本發明涉及電力系統網源設備的數據采集和分析處理領域，特別是一種網源設備在線監測數據離線和在線統一采集和分析處理方法。
背景技術：
電力的發展與國民經濟密切相關，確保大型電網的安全對國民經濟穩定運行有著舉足輕重的影響。大型電網一般由若干臺并列運行的發電機組構成，發電機組與電網運行的安全性與控制性能相互影響、相互制約，而發電機勵磁系統和調速系統是聯系發電機組與電網最重要的紐帶。
發電機組所表現出來的特性既與調速系統和勵磁系統的特點、控制方式、參數設置有關，也與機組自身的結構特點、設備型式、運行參數有關。每一臺發電機組的勵磁系統和調速系統均可以使用一系列的數學模型來進行描述，每一個數學模型中，均有若干個特征參數來表明其特點。
發電機勵磁系統和調速系統作為電網穩定的重要調節設備，保證發電機組向電網提供穩定、快速、經濟的電源。調速系統和勵磁系統作為重要的涉網設備，是網源協調管理的重要對象，準確掌握每一臺并網機組勵磁系統和調速系統的數學模型與特性參數是涉網參數管理的重要組成部分，也是建設堅強、智能電網的基礎性工作之一，是網源協調管理的重要組成。
目前，電網對發電機勵磁系統和調速系統的管理主要通過涉網試驗和技術監督手段，勵磁系統和調速系統對電網變化動態響應性能主要通過離線計算和現場試驗測量手段，缺乏持續監測、在線跟蹤和在線評估的手段和技術，從而無法在線判斷某臺機組勵磁系統和調速系統的異常狀態，無法在線評估勵磁系統在電網振蕩中提供的阻尼性質(是否提供有效的正阻尼)，也無法在線判斷勵磁限制功能動作的正確性，影響電網故障預防和故障響應的實時性，所以加強發電機組勵磁系統和調速系統參數和變量實時管理、動態響應在線判斷勢在必行，而在線監測和評估就是最有效途徑。
技術實現要素：
為解決上述現有技術存在的問題，本發明結合電網公司和發電廠的實際情況和管理要求，提供一種網源在線監測數據離線和在線統一采集和分析處理方法，來實現網源設備在線監測數據離線和在線統一處理，離線評價(事后分析)和實時評價(事中分析)相結合和統一，從而大大提高對電網安全、穩定運行進行監測與評估的水平。
本發明采用的技術方案是：一種網源在線監測數據統一采集和分析處理方法，其包括如下步驟：
通過子站勵磁采集裝置采集發電機勵磁系統在線監測數據，通過子站調速采集裝置采集發電機調速系統在線監測數據；
子站通訊裝置匯集發電機勵磁系統和調速系統在線監測數據，同時生成電網擾動下的離線數據；
子站通訊裝置通過IEC103和IEEE 1344規約將發電機勵磁系統和調速系統在線監測數據和離線數據同時上送給網源在線監測主站系統；
所述的網源在線監測主站系統統一分析處理在線監測動態實時數據和離線數據，實現網源在線監測實時在線分析和事后離線分析。
本發明提供了一種對發電機重要涉網設備調速系統和勵磁系統持續監測、離線分析及在線跟蹤和在線評估的手段和技術。
進一步地，所述的子站勵磁采集裝置以預設的采樣周期對傳感器輸出的系統母線電壓、機端電壓和機端電流、勵磁電壓和勵磁電流進行采樣，得到上述各模擬量的瞬時值；子站勵磁采集裝置基于上述瞬時值計算表征發電機組運行狀態的重要電氣量，包括：系統電壓有效值Usys、機端電壓有效值Ug、定子電流有效值Ig、機組有功功率P、機組無功功率Q、機端電壓頻率fg、系統母線電壓頻率fsys、機組功率因數cosa、勵磁電壓Ufd和勵磁電流Ifd；
子站勵磁采集裝置對機組勵磁系統輸出的控制電壓值uk、電力系統穩定器PSS輸出值Upss和定子電壓參考值Uref進行采樣，得到勵磁系統重要控制量；
