库中的厂站信息表和测量点信息表，搜索出具有旁路开关的厂站，在确定具有旁路开关的厂站后，再通过査询厂站测量点日电量数据表，搜索旁路开关有电量数据的厂站，在确定旁路代厂站后，通过访问电量数据库数据厂站测量点15min电量数据表进行分析判断；具体包括：

通过获取旁路开关15min电量数据，得出旁路开关运行的具体时间段；将获得的旁路开关运行时间段与同电压等级开关未运行时间段进行匹配，初步得出可能存在的旁代结果；将可能被代的线路开关电量与该线路对侧开关电量进行对比，确定是否存在旁代；若可能被代的是主变压器开关，则通过主变压器中压侧和低压侧电量进行计算，若计算值大于预设的变损损耗率范围则说明发生旁路代。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水利发电网恢复故障，还包括：

如果配电终端检测到前向配电终端有前向过流动作标志，则判断为非故障区，如果配电终端检测到前向配电终端有后向过流保护动作，且未检测到其他配电终端有前向过流保护动作，则判断为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸命令隔离故障，同时向其他配电终端发送开关联调命令；和/或，如果配电终端检测到后向配电终端有后向过流动作标志，则判断为非故障区，如果配电终端检测到后向配电终端有前向过流保护动作，且未检测到其他配电终端有后向过流保护动作，则判断为故障区域，通知就地装置执行开关跳闸命令隔离故障，同时向其他配电终端发送开关联调命令。