CN104377814B - 变电站设备诊断方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变电站设备诊断方法与系统，将变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备，并且构建的物理模型，根据变电站中设备的电气连接关系构建变电站网络模型，再整合变电站物理模型和变电站网络模型获得变电站设备模型，最终根据变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。整个过程中，将整个变电站进行良好的层级划分，针对层级划分分别构建各个层级的模型，另外又考虑变电站中各个设备电气连接关系，综合考虑变电站中设备的类型以及电气连接关系，充分考虑变电站中各个设备之间相互影响，兼顾设备物理模型和网络模型，为设备状态分析和故障诊断提供全面的模型数据，能够对变电站设备进行准确诊断。

Description

变电站设备诊断方法与系统

技术领域

本发明涉及变电站检测技术领域，特别是涉及变电站设备诊断方法与系统。

背景技术

在电力电网中，变电站是一个非常关键的组成部分，变电站是否能正常运行直接影响电力电网的正常、安全运行，同时变电站又是一个异常复杂的系统，变电站中包括多种电力设备和线路，影响变电站正常工作的因素有很多，所以为了确保电力电网的安全运行我们需要对变电站中设备进行检测。

目前，在变电站设备检修、状态评估、自诊断分析中，仅是对单个设备进行分析，建立了设备的初步模型，该类模型仅是用于分析单个设备，没有考虑变电站的全体设备，没有分析设备的相互影响。

在实际情况中，变电站各个设备是相互协同工作确保整个变电站正常运行的，所以若采用现有单个设备进行分析、诊断，必然无法真实模拟现实情况，其诊断结果会存在很大的误差，这将严重影响变电站的正常运行。

发明内容

基于此，有必要针对现有变电站设备诊断方式存在较大误差，严重变电站的正常运行的问题，提供一种诊断结果准确的变电站设备诊断方法与系统，确保变电站安全、正常运行。

一种变电站设备诊断方法，包括步骤：

根据公共信息模型对变电站进行层级划分，将所述变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备；

根据变电站层级划分结果，构建变电站物理模型，其中，所述变电站物理模型包括厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型；

获取变电站中各个设备的电气连接关系，根据所述变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型；

整合所述变电站物理模型和所述变电站网络模型，构建变电站设备模型；

根据所述变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。

一种变电站设备诊断系统，包括：

层级划分模块，用于根据公共信息模型对变电站进行层级划分，将所述变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备；

物理模型构建模块，用于根据变电站层级划分结果，构建变电站物理模型，其中，所述变电站物理模型包括厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型；

网络模型构建模块，用于获取变电站中各个设备的电气连接关系，根据所述变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型；

设备模型构建模块，用于整合所述变电站物理模型和所述变电站网络模型，构建变电站设备模型；

诊断模块，用于根据所述变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。

本发明变电站设备诊断方法与系统，将变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备，并且构建的物理模型(厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型)，根据变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型，表征其电气连接关系，再整合变电站物理模型和变电站网络模型获得变电站设备模型，最终根据变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。整个过程中，将整个变电站进行良好的层级划分，针对层级划分分别构建各个层级的模型，即获得变电站的物理模型，另外又考虑变电站中各个设备电气连接关系，综合考虑变电站中设备的类型以及电气连接关系，充分考虑变电站中各个设备之间相互影响，兼顾设备物理模型和网络模型，为设备状态分析和故障诊断提供全面的模型数据，能够对变电站设备进行准确诊断，确保变电站安全、正常运行。

附图说明

图1为本发明变电站设备诊断方法第一个实施例的流程示意图；

图2为本发明变电站设备诊断方法第二个实施例的流程示意图；

图3为本发明变电站设备诊断系统第一个实施例的结构示意图；

图4为本发明变电站设备诊断系统第二个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

为了便于详细解释本发明变电站设备诊断方法与系统，下面将首先介绍下变电中中各个层级模型的基本知识。

厂站模型包括厂站基本属性信息、厂站的量测对象信息，厂站的基本属性信息有变电站的名称、物理位置、描述信息、安全运行天数、电压等级数量。厂站的量测对象包括变电站的大门状态、事故总信号监测、低周减载装置、UPS(UninterruptiblePowerSystem，不间断电源)、火灾监测、视频监控、二次安防。

电压等级包括电压等级基本属性信息和该电压等级下存在的间隔对象，电压等级基本属性包括电压等级、主接线方式、间隔数量等，电压等级模型中只保留了间隔对象的列表，具体详细的信息在间隔模型中描述。

