CN104638764A - 配网设备状态智能诊断和检修系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网设备的状态检修技术，特别是一种配网设备状态智能诊断和检修系统，其要点在于，包括标准管理模块、信息收集模块、状态评价模块以及检修策略模块；信息收集模块利用生产管理系统收集来自多个监测系统的反映设备健康状态的信息，状态评价模块评估设备的健康状况，实现运行信息自动采集、设备状态自动评估，最后通过检修策略模块自动生成检修策略。本发明优点在于，引入完全自动化的状态检修流程；从而对状态劣化和趋势不良的设备及时发布状态预警消息，提出检修决策建议，并制定经济合理的检修计划，实现了配网设备状态评估的自动化和检修管理的信息化。

Description

配网设备状态智能诊断和检修系统

技术领域

本发明涉及一种配电网设备的状态检修技术，特别是一种配网设备状态智能诊断和检修系统。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，对能源的巨大需求促进了电力工业的飞速发展，使得电力系统向大容量、超高压和跨区域方向发展。然而，随着系统的容量的增大和电力网规模的扩大，电力设备给人们的生产和现代生活所带来的影响越来越大。为了安全生产，电力设备的检修是不可避免的。长期以来国内多数电力企业均采用定期检修，也叫做计划检修。早在上世纪50年度中国电力工业就从前苏联引进了这种以时间为依据，预先设定检修工作内容和周期的检修制度。在过去的几十年中，这种检修方式在一定程度上起到了防止或延迟主要机械设备故障的作用。随着对系统的稳定经济运行的要求越来越高。电力设备的状态检修就应运而生，与之同步的是一大批在线或离线的设备状态诊断和检修系统的建设，但这些系统仍然停留在手工检测、人工评价的阶段，难以体现状态检修自动、精准、量化的特点，面对当前日益复杂的电网，特别是数量极其庞大的配电网，存在工作量大，精确度低的问题。

而且随着电网的快速发展，电网规模迅速扩大，传统的基于周期的设备定期检修模式已经不能适应国家电网公司发展和电网发展的要求，逐渐暴露出“维修频繁、维护不足、盲目维修”的问题。研究基于当前物联网丰富的应用建设，实现设备状态的在线监测和智能诊断，进而优化检修策略的，正符合当前阶段电网建设的要求。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够实现状态检修自动、精准、量化、符合当前阶段电网建设要求的配网设备状态智能诊断和检修系统。

本发明的目的是通过以下途径来实现的：

配网设备状态智能诊断和检修系统，其要点在于，包括如下组成：

系统包括有标准管理模块、信息收集模块、状态评价模块以及检修策略模块；

首先基于实际运行方式的状态检修设备模型；利用配网建模图形的拓扑分析功能，依据实际运行方式实时分析馈线下属架空、电缆设备的联络关系，自动划分评价设备和下属单元，形成了从评价对象到评价单元、评价状态量、评价部件的4 层设备模型；

标准管理模块提供配网状态检修相关的各类导则、标准与规范，并提供各类导则、标准与规范的管理和查询接口；

信息收集模块从配电网各监测系统收集反映设备健康状态指标的各类数据，包括设备的台帐信息、巡视记录、缺陷记录、故障信息、测温记录、试验记录、不良工况、家族性缺陷、试验、在线监测数据，同时提供查询接口；

状态评价模块中存储有对配网各个设备的量化评分标准，其定期从信息收集模块中提取设备健康状态指标的各类数据，然后根据配网各个设备的量化评分标准对配网的各个设备进行自动计算设备的状态量扣分，根据部件、单元和设备的得分，生成设备状态评价报告，明确设备的状态、检修类别和检修周期，以及注意、异常、严重状态设备的检修时间，然后安照时间进行统计和存储；

检修策略模块提取状态评价模块中配网各个设备的量化评分数据，然后从标准管理模块提取配网状态检修相关的各类导则、标准与规范，并以此为基准自动生成状态检修决策建议，形成配网状态检修综合报告、配网设备状态检修计划，对需要进行检修的设备确定检修时间、检修类别、检修内容。

设备模型的划分是基于现有的配网实际运行状态实时分析馈线的拓扑结构，依据实际运行方式精确划分设备评价和检修单元，从而减小检修停电的影响范围，是对评价对象的一种精细化管理。在实际生产中，评价对象如馈线及其下属评价单元的隶属关系不是一成不变，而是随着动态配网不停变化。系统对检修单元的划分，应越符合网架实际运行状态越好。为做到这一点，系统在添加评价对象时，利用配网建模图形的拓扑分析功能，依据实际运行方式实时分析馈线下属架空、电缆设备的联络关系，引入拓扑分析算法，实现合理的状态检修单元划分。

