一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法
2023-05-09 14:29:56 2
一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法
【專利摘要】本發明公開了一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，包括：接收變電站一次主設備狀態信息並分類為在線監測數據、離線檢測數據、歷史狀態信息和家族缺陷信息；數據預處理後送入閾值診斷模塊中進行診斷；閾值診斷模塊的診斷結果送入專家診斷模塊；專家診斷模塊對輸入的數據進行診斷，診斷設備的運行狀態並將運行狀態信息形成報文通過第二總線輸入多維信息展示模塊；多維信息展示模塊用於識別報文中設備的狀態信息並分類和顯示。本發明融合在線數據、離線數據、歷史信息、家族缺陷信息對設備運行狀態進行綜合分析判斷，既提高了設備診斷的可靠性，又降低了報文內容傳輸量，降低了對調控系統業務處理容量的需求。
【專利說明】一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法
【【技術領域】】
[0001]本發明屬於電力系統自動化領域，涉及一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法。
【【背景技術】】
[0002]智能電網的建設在我國已逐步上升到國家戰略層面，成為國家經濟發展和能源政策的重要組成部分，也成為未來電網的發展趨勢。作為統一堅強智能電網的重要基礎和支撐，變電站承擔著變換電壓等級、匯集潮流、分配電能、調整電壓等功能，而智能變電站的發展充分體現了智能電網的核心理念和內涵，代表了變電站的先進技術和發展方向。
[0003]智能電網技術的發展也使得變電站運行模式和電網調度模式發生了深刻的變革，變電站運行模式也已由多人值守到少人值守，再逐步過渡到集中控制無人值守模式，調度運行與變電運行也由傳統的相互獨立發展到調控一體化融合，成為電網運行管理的發展趨勢。 [0004]目前電網大運行模式下，變電站主設備運行狀態監控面臨著安全風險突出、建設任務繁重、監控技術薄弱等突出問題和挑戰。如何有效地對變電站主設備運行狀態進行監控，減少運維工作量，緩解人員壓力，提高集中監控工作效能和智能化水平，成為目前變電站智能化建設面臨的重要問題。
[0005]目前，一次主設備狀態信息和調控系統監控信息處於隔離狀態，兩者之間缺乏有效的接口。調控系統的監控信息主要是二次保護信息。二次保護設備發生動作，往往是電網運行參數發生了突然變化，包括一次主設備運行發生嚴重故障導致保護系統的動作。隨著變電站一次設備智能化的發展，一次設備的運行參數監測裝置、保護裝置和設備向集成化方向發展，使其具備自我監測和保護的功能，也為一次主設備的狀態信息引入調控系統提供了必要條件。如何有效地將一次主設備信息與電網的監測保護信息相結合，對設備故障的前期預警和電網的穩定運行都會起到重要的作用。
[0006]一次主設備的狀態信息接入調控系統存在兩個方面的難點:1)目前調控系統中，已經含有百餘變電站中數以萬計設備的二次監控信息，如何將一次設備狀態信息也加入調控中心進行處理，成為系統設計的關鍵技術點；2)目前，一次主設備已經具備在線監測的條件，並積累了大量的運行監測數據，但是這些數據僅限於報警等低效應用，尚缺少數據融合和自動診斷技術，導致監測結果可靠性不高。如果將一次設備海量的原始狀態信息直接接入調控系統，既加重了調控系統設備監控的負荷，影響了系統的可靠性，又無助於對設備運行狀態的準確判斷。
【
【發明內容】
】
[0007]本發明的目的在於提供一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，在一次主設備狀態信息和調控系統之間建立一種有效的接口來解決上述問題，能夠實現一次主設備信息和調控系統中二次保護信息的融合，為變電站輸變電設備運行監控和事故快速處理提供技術支撐。
[0008]為了實現上述目的，本發明採取如下技術方案:
[0009]一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，包括以下步驟:
[0010]設備狀態信息收集器模塊接收變電站一次主設備狀態信息，然後將接收的信息發送到設備狀態信息庫模塊；