隔模型包括间隔基本属性信息和该间隔内的一次设备，间隔基本属性信息包括间隔名称、安全运行天数，间隔内的一次设备由一次设备模型进行描述。

一次设备模型包括一次设备的基本属性信息和该一次设备配置的二次设备。一次设备有电力变压器、断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、GIS、母线、电容器、电抗器。

如图1所示，一种变电站设备诊断方法，包括步骤：

S100：根据公共信息模型对变电站进行层级划分，将所述变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备。

依据《能量管理系统应用程序接口(EMS-API)第301部分：公共信息模型(CIM)基础》(DL/T890.301-2004)中提到的厂站、电压等级、间隔、一次设备的概念对整个变电站进行层级划分。通俗来说，从包含角度看，自下而上依次为一次设备、间隔、电压等级、厂站，即一次设备中包括多种电力设备、间隔包含多个一次设备、电压等级包括个间隔、厂站包括多个电压等级。厂站指的变电站，有无人值班变电站或变电所、重要变电站、终端变电站、枢纽变电站等类型。电压等级是变电站内的主要电压等级，小规模变电站只有1个电压等级，如110kV变电站，大规模枢纽变电站可能有3个电压等级，如750kV，330kV，110kV。间隔是为了运行维护管理的需要，进行人为划分的。可以理解为在变电站内分成了多个小方格，每个格子中有若干个设备。设备有一次设备和二次设备之分。一次设备是发输变电的设备；二次设备主要是进行保护、测量、监控功能的设备。一次二次设备最大的区别是电压等级不同、体积不同、所在位置不同。二次设备多用24V电压或者48V电压，放在机柜或者屏里面，机柜或屏放在二次设备室内。一次设备的电压等级以kV计，如110kV、500kV，大型的，如电力变压器、GIS开关、母线。

S200：根据变电站层级划分结果，构建变电站物理模型，其中，所述变电站物理模型包括厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型。

正如之前所述，每个层级中都包含有多种电力设备，变电站物理模型包括设备的物理参数，以及设备与间隔、电压等级、厂站的包含关系。

S300：获取变电站中各个设备的电气连接关系，根据所述变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型。

变电站中各个电力设备之间除了有物理连接(用各种线路连接)还有电气连接关系，变电站网络模型即用于表征电力设备之间电气连接关系，其通过开关设备的状态(分合状态，分闸表明断开连接、合闸表明存在电气连接)来分析设备之间的连接关系。

S400：整合所述变电站物理模型和所述变电站网络模型，构建变电站设备模型。

综合考虑整个变电站中，设备种类、设备物理连接关系(线路连接)、电气连接关系，构成一个真实、完整、统一的变电站设备模型，其能够清楚模拟、反馈变电站中各个设备的运行状况，而且是作为一个变电站整体进行反馈，充分考虑各个设备之间的相互影响。

S500：根据所述变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。

由于变电站设备模型是从变电站整体上对变电站设备进行模拟、表征，其能够在一个整体对变电站中各个设备运行情况进行反馈，即能够在整个变电站层面对其中各个设备进行诊断，充分考虑各个设备之间相互影响，能够精准诊断变电站中各个电力设备。

本发明变电站设备诊断方法，将变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备，并且构建的物理模型(厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型)，根据变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型，表征其电气连接关系，再整合变电站物理模型和变电站网络模型获得变电站设备模型，最终根据变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。整个过程中，将整个变电站进行良好的层级划分，针对层级划分分别构建各个层级的模型，即获得变电站的物理模型，另外又考虑变电站中各个设备电气连接关系，综合考虑变电站中设备的类型以及电气连接关系，充分考虑变电站中各个设备之间相互影响，兼顾设备物理模型和网络模型，为设备状态分析和故障诊断提供了全面的模型数据，能够对变电站设备进行准确诊断，确保变电站安全、正常运行。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S400之后还有步骤：

S420：将所述变电站设备模型采用XML文件格式保存。

对构建的变电站设备模型进行保存，有利于数据的安全，避免由于遭受各种意外导致数据丢失，另外也有利于对变电站设备模型进行更新或者二次开发。在本实施例中，选用XML文件格式保存，可以凸显其树状层次结构，以便直观了解整个变电站构成。

在其中一个实施例中，所述根据变电站层级划分结果，构建变电站物理模型具体为：

根据变电站层级划分结果，依次构建厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型。

正如之前所述，厂站、电压等级、间隔和一次设备之间为包含关系，为了物理模型的构建简单、便捷、层次分明，在本是实施例中，参照厂站、电压等级、间隔和一次设备的顺序依次构建厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型。

