CN104020754A - 一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，包括：接收变电站一次主设备状态信息并分类为在线监测数据、离线检测数据、历史状态信息和家族缺陷信息；数据预处理后送入阈值诊断模块中进行诊断；阈值诊断模块的诊断结果送入专家诊断模块；专家诊断模块对输入的数据进行诊断，诊断设备的运行状态并将运行状态信息形成报文通过第二总线输入多维信息展示模块；多维信息展示模块用于识别报文中设备的状态信息并分类和显示。本发明融合在线数据、离线数据、历史信息、家族缺陷信息对设备运行状态进行综合分析判断，既提高了设备诊断的可靠性，又降低了报文内容传输量，降低了对调控系统业务处理容量的需求。

Description

一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法

【技术领域】

本发明属于电力系统自动化领域，涉及一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法。 

【背景技术】

智能电网的建设在我国已逐步上升到国家战略层面，成为国家经济发展和能源政策的重要组成部分，也成为未来电网的发展趋势。作为统一坚强智能电网的重要基础和支撑，变电站承担着变换电压等级、汇集潮流、分配电能、调整电压等功能，而智能变电站的发展充分体现了智能电网的核心理念和内涵，代表了变电站的先进技术和发展方向。 

智能电网技术的发展也使得变电站运行模式和电网调度模式发生了深刻的变革，变电站运行模式也已由多人值守到少人值守，再逐步过渡到集中控制无人值守模式，调度运行与变电运行也由传统的相互独立发展到调控一体化融合，成为电网运行管理的发展趋势。 

目前电网大运行模式下，变电站主设备运行状态监控面临着安全风险突出、建设任务繁重、监控技术薄弱等突出问题和挑战。如何有效地对变电站主设备运行状态进行监控，减少运维工作量，缓解人员压力，提高集中监控工作效能和智能化水平，成为目前变电站智能化建设面临的重要问题。 

目前，一次主设备状态信息和调控系统监控信息处于隔离状态，两者之间缺乏有效的接口。调控系统的监控信息主要是二次保护信息。二次保护设备发生动作，往往是电网运行参数发生了突然变化，包括一次主设备运行发生严重故障导致保护系统的动作。随着变电站一次设备智能化的发展，一次设备的运行参数监测装置、保护装置和设备向集成化方向发展，使其具备自我监测和保护的功能，也为一次主设备的状态信息引入调控系统提供了必要条件。如何有效地 将一次主设备信息与电网的监测保护信息相结合，对设备故障的前期预警和电网的稳定运行都会起到重要的作用。 

一次主设备的状态信息接入调控系统存在两个方面的难点：1)目前调控系统中，已经含有百余变电站中数以万计设备的二次监控信息，如何将一次设备状态信息也加入调控中心进行处理，成为系统设计的关键技术点；2)目前，一次主设备已经具备在线监测的条件，并积累了大量的运行监测数据，但是这些数据仅限于报警等低效应用，尚缺少数据融合和自动诊断技术，导致监测结果可靠性不高。如果将一次设备海量的原始状态信息直接接入调控系统，既加重了调控系统设备监控的负荷，影响了系统的可靠性，又无助于对设备运行状态的准确判断。 

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，在一次主设备状态信息和调控系统之间建立一种有效的接口来解决上述问题，能够实现一次主设备信息和调控系统中二次保护信息的融合，为变电站输变电设备运行监控和事故快速处理提供技术支撑。 