[0011]設備狀態信息庫模塊對收到的數據進行歸類，分為在線監測數據、離線檢測數據、歷史狀態信息和家族缺陷信息；
[0012]設備狀態信息庫模塊將歸類好的在線監測數據、離線檢測數據、歷史狀態信息和家族缺陷信息通過第一總線發送到設備診斷評估模塊；設備診斷評估模塊首先將設備狀態信息庫模塊上傳的數據送入數據預處理模塊進行數據預處理，預處理過程首先對數據採用中值濾波算法去噪，之後利用方差分析對數據進行數理統計，求出各在線監測數據和離線檢測數據的置信區間，判斷新採集的各在線監測數據和離線檢測數據是否正常，剔除超出置信區間的在線監測數據和離線檢測數據，將未超出置信區間的在線監測數據和離線檢測數據送入閾值診斷模塊中進行診斷是否超出閾值，閾值診斷模塊中閾值的選取符合國家或行業標準要求；閾值診斷模塊的診斷結果送入專家診斷模塊；專家診斷模塊對輸入的數據進行診斷，診斷設備的運行狀態並將運行狀態信息形成報文通過第二總線輸入多維信息展示模塊；
[0013]多維信息展示模塊包含故障告警分類模塊、故障告警顯示模塊和事故動態回放模塊；故障告警分類模塊用於識別報文中設備的狀態信息並分類，然後將異常及嚴重信息送入故障告警顯示模塊進行顯示，同時送入事故動態回放模塊；事故動態回放模塊用於以圖形的形式動態顯示連鎖式故障的發展過程。
[0014]本發明進一步的改進在於:所述一次主設備包括變壓器、GIS和斷路器。
[0015]本發明進一步的改進在於:設備狀態信息收集器模塊接收變電站一次主設備狀態信息包括設備在線監測數據、人工輸入離線檢測數據、設備的運行歷史和檢修信息，一批設備在一個時期內出現或容易出現的共性的家族缺陷信息。
[0016]本發明進一步的改進在於:報文信息的格式:唯一性標識-狀態信息-故障類型-故障部位。
[0017]本發明進一步的改進在於:變壓器在線監測數據分為油中溶解氣體、繞組溫度、鐵芯接地電流、油中微水、局部放電、套管絕緣、冷卻器和有載分接開關狀態信息；離線數據包括繞組直流電阻、繞組絕緣電阻、吸收比/極化指數、介電響應試驗信息；歷史狀態信息為過去5年中變壓器試驗或監測中出現超標或非正常結果數據；家族缺陷信息記錄同一批設備在一個時期內出現或容易出現的共性的家族缺陷信息。
[0018]本發明進一步的改進在於:專家診斷模塊對輸入的數據進行診斷時，變壓器油中溶解氣體診斷過程:採用模糊集值統計法的Borda法則建立專家系統，將油中溶解氣體的數據送入專家系統進行診斷；最終輸出變壓器評估結果:正常、注意、異常、嚴重，得到變壓器的故障類型:中低溫過熱、高溫過熱、低能放電、高能放電或電熱聯合故障。
[0019]專家診斷模塊對已經發生、正在發生或可能發生的故障進行分析、判斷和預報，明確故障的性質、類型、程度、原因，指出故障發生和發展的趨勢及其後果，判斷一次主設備的健康狀況，並形成報文格式:唯一性標識、故障部位、故障模式、風險程度、狀態信息。該報文通過第二總線周期性報告自評估結果，發送到調控系統的多維信息展示模塊。根據報文信息，多維信息展示模塊對設備狀態進行分類。當一次設備狀態為嚴重或異常時，多維信息展示模塊將對一次設備狀態告警顯示；如果出現事故，可對設備的事故發展過程進行回放。
[0020]所述的多維信息展示模塊接收來自設備診斷評估模塊的報文，根據報文內容對設備告警狀態進行分類，設備展示內容包括設備的一次狀態圖形、相關遙測量表、相關光字監控信息。當出現故障時，可將故障信息動態回放模塊將故障嚴重程度和時間發展順序在接線圖中以動態形式顯示出來，幫助運行人員快速定位故障源，快速處理故障。
[0021]相對於現有技術，本發明具有以下有益效果:
[0022]本發明公開了一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，本發明融合在線數據、離線數據、歷史信息、家族缺陷信息對設備運行狀態進行綜合分析判斷，既提高了設備診斷的可靠性，又降低了報文內容傳輸量，降低了對調控系統業務處理容量的需求。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0023]圖1為變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法示意圖。
[0024]其中:1 一設備狀態信息收集器模塊；2 —設備狀態信息庫模塊；3 —設備診斷評估模塊；4 一多維信息展不模塊；5 —第一總線；6 —第二總線；7 —變壓器；8 — GIS ；9 一斷路器；10 —在線監測數據；11 一離線檢測數據；12 —歷史狀態信息；13 —家族缺陷信息；14 一數據預處理模塊；15 —閾值診斷模塊；16 —專家診斷模塊；17 —故障告警分類模塊；18 —事故告警顯示模塊；19 一事故動態回放模塊。