如图2所示，在其中一个实施例中，步骤S200之后还有步骤：

S220：配置扩展所述变电站物理模型。

变电站物理模型包括厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型，在构建这些物理模型后，需要根据实际变电站设备参数，对各个物理模型进行配置，还可以根据实际情况的需要就行扩展，变电站设备参数可以根据电力设备历史资料查找或者根据电力设备上的铭牌获取。

在其中一个实施例中，所述一次设备包括电力变压器、断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、GIS、母线、电容器和电抗器。

如图3所示，一种变电站设备诊断系统，包括：

层级划分模块100，用于根据公共信息模型对变电站进行层级划分，将所述变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备；

物理模型构建模块200，用于根据变电站层级划分结果，构建变电站物理模型，其中，所述变电站物理模型包括厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型；

网络模型构建模块300，用于获取变电站中各个设备的电气连接关系，根据所述变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型；

设备模型构建模块400，用于整合所述变电站物理模型和所述变电站网络模型，构建变电站设备模型；

诊断模块500，用于根据所述变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。

本发明变电站设备诊断系统，层级划分模块100将变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备，物理模型构建模块200构建的物理模型(厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型)，网络模型构建模块300根据变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型，表征其电气连接关系，设备模型构建模块400整合变电站物理模型和变电站网络模型获得变电站设备模型，诊断模块500根据变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。整个过程中，将整个变电站进行良好的层级划分，针对层级划分分别构建各个层级的模型，即获得变电站的物理模型，另外又考虑变电站中各个设备电气连接关系，综合考虑变电站中设备的类型以及电气连接关系，充分考虑变电站中各个设备之间相互影响，兼顾设备物理模型和网络模型，为设备状态分析和故障诊断提供全面的模型数据，能够对变电站设备进行准确诊断，确保变电站安全、正常运行。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述变电站设备诊断系统还包括：

保存模块600，用于将所述变电站设备模型采用XML文件格式保存。

在其中一个实施例中，物理模型构建模块200具体用于，根据变电站层级划分结果，依次构建厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型。

如图4所示，在其中一个实施例中，所述变电站设备诊断系统还包括：

扩展模块700，用于配置扩展所述变电站物理模型。

在其中一个实施例中，所述一次设备包括电力变压器、断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、GIS、母线、电容器和电抗器。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种变电站设备诊断方法，其特征在于，包括步骤：

根据公共信息模型对变电站进行层级划分，将所述变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备；

根据变电站层级划分结果，构建变电站物理模型，其中，所述变电站物理模型包括厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型；

配置扩展所述变电站物理模型；

获取变电站中各个设备的电气连接关系，根据所述变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型；

整合所述变电站物理模型和所述变电站网络模型，构建变电站设备模型；

根据所述变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。

2.根据权利要求1所述的变电站设备诊断方法，其特征在于，所述整合所述变电站物理模型和所述变电站网络模型，构建变电站设备模型之后还有步骤：

将所述变电站设备模型采用XML文件格式保存。

3.根据权利要求1或2所述的变电站设备诊断方法，其特征在于，所述根据变电站层级划分结果，构建变电站物理模型具体为：

根据变电站层级划分结果，依次构建厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型。

4.根据权利要求1或2所述的变电站设备诊断方法，其特征在于，所述一次设备包括电力变压器、断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、GIS、母线、电容器和电抗器。

5.一种变电站设备诊断系统，其特征在于，包括：

层级划分模块，用于根据公共信息模型对变电站进行层级划分，将所述变电站划分为厂站、电压等级、间隔和一次设备；

物理模型构建模块，用于根据变电站层级划分结果，构建变电站物理模型，其中，所述变电站物理模型包括厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型；

扩展模块，用于配置扩展所述变电站物理模型；

网络模型构建模块，用于获取变电站中各个设备的电气连接关系，根据所述变电站中各个设备的电气连接关系构建变电站网络模型；

设备模型构建模块，用于整合所述变电站物理模型和所述变电站网络模型，构建变电站设备模型；

诊断模块，用于根据所述变电站设备模型，对变电站设备进行诊断。

6.根据权利要求5所述的变电站设备诊断系统，其特征在于，还包括：

保存模块，用于将所述变电站设备模型采用XML文件格式保存。

7.根据权利要求5或6所述的变电站设备诊断系统，其特征在于，物理模型构建模块具体用于，根据变电站层级划分结果，依次构建厂站模型、电压等级模型、间隔模型以及一次设备模型。

8.根据权利要求5或6所述的变电站设备诊断系统，其特征在于，所述一次设备包括电力变压器、断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、GIS、母线、电容器和电抗器。