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案： 

一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，包括以下步骤： 

设备状态信息收集器模块接收变电站一次主设备状态信息，然后将接收的信息发送到设备状态信息库模块； 

设备状态信息库模块对收到的数据进行归类，分为在线监测数据、离线检测数据、历史状态信息和家族缺陷信息； 

设备状态信息库模块将归类好的在线监测数据、离线检测数据、历史状态信息和家族缺陷信息通过第一总线发送到设备诊断评估模块；设备诊断评估模块首先将设备状态信息库模块上传的数据送入数据预处理模块进行数据预处理，预处理过程首先对数据采用中值滤波算法去 噪，之后利用方差分析对数据进行数理统计，求出各在线监测数据和离线检测数据的置信区间，判断新采集的各在线监测数据和离线检测数据是否正常，剔除超出置信区间的在线监测数据和离线检测数据，将未超出置信区间的在线监测数据和离线检测数据送入阈值诊断模块中进行诊断是否超出阈值，阈值诊断模块中阈值的选取符合国家或行业标准要求；阈值诊断模块的诊断结果送入专家诊断模块；专家诊断模块对输入的数据进行诊断，诊断设备的运行状态并将运行状态信息形成报文通过第二总线输入多维信息展示模块； 

多维信息展示模块包含故障告警分类模块、故障告警显示模块和事故动态回放模块；故障告警分类模块用于识别报文中设备的状态信息并分类，然后将异常及严重信息送入故障告警显示模块进行显示，同时送入事故动态回放模块；事故动态回放模块用于以图形的形式动态显示连锁式故障的发展过程。 

本发明进一步的改进在于：所述一次主设备包括变压器、GIS和断路器。 

本发明进一步的改进在于：设备状态信息收集器模块接收变电站一次主设备状态信息包括设备在线监测数据、人工输入离线检测数据、设备的运行历史和检修信息，一批设备在一个时期内出现或容易出现的共性的家族缺陷信息。 

本发明进一步的改进在于：报文信息的格式：唯一性标识-状态信息-故障类型-故障部位。 

本发明进一步的改进在于：变压器在线监测数据分为油中溶解气体、绕组温度、铁芯接地电流、油中微水、局部放电、套管绝缘、冷却器和有载分接开关状态信息；离线数据包括绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、吸收比/极化指数、介电响应试验信息；历史状态信息为过去5年中变压器试验或监测中出现超标或非正常结果数据；家族缺陷信息记录同一批设备在一个时期内出现或容易出现的共性的家族缺陷信息。 

本发明进一步的改进在于：专家诊断模块对输入的数据进行诊断时，变压器油中溶解气体诊断过程：采用模糊集值统计法的Borda法则建立专家系统，将油中溶解气体的数据送入专 家系统进行诊断；最终输出变压器评估结果：正常、注意、异常、严重，得到变压器的故障类型：中低温过热、高温过热、低能放电、高能放电或电热联合故障。 

专家诊断模块对已经发生、正在发生或可能发生的故障进行分析、判断和预报，明确故障的性质、类型、程度、原因，指出故障发生和发展的趋势及其后果，判断一次主设备的健康状况，并形成报文格式：唯一性标识、故障部位、故障模式、风险程度、状态信息。该报文通过第二总线周期性报告自评估结果，发送到调控系统的多维信息展示模块。根据报文信息，多维信息展示模块对设备状态进行分类。当一次设备状态为严重或异常时，多维信息展示模块将对一次设备状态告警显示；如果出现事故，可对设备的事故发展过程进行回放。 

所述的多维信息展示模块接收来自设备诊断评估模块的报文，根据报文内容对设备告警状态进行分类，设备展示内容包括设备的一次状态图形、相关遥测量表、相关光字监控信息。当出现故障时，可将故障信息动态回放模块将故障严重程度和时间发展顺序在接线图中以动态形式显示出来，帮助运行人员快速定位故障源，快速处理故障。 

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果： 

本发明公开了一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，本发明融合在线数据、离线数据、历史信息、家族缺陷信息对设备运行状态进行综合分析判断，既提高了设备诊断的可靠性，又降低了报文内容传输量，降低了对调控系统业务处理容量的需求。 

【附图说明】

图1为变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法示意图。 

其中：1－设备状态信息收集器模块；2－设备状态信息库模块；3－设备诊断评估模块；4－多维信息展示模块；5－第一总线；6－第二总线；7－变压器；8－GIS；9－断路器；10－在线监测数据；11－离线检测数据；12－历史状态信息；13－家族缺陷信息；14－数据预处理模块；15－阈值诊断模块；16－专家诊断模块；17－故障告警分类模块；18－事故告警显示 模块；19－事故动态回放模块。 