【【具體實施方式】】
[0025]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述。
[0026]請參閱圖1所示，本發明一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，包括以下步驟:
[0027]設備狀態信息收集器模塊I接收變電站一次主設備狀態信息(如變壓器7、GIS8和斷路器9的信息)。所收集的狀態信息包括設備在線監測數據、人工輸入離線檢測數據、設備的運行歷史和檢修信息，一批設備在一個時期內，出現或容易出現的共性的家族缺陷信息。設備狀態信息收集器模塊I將接收的信息發送到設備狀態信息庫模塊2，設備狀態信息庫模塊2根據狀態信息的特點對收到的數據進行歸類，分為在線監測數據10、離線檢測數據11、歷史狀態信息12、家族缺陷信息13。
[0028]以變壓器7狀態信息為例，變壓器在線監測數據10分為油中溶解氣體、繞組溫度、鐵芯接地電流、油中微水、局部放電、套管絕緣、冷卻器和有載分接開關狀態信息；離線數據11包括繞組直流電阻、繞組絕緣電阻、吸收比/極化指數、介電響應試驗信息；歷史狀態信息12為過去5年中變壓器試驗或監測中出現超標或非正常結果數據；家族缺陷信息13用於記錄同一批設備在一個時期內出現或容易出現的共性的家族缺陷信息。
[0029]設備狀態信息庫模塊2將存儲的在線監測數據10、離線檢測數據11、歷史狀態信息12、家族缺陷信息13通過第一總線5發送到設備診斷評估模塊3。設備診斷評估模塊3首先將設備狀態信息庫模塊2上傳的數據送入數據預處理模塊14進行數據預處理，預處理過程首先對上述數據採用中值濾波算法去噪，之後利用方差分析對數據進行數理統計，求出各在線監測數據10和離線檢測數據11的置信區間，來判斷新採集來的數據是否正常，剔除超出置信區間的數據；最後對已獲得的在線監測數據進行曲線擬合，用擬合曲線的斜率來判斷數據的變化趨勢。
[0030]經過數據預處理模塊14處理後的在線監測數據和離線檢測數據，送入閾值診斷模塊15中進行診斷，閾值診斷模塊15中閾值的選取符合國家或行業標準要求。以油中溶解氣體診斷為例，如果某氣體含氣量或絕對產氣速率超過閾值，則顯示I (超標)，否則為O (未超標)。氣體含量值和產氣速率值的閾值按照IEC和我國電力行業標準執行。其它參數同樣按照相關標準確定閾值。閾值診斷模塊15的診斷結果送入專家診斷模塊16。
[0031]專家診斷模塊16對輸入的數據進行診斷，診斷設備的運行狀態並將運行狀態信息輸入多維信息展示模塊4。以變壓器7專家診斷模型為例，變壓器本體故障類型分為受潮、過熱、放電故障三種大類。繞組直流電阻、繞組絕緣電阻、吸收比/極化指數、介電響應試驗信息反映了受潮故障；繞組溫度、油中溶解氣體、鐵心接地電流反映了過熱故障；油中溶解氣體和局部放電反映了放電故障。診斷過程中多參量數據需要綜合起來進行診斷。例如，在油中溶解氣體診斷過程，採用模糊集值統計法的Borda法則建立專家系統，將油中溶解氣體的數據送入專家系統進行診斷。最終系統輸出變壓器評估結果:正常、注意、異常、嚴重，得到變壓器的故障類型:中低溫過熱(MLT)、高溫過熱(HT)、低能放電(LD)、高能放電(HD)、電熱聯合故障(TD)，並形成報文格式:唯一性標識-狀態信息-故障類型-故障部位。例如:330kV主變00001-異常-高溫過熱故障-鐵心接地。
[0032]該報文通過第二總線6周期性報告自評估結果，發送到調控系統的多維信息展示模塊4。根據報文信息，多維信息展示模塊4包含故障告警分類模塊17，故障告警顯示模塊18，事故動態回放模塊19三部分。故障告警分類模塊17用於識別報文中設備的狀態信息(正常、注意、異常、嚴重)並分類，然後將異常及嚴重信息送入故障告警顯示模塊18進行顯示，同時送入事故動態回放模塊19 ;事故動態回放模塊19用於以圖形的形式動態顯示連鎖式故障的發展過程；事故動態回放模塊19將故障嚴重程度和時間發展順序在接線圖中以動態形式顯示出來，幫助運行人員快速定位故障源，快速處理故障。當收到330kV主變00001-異常-高溫過熱故障-鐵心接地報文時，多維信息展示模塊4將在中「一次設備狀態」欄中對變壓器4狀態告警顯示；如果出現事故，可對設備的事故發展過程在事故動態回放19模塊進行回放。