子站勵磁采集裝置對勵磁系統輸出的自動/手動運行開關量、PSS投入/退出開關量、勵磁投入/退出開關量、主從調節通道狀態量、滅磁開關位置狀態量、并網開關位置狀態量、勵磁過勵限制狀態量和勵磁低勵限制狀態量進行采樣，得到反映勵磁系統運行狀態的開關量，即勵磁系統狀態量；
子站勵磁采集裝置將上述的機組重要電氣量、勵磁系統重要控制量和狀態量作為在線監測數據，通過光纖傳輸至子站通訊裝置。
更進一步地，所述采樣周期滿足在機端電壓的一個周期內具有相同的采樣次數。
進一步地，所述的子站調速采集裝置以預設的采樣周期對調速系統輸出的重要模擬量進行采樣，包括汽輪機轉速差、機組功率、主汽門壓力、調節級壓力和閥位指令，得到上述反映調速系統狀態的模擬量瞬時值，并基于上述瞬時值計算平均值；子站調速采集裝置對調速系統輸出的一次調頻投入/退出開關量進行采樣，得到反映調速系統一次調頻狀態的開關量，即調速系統狀態量；
子站調速采集裝置將上述的調速系統模擬量和狀態量作為在線監測數據，通過光纖傳輸至子站通訊裝置。
進一步地，通過對系統母線電壓、機端電壓、轉子電壓以及勵磁系統輸出的控制電壓分別進行微分求導計算，同時對勵磁系統輸出的PSS值進行幅值檢測，綜合判斷系統擾動發生情況，判斷計算式如下：
Upss＞Tth，式5
上述各式中，△T為實時檢測的一個時間段，起始和中止時刻分別為t2和t1，即△T＝t2-t1；Us1和Us2分別為t1與t2時刻的系統母線電壓計算值；Ug1和Ug2分別為t1與t2時刻的機端電壓計算值；Uf1和Uf2分別為t1與t2時刻的轉子電壓計算值；Uk1和Uk2分別為t1與t2時刻的控制電壓計算值；Ks、Kg、Kf、Kk分別為系統電壓、機端電壓、轉子電壓以及控制電壓的變化率閥值，Tth為勵磁系統輸出的檢測閥值；
上述電網擾動判斷算法判斷系統擾動發生的條件為：式1或式2成立且式3或式4成立；或式5單獨成立。
進一步地，所述的子站通訊裝置通過調度數據網將在線監測數據和離線數據傳輸給網源在線監測主站系統，網源在線監測主站系統進行數據采集和存儲處理；
子站通訊裝置通過與網源在線監測主站系統建立一個IEC 103通訊通道，上送電網故障擾動波形文件，即記錄離線數據的文件，波形文件采用IEEE Comtrade格式及每秒100幀數據采樣頻度，波形文件記錄電網擾動事件發生前和發生后一段時間內的電網數據信息，包括有功、無功、電壓、電流和頻率數據；前后時間段時間值可以人工設置，單位精確到秒，默認設置值是電網故障擾動發生時刻的前10秒及后10秒電網及發電機運行數據；
同時，子站通訊裝置通過與網源在線監測主站系統建立一個IEEE1344通訊通道，上送在線監測動態實時數據，根據主子站通道帶寬實際情況，采用每秒25幀、50幀或者100幀方式上送。
進一步地，網源在線監測主站系統進行數據采集和存儲處理時，當勵磁、調速系統發生故障，或電網發生擾動時，子站通訊裝置主動上送離線數據，或網源在線監測主站系統人工或者周期召喚離線數據，存放于關系型或者文件型數據庫系統中，作長期保存，供事后作擾動分析處理；網源在線監測主站系統具備人工終止和啟動召喚功能并提供專業的故障錄波分析工具，能分析并展示故障過程中有關電氣量的波形及相應裝置的出口情況；
網源在線監測主站系統實時采集和存儲處理在線監測實時動態數據并將實時動態數據依次提交存儲到時序數據庫中，作長期保存，供在線監測應用查詢和實時分析使用。
進一步地，網源在線監測主站系統統一分析處理在線監測實時動態數據和離線數據時，通過主站離線波形查詢工具，選定任意時間段，召喚和查詢這段時間內的電網擾動波形事件列表，每個擾動事件對應一個波形文件，點擊某一選定擾動事件后自動觸發網源在線監測離線分析程序，進行本次電網擾動事件所涉及的網源設備在線監測評價分析，評價分析結果存放于網源在線監測實時庫離線分析結果表中，分析處理結束后網源在線監測離線分析程序退出運行；