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。 

请参阅图1所示，本发明一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，包括以下步骤： 

设备状态信息收集器模块1接收变电站一次主设备状态信息(如变压器7、GIS8和断路器9的信息)。所收集的状态信息包括设备在线监测数据、人工输入离线检测数据、设备的运行历史和检修信息，一批设备在一个时期内，出现或容易出现的共性的家族缺陷信息。设备状态信息收集器模块1将接收的信息发送到设备状态信息库模块2，设备状态信息库模块2根据状态信息的特点对收到的数据进行归类，分为在线监测数据10、离线检测数据11、历史状态信息12、家族缺陷信息13。 

以变压器7状态信息为例，变压器在线监测数据10分为油中溶解气体、绕组温度、铁芯接地电流、油中微水、局部放电、套管绝缘、冷却器和有载分接开关状态信息；离线数据11包括绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、吸收比/极化指数、介电响应试验信息；历史状态信息12为过去5年中变压器试验或监测中出现超标或非正常结果数据；家族缺陷信息13用于记录同一批设备在一个时期内出现或容易出现的共性的家族缺陷信息。 

设备状态信息库模块2将存储的在线监测数据10、离线检测数据11、历史状态信息12、家族缺陷信息13通过第一总线5发送到设备诊断评估模块3。设备诊断评估模块3首先将设备状态信息库模块2上传的数据送入数据预处理模块14进行数据预处理，预处理过程首先对上述数据采用中值滤波算法去噪，之后利用方差分析对数据进行数理统计，求出各在线监测数据10和离线检测数据11的置信区间，来判断新采集来的数据是否正常，剔除超出置信区间的数据；最后对已获得的在线监测数据进行曲线拟合，用拟合曲线的斜率来判断数据的变化趋势。 

经过数据预处理模块14处理后的在线监测数据和离线检测数据，送入阈值诊断模块15中进行诊断，阈值诊断模块15中阈值的选取符合国家或行业标准要求。以油中溶解气体诊断为例，如果某气体含气量或绝对产气速率超过阈值，则显示1(超标)，否则为0(未超标)。气体含量值和产气速率值的阈值按照IEC和我国电力行业标准执行。其它参数同样按照相关标准确定阈值。阈值诊断模块15的诊断结果送入专家诊断模块16。 

专家诊断模块16对输入的数据进行诊断，诊断设备的运行状态并将运行状态信息输入多维信息展示模块4。以变压器7专家诊断模型为例，变压器本体故障类型分为受潮、过热、放电故障三种大类。绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、吸收比/极化指数、介电响应试验信息反映了受潮故障；绕组温度、油中溶解气体、铁心接地电流反映了过热故障；油中溶解气体和局部放电反映了放电故障。诊断过程中多参量数据需要综合起来进行诊断。例如，在油中溶解气体诊断过程，采用模糊集值统计法的Borda法则建立专家系统，将油中溶解气体的数据送入专家系统进行诊断。最终系统输出变压器评估结果：正常、注意、异常、严重，得到变压器的故障类型：中低温过热(MLT)、高温过热(HT)、低能放电(LD)、高能放电(HD)、电热联合故障(TD)，并形成报文格式：唯一性标识-状态信息-故障类型-故障部位。例如：330kV主变00001-异常-高温过热故障-铁心接地。 

该报文通过第二总线6周期性报告自评估结果，发送到调控系统的多维信息展示模块4。根据报文信息，多维信息展示模块4包含故障告警分类模块17，故障告警显示模块18，事故动态回放模块19三部分。故障告警分类模块17用于识别报文中设备的状态信息(正常、注意、异常、严重)并分类，然后将异常及严重信息送入故障告警显示模块18进行显示，同时送入事故动态回放模块19；事故动态回放模块19用于以图形的形式动态显示连锁式故障的发展过程；事故动态回放模块19将故障严重程度和时间发展顺序在接线图中以动态形式显示出来，帮助运行人员快速定位故障源，快速处理故障。当收到330kV主变00001-异常-高温过热故障 -铁心接地报文时，多维信息展示模块4将在中“一次设备状态”栏中对变压器4状态告警显示；如果出现事故，可对设备的事故发展过程在事故动态回放19模块进行回放。 