【權利要求】
1.一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 設備狀態信息收集器模塊(I)接收變電站一次主設備狀態信息，然後將接收的信息發送到設備狀態信息庫模塊(2); 設備狀態信息庫模塊(2)對收到的數據進行歸類，分為在線監測數據、離線檢測數據、歷史狀態信息和家族缺陷信息； 設備狀態信息庫模塊(2)將歸類好的在線監測數據、離線檢測數據、歷史狀態信息和家族缺陷信息通過第一總線(5)發送到設備診斷評估模塊(3);設備診斷評估模塊(3)首先將設備狀態信息庫模塊(2)上傳的數據送入數據預處理模塊(14)進行數據預處理，預處理過程首先對數據採用中值濾波算法去噪，之後利用方差分析對數據進行數理統計，求出各在線監測數據和離線檢測數據的置信區間，判斷新採集的各在線監測數據和離線檢測數據是否正常，剔除超出置信區間的在線監測數據和離線檢測數據，將未超出置信區間的在線監測數據和離線檢測數據送入閾值診斷模塊(15)中進行診斷是否超出閾值，閾值診斷模塊(15)中閾值的選取符合國家或行業標準要求；閾值診斷模塊(15)的診斷結果送入專家診斷模塊(16);專家診斷模塊(16)對輸入的數據進行診斷，診斷設備的運行狀態並將運行狀態信息形成報文通過第二總線(6)輸入多維信息展示模塊(4)； 多維信息展示模塊(4)包含故障告警分類模塊(17)、故障告警顯示模塊(18)和事故動態回放模塊(19);故障告警分類模塊(17)用於識別報文中設備的狀態信息並分類，然後將異常及嚴重信息送入故障告警顯示模塊(18)進行顯示，同時送入事故動態回放模塊(19)；事故動態回放模塊(19)用於以圖形的形式動態顯示連鎖式故障的發展過程。
2.根據權利要求1所述的一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，其特徵在於，所述一次主設備包括變壓器、GIS和斷路器。
3.根據權利要求1所述的一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，其特徵在於，設備狀態信息收集器模塊(I)接收變電站一次主設備狀態信息包括設備在線監測數據、人工輸入離線檢測數據、設備的運行歷史和檢修信息，一批設備在一個時期內出現或容易出現的共性的家族缺陷信息。
4.根據權利要求1所述的一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，其特徵在於，報文信息的格式:唯一性標識-狀態信息-故障類型-故障部位。
5.根據權利要求2所述的一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，其特徵在於，變壓器在線監測數據分為油中溶解氣體、繞組溫度、鐵芯接地電流、油中微水、局部放電、套管絕緣、冷卻器和有載分接開關狀態信息；離線數據包括繞組直流電阻、繞組絕緣電阻、吸收比/極化指數、介電響應試驗信息；歷史狀態信息為過去5年中變壓器試驗或監測中出現超標或非正常結果數據；家族缺陷信息記錄同一批設備在一個時期內出現或容易出現的共性的家族缺陷信息。
6.根據權利要求2所述的一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，其特徵在於，專家診斷模塊(16)對輸入的數據進行診斷時，變壓器油中溶解氣體診斷過程:採用模糊集值統計法的Borda法則建立專家系統，將油中溶解氣體的數據送入專家系統進行診斷；最終輸出變壓器評估結果:正常、注意、異常、嚴重，得到變壓器的故障類型:中低溫過熱(MLT)、高溫過熱(HT)、低能放電(LD)、高能放電(HD)或電熱聯合故障(TD)。
7.根據權利要求1所述的一種變電站一次主設備狀態監測信息接入調控系統的方法，其特徵在於，設備狀態信息收集器模塊(I)、設備狀態信息庫模塊(2)和設備診斷評估模塊(3)設置於變電站處；多維信息展示模塊(4)設置於調控系統處。
【文檔編號】G05B23/02GK104020754SQ201410209182
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】魏賓, 穆海寶, 郝西偉, 張冠軍, 馬龍濤, 鄭昳, 張婷, 張莉 申請人:國家電網公司, 國網陝西省電力公司西安供電公司