同時，網源在線監測主站系統的網源在線監測實時分析程序作為后臺常駐進程，采用窗口滾動后移取數方式，每1秒周期從時序數據庫中獲取網源設備運行數據，首先采用電網擾動判斷算法進行電網擾動判斷，如果判斷出電網發生擾動則進行在線監測實時評價分析，評價分析結果存放于網源在線監測實時庫在線分析結果表中。
進一步地，所述的網源在線監測離線分析和在線分析，其分析指標包括勵磁系統性能指標和調速系統性能指標兩大類。
更進一步地，所述的勵磁系統性能指標包括：強勵電壓倍數、強勵電流倍數和持續時間、勵磁系統暫態增益、勵磁電壓響應時間、勵磁系統延遲時間、勵磁系統標稱響應、擾動時的機端電壓時域性能、有功振蕩時域性能指標、PSS輸出與有功相位差；
所述的調速系統性能指標包括：一次調頻響應滯后時間、一次調頻穩定時間、一次調頻理論貢獻電量、一次調頻實際貢獻電量、一次調頻效果指標、機組參與一次調頻的調整幅度、調速系統實際速度變動率、一次調頻15s、30s、45s、60s響應率、一次調頻能力預估。
本發明具有的有益效果如下：1)規范了網源在線監測主子站數據采集處理方式和主子站通訊方式，便于此發明的推廣和應用；2)考慮了電網公司和發電企業的實際情況和管理要求，實現了網源設備在線監測數據離線和在線統一處理，離線評價(事后分析)和在線實時評價(事中分析)相結合和統一；3)為進一步提高對電網安全、穩定運行進行監測與評估奠定了基礎。
附圖說明
圖1為本發明的原理圖。
具體實施方式
以下將結合說明書附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。
本發明的具體步驟如下：
1)子站勵磁采集裝置采集發電機勵磁在線監測數據。
子站勵磁采集裝置通過PT、CT以及傳感器以預設的采樣周期對系統母線電壓、機端電壓和機端電流、勵磁電壓和勵磁電流進行采樣，得到上述各模擬量的瞬時值；系統母線電壓和機端電壓通過不同的PT互感器接入勵磁采集裝置，機端電流通過CT互感器接入勵磁采集裝置。
基于上述采樣瞬時值計算表征發電機組運行狀態的重要電氣量，包括：系統電壓有效值Usys、機端電壓有效值Ug、定子電流有效值Ig、機組有功功率P、機組無功功率Q、機端電壓頻率fg、系統母線電壓頻率fsys、機組功率因數cosa、勵磁電壓Ufd和勵磁電流Ifd。
子站勵磁采集裝置接收勵磁調節系統輸出的表征內部控制量的4-20mA或0-5V或0-10V信號，包括控制電壓值uk、電力系統穩定器PSS輸出值Upss、定子電壓參考值Uref；對上述各控制模擬量進行采樣得到各模擬量的瞬時值；
子站勵磁采集裝置接入表征勵磁系統自動/手動運行開關量硬接點、PSS投入/退出開關量硬接點、勵磁投入/退出開關量硬接點、主從調節通道狀態量硬接點、滅磁開關位置狀態量硬接點、并網開關位置狀態量硬接點、勵磁過勵限制狀態量硬接點、勵磁低勵限制狀態量硬接點，得到反映勵磁系統運行狀態的開關量。子站勵磁采集裝置也可通過與勵磁調節系統的通訊(如RS485串口、光纖或網口)獲取勵磁系統上述狀態量。
2)子站調速采集裝置采集發電機調速在線監測數據。
子站調速采集裝置接收機組調速系統輸出的表征調速控制模擬量的4-20mA或0-5V或0-10V信號，以預設的采樣周期進行采樣。采集量包括汽輪機轉速差、機組功率、主汽門壓力、調節級壓力、閥位指令，得到上述反映調速系統狀態的模擬量瞬時值，并基于上述采樣值計算平均值；