Claims (7)

1.一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

设备状态信息收集器模块(1)接收变电站一次主设备状态信息，然后将接收的信息发送到设备状态信息库模块(2)；

设备状态信息库模块(2)对收到的数据进行归类，分为在线监测数据、离线检测数据、历史状态信息和家族缺陷信息；

设备状态信息库模块(2)将归类好的在线监测数据、离线检测数据、历史状态信息和家族缺陷信息通过第一总线(5)发送到设备诊断评估模块(3)；设备诊断评估模块(3)首先将设备状态信息库模块(2)上传的数据送入数据预处理模块(14)进行数据预处理，预处理过程首先对数据采用中值滤波算法去噪，之后利用方差分析对数据进行数理统计，求出各在线监测数据和离线检测数据的置信区间，判断新采集的各在线监测数据和离线检测数据是否正常，剔除超出置信区间的在线监测数据和离线检测数据，将未超出置信区间的在线监测数据和离线检测数据送入阈值诊断模块(15)中进行诊断是否超出阈值，阈值诊断模块(15)中阈值的选取符合国家或行业标准要求；阈值诊断模块(15)的诊断结果送入专家诊断模块(16)；专家诊断模块(16)对输入的数据进行诊断，诊断设备的运行状态并将运行状态信息形成报文通过第二总线(6)输入多维信息展示模块(4)；

多维信息展示模块(4)包含故障告警分类模块(17)、故障告警显示模块(18)和事故动态回放模块(19)；故障告警分类模块(17)用于识别报文中设备的状态信息并分类，然后将异常及严重信息送入故障告警显示模块(18)进行显示，同时送入事故动态回放模块(19)；事故动态回放模块(19)用于以图形的形式动态显示连锁式故障的发展过程。

2.根据权利要求1所述的一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，其特征在于，所述一次主设备包括变压器、GIS和断路器。

3.根据权利要求1所述的一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，其特征在于，设备状态信息收集器模块(1)接收变电站一次主设备状态信息包括设备在线监测数据、人工输入离线检测数据、设备的运行历史和检修信息，一批设备在一个时期内出现或容易出现的共性的家族缺陷信息。

4.根据权利要求1所述的一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，其特征在于，报文信息的格式：唯一性标识-状态信息-故障类型-故障部位。

5.根据权利要求2所述的一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，其特征在于，变压器在线监测数据分为油中溶解气体、绕组温度、铁芯接地电流、油中微水、局部放电、套管绝缘、冷却器和有载分接开关状态信息；离线数据包括绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、吸收比/极化指数、介电响应试验信息；历史状态信息为过去5年中变压器试验或监测中出现超标或非正常结果数据；家族缺陷信息记录同一批设备在一个时期内出现或容易出现的共性的家族缺陷信息。

6.根据权利要求2所述的一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，其特征在于，专家诊断模块(16)对输入的数据进行诊断时，变压器油中溶解气体诊断过程：采用模糊集值统计法的Borda法则建立专家系统，将油中溶解气体的数据送入专家系统进行诊断；最终输出变压器评估结果：正常、注意、异常、严重，得到变压器的故障类型：中低温过热(MLT)、高温过热(HT)、低能放电(LD)、高能放电(HD)或电热联合故障(TD)。

7.根据权利要求1所述的一种变电站一次主设备状态监测信息接入调控系统的方法，其特征在于，设备状态信息收集器模块(1)、设备状态信息库模块(2)和设备诊断评估模块(3)设置于变电站处；多维信息展示模块(4)设置于调控系统处。