一种暂态录波型故障指示器的波形分类新方法，效率高，定位准确( 二 )

2 波形合成存在的主要问题
故障指示器汇集单元将采集到的波形信息传递到配电主站后，配电主站会根据波形数据自动判断故障性质及故障点。因目前故障指示器品种多、产品质量参差不齐，存在误动、误报及误录波等现象，导致配电主站接收到的波形基数大、合格率不高，使配电主站自动识别准确率降低。
因海量异常波形的干扰，配电主站通常会给出错误的判断结果，甚至需要运维人员对波形进行逐个查看、分析是否为符合要求的故障波形，耗时耗力，严重影响配电自动化的及时性和准确性。
通过对现场运行波形和实际现场运维工况的分析，错误波形经常出现的原因主要有如下几种情况：
1）采集单元自身采样问题
因采集单元采用罗氏线圈型电流互感器进行交流采样，当罗氏线圈未完全封闭或长时间工作时可能会导致采样精度不足或者采样错误，导致上送至汇集单元的波形信息错误，无法合成能准确反映实际工况的波形，进而可能会导致主站误判。
2）采集单元与汇集单元的通信问题
汇集单元与采集单元之间以433M微功率无线方式通信，因该频段抗干扰能力差、易受遮挡物影响，安装在恶劣或者信号不好的环境时，会影响采集单元与汇集单元之间的通信效果，导致三相采集单元无法实现同组录波，从而影响上送波形的准确性。
3）汇集单元与主站的通信问题
目前故障指示器与配电主站之间通过GPRS信号传输数据。 GPRS传输的优点在于传输距离远、传输速度快、组网简单，但是受到基站范围的限制，在一些偏远地区、通信能力差的地方信号较弱，存在通信死角，且受到4G模块和GPRS天线的限制，导致一些汇集单元无法将完整的波形信息上送至配电主站。
4）故障指示器本身的问题
假如故障指示器本身存在录波缺陷，因现场环境复杂多变，在频繁录波时会导致设备的波形采集与合成出现问题，错误波形无法满足国网要求。
针对以上波形合成时可能存在的主要问题，本文设计一种波形分类方法并加以实验验证。
3 一种波形分类方法的设计
故障指示器的录波启动条件为电流触发或者电场触发，应实现同组触发，阈值可设。根据国网《暂态录波型故障指示器技术规范》对故障指示器录波条件的要求，可得出符合国网要求的波形应该至少满足如下条件：
1）当线路中电气量变化幅度达到录波启动条件时，三相采集单元同时将采集到的电气信息上送至汇集单元，由汇集单元合成波形上送到配电主站。
2）突变点前应至少记录4个周波，突变点后应至少记录8个周波，而且每个周波的采样点数应≥80 。
3）波形的突变点应超前于录波起始点，且两者的时间差≤20ms 。
4）一个完整的波形文件，应该同时具有一个cfg文件和一个dat文件。 cfg文件主要记录波形的通道配置信息；dat文件记录波形数据信息。
结合上述波形要求和波形合成的主要问题，在大量现场运行波形分析经验的基础上，本文提出一种故障波形分类方法。根据以上要求，将C语言的高效性和Python语言的模块化优势进行有机结合，通过Python的pyComtrade模块提取和分析波形数据，通过C语言编写脚本对波形数据遍历然后快速提取波形中的突变点并进行分析。图2所示为故障波形分类方法设计原理图。

本文插图
图2 故障波形分类方法设计原理图
如图2所示，分类方法主要实现步骤如下：
1）将所有波形放在同一个文件夹下。
2）判断文件组成是否满足要求，如果是，则提取总周波数X、波形总点数Y、波形突变点N和录波起始点P ，否则判断为缺少文件。
3）判断X是否达到12个周波且每周波点数（Y/X）是否达到80 ，如果是，则继续进行，否则判断为采样错误。