子站調速采集裝置接入表征調速系統輸出的一次調頻投入/退出開關量硬接點，得到反映調速系統一次調頻狀態的開關量。子站調速集裝置也可通過與機組調速系統的通訊(如RS485串口)獲取調速系統上述狀態量。
3)子站通訊管理機通過對系統母線電壓、機端電壓、轉子電壓以及勵磁調節輸出控制電壓分別進行微分求導計算，同時對勵磁調節輸出的PSS值進行幅值檢測，綜合判斷系統擾動發生，并生成錄波文件。
子站通訊管理機通過對系統母線電壓、機端電壓、轉子電壓以及勵磁調節輸出控制電壓分別進行微分求導計算，同時對勵磁調節輸出的PSS值進行幅值檢測，綜合判斷系統擾動發生。判斷計算式如下：
Upss＞Tth 式5
判斷擾動發生條件為：式1或式2成立且式3或式4成立；或式5成立。上述條件滿足則判斷系統發生擾動。
其中：△T為實時檢測的一個時間段，起始和中止時刻分別為t2和t1，即△T＝t2-t1。Us1和Us2分別為t1與t2時刻的系統電壓計算值；Ug1和Ug2分別為t1與t2時刻的機端電壓計算值；Uf1和Uf2分別為t1與t2時刻的轉子電壓計算值；Uk1和Uk2分別為t1與t2時刻的調節控制電壓計算值。Ks、Kg、Kf、Kk分別為系統電壓、機端電壓、轉子電壓以及調節控制電壓的變化率閥值，Tth為勵磁調節輸出的檢測閥值。
例如預設實時檢測時間段△T可設為100ms，通訊管理機以當前中斷時刻作為t2時刻，以(t2-100ms)作為t1時刻。通訊管理機計算此時間段△T內的系統電壓、機端電壓、轉子電壓、控制電壓的微分變化率。同時判斷勵磁調節輸出的PSS值Upss是否大于檢測閥值。當式1或式2成立且式3或式4成立；或式5成立。上述條件滿足則判斷系統發生擾動。
當判斷系統擾動發生，置位系統擾動標志，同時生成擾動波形文件。錄波文件記錄擾動發生前5秒和后25秒的在線監測數據，包含上述采集單元傳送至通訊主機的所有模擬量和狀態量，全面記錄擾動發生過程的機組運行狀態。擾動波形文件形成期間若有新的條件觸發錄波，則從觸發時刻延后10秒繼續記錄監測數據。
子站通訊裝置通過與主站建立一個IEC 103通訊通道上送電網故障擾動波形文件(離線數據)，波形文件采用IEEE Comtrade格式及每秒100幀數據采樣頻度，波形文件記錄了電網擾動事件發生前和發生后一段時間內的電網數據信息，包括有功、無功、電壓、電流、頻率等數據，前后時間段時間值可以人工設置，單位精確到秒，默認設置值是電網故障擾動發生時刻的前10秒及后10秒電網及發電機運行數據；
同時，子站通訊裝置通過與主站建立一個IEEE1344通訊通道上送網源在線監測動態實時數據，根據主子站通道帶寬實際情況，可以采用每秒25幀、50幀或者100幀方式上送在線監測動態實時數據。
4)主站系統進行網源在線監測離線和動態數據統一采集和存儲處理。
主站系統網源103scada程序和1344scada程序為常駐進程，負責離線數據和在線實時數據的采集和處理。
NR》103scada程序說明
103scada程序通過共享內存管道的方式和網絡103規約數據采集模塊交互，處理103網絡報文，并將網絡報文解析成不同類型有實際意義的數據。
基本功能如下：
a)將獲取的數據匯總處理，包括對量測數據進行工程值計算、有效性檢查、檢測狀態量變化并啟動相應的處理過程等。
b)能對各通訊主機告警信息分類保存，能解析參數定值數據，具備對錄波數據進行數據格式轉換的功能。
c)具備海量信息處理機制，當發生大面積系統事故時，應能準確、迅速地接收同時上送的大量故障信息，不能造成信息阻塞而導致信息丟失，確保系統不會崩潰、死機。
當勵磁、調速發生故障，或電網發生擾動時，103scada程序負責子站通訊裝置主動上送離線錄波數據的采集和處理，主站系統也可以人工或者周期召喚離線錄波數據，離線波形文件通過SQL商用庫接口存放于關系型或者存放于文件型數據庫系統中，作長期保存，供事后作擾動分析處理。主站系統具備人工終止和啟動召喚功能并提供專業的故障錄波分析工具，可分析并展示故障過程中有關電氣量的波形及相應裝置的出口情況。
NR》1344scada程序說明
1344scada程序基于在線監測動態數據，實現對機組的實時動態監測，對機組運行方式、工作狀態、狀態參數等實時監測和報警，對關鍵指標以圖表等形式反映變化情況，讓使用者能看到動態信息的變化情況，了解機組當前運行狀態。
動態數據處理模塊主要包括以下幾個功能：
a)動態數據采集、存儲及運行量監視
b)機組運行狀態監視
c)電壓過程監視與預警
d)頻率特征分析與越限預警
1344scada實時采集和處理網源在線監測實時動態數據并將實時動態數據依次提交存儲到時序數據庫中，作長期保存，供在線監測應用查詢和實時分析使用。
5)主站系統告警處理：主站系統可以調用軟件平臺提供的告警服務。告警服務進程是一個常駐進程，當它接收到各個應用發送的告警報文之后，就根據其告警類型得到相應的告警行為，然后在告警行為定義中尋找這個行為包含的告警動作，最后發消息給每臺機器上的告警客戶端。告警可根據不同的需要分為不同的類型，告警類型可分為一般事件、故障動作、故障錄波、操作記錄等。提供多種告警手段，包括實時告警窗提示、畫面閃爍告警、事故推畫面、語音報警、音響報警等。用戶可以通過告警定義界面選擇不同告警類型對應的告警行為和告警方式。
告警事件類型包括：
●勵磁AVR故障類事件
●勵磁AVR告警類事件
●勵磁AVR限制類事件
●勵磁AVR運行狀態
●調速系統運行狀態
●監測系統異常信息
6)主站進行網源在線監測離線和動態統一分析處理：
主站離線分析調用主站離線波形查詢人機工具，可以選定任意時間段，召喚和查詢到這段時間內的電網擾動波形事件列表，每個擾動事件對應一個離線波形文件，點擊某一選定擾動事件后自動觸發網源在線監測離線分析程序，進行本次電網擾動事件所涉及的網源設備在線監測評價分析，評價分析結果存放于網源在線監測實時庫離線分析結果表中，分析處理結束后網源在線監測離線分析程序退出運行。
同時，主站系統網源在線監測實時分析程序作為后臺常駐進程，采用窗口滾動后移取數方式，每1秒周期從時序數據庫中獲取網源設備運行數據，首先采用公式1-5所述的電網擾動判斷算法進行電網擾動判斷，如果判斷出電網發生擾動則進行在線監測實時評價分析，評價分析結果存放于網源在線監測實時庫在線分析結果表中。
網源在線監測離線分析和在線分析，其分析指標包括勵磁系統性能指標和調速系統性能指標兩大類。勵磁系統性能指標包括：強勵電壓倍數、強勵電流倍數和持續時間、勵磁系統暫態增益、勵磁電壓響應時間、勵磁系統延遲時間、勵磁系統標稱響應、擾動時的機端電壓時域性能、有功振蕩時域性能指標、PSS輸出與有功相位差等。調速系統性能指標包括：一次調頻響應滯后時間、一次調頻穩定時間、一次調頻理論貢獻電量、一次調頻實際貢獻電量、一次調頻效果指標、機組參與一次調頻的調整幅度、調速系統實際速度變動率、一次調頻15s、30s、45s、60s響應率、一次調頻能力預估等。
分析的結果可以通過多種途徑進行展示：
●二維表格、柱狀圖、餅圖、棒圖、廠站單線圖
●曲線方式
●分析簡報方式
●報表方式
以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍之內。