通过对接多种配网设备在线监测系统，信息收集模块利用生产管理系统收集来自多个监测系统的反映设备健康状态的信息，状态评价模块评估设备的健康状况，实现运行信息自动采集、设备状态自动评估，最后通过检修策略模块自动生成检修策略，引入完全自动化的状态检修流程；从而对状态劣化和趋势不良的设备及时发布状态预警消息，提出检修决策建议，并制定经济合理的检修计划，实现了配网设备状态评估的自动化和检修管理的信息化。

例如：在状态检修工作中，一方面通过对开关、变压器、电缆分别采用超声波探测仪、红外热成像仪、局放测试仪、变压器油化验进行设备状态监测，巡视人员按专业进行周期巡视维护，监测设备是否老化；另一方面，通过精确的在线监测以及日常带电检测等技术获取设备的相关运行信息，结合数理分析算法对设备状态进行量化评价，并以此作为制定检修计划的辅助决策信息，最大限度地减少因设备检修造成的停电时间，延长设备的使用寿命，降低设备的维护成本，实现配电网设备状态检修工作的智能化、自动化和动态化，提高状态检修的及时性与准确性。

本发明可以进一步具体为：

信息收集模块通过集成配电生产管理系统将分散于各个相互独立的监测系统的数据汇总至本系统中，建立与配网设备的匹配关系，整合设备运行信息，将状态监测数据与设备台账、巡视、缺陷数据关联结合。

信息收集是状态检修的基础工作。设备信息管理应统一数据规范、统一报告标准，实行分级管理、动态考核，落实各级设备信息管理责任，逐年做好历史数据的保存和备份，确保设备全寿命周期内状态信息规范、完整和准确。

状态评价模块包括有评价设备管理单元、状态评分单元和状态告警单元，评价设备管理单元中基于4层设备模型，对被管理的设备建立状态评价数据库；状态评分单元提供人工、半自动、全自动3 种设备状态评价方式，自动生成单元评价、设备评价报告、检修报告，所有状态量都有评价依据回溯；状态告警单元根据设备的评分基准，对于实时评分低于评分基准的设备信息进行告警发布。

状态评价是状态检修的核心内容，包括定期评价和动态评价。状态评价依靠合停电试验、带电检测、在线监测等各种技术手段，持续开展设备状态跟踪监视，准确掌握设备运行状态和健康水平。定期评价一般是指特别重要设备1 年一次，重要设备 2 年一次，一般设备 3 年一次。动态评价主要包括新设备首次评价、缺陷评价、不良工况评价、检修评价、特殊时期专项评价等。动态评价应根据设备状况、运行工况、环境条件等因素及时开展，确保设备状态可控、在控。本发明所述的自动评价为动态评价中的一种，由此，状态评价可以实现人工、半自动、全自动3 种状态评价方式。

本发明的要点在于：

1、 利用配网建模图形的拓扑分析功能，依据实际运行方式实时分析馈线下属架空、电缆设备的联络关系，自动划分评价设备和下属单元，确保状态检修单元完整并与实际运行情况相符，将检修停电的影响范围降至最低。

2、 有序整合设备台帐、工程图纸等投运行前信息；巡视、缺陷、试验、故障、异常、停送电记录、带电检测、不良工况、家族缺陷等运行信息；不但提升了数据访问速度，为设备状态评价工作提供完整数据支撑，而且确保所有设备健康水平评价状态量都有源数据可回溯。

3、 引入完全自动化的状态检修流程；从而对状态劣化和趋势不良的设备及时发布状态预警消息，提出检修决策建议，并制定经济合理的检修计划，实现了配网设备状态评估的自动化和检修管理的信息化。

附图说明

图1所示为本发明所述配网设备状态智能诊断和检修系统的架构示意图。

下面结合附图对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

配网设备状态智能诊断和检修系统，包括如下组成：标准管理模块、信息收集模块、状态评价模块以及检修策略模块。

首先基于实际运行方式的状态检修设备模型；利用配网建模图形的拓扑分析功能，依据实际运行方式实时分析馈线下属架空、电缆设备的联络关系，自动划分评价设备和下属单元，形成了从评价对象到评价单元、评价状态量、评价部件的4 层设备模型。

标准管理模块提供配网状态检修相关的各类导则、标准与规范，并提供各类导则、标准与规范的管理和查询接口；

信息收集模块从配电网各监测系统收集反映设备健康状态指标的各类数据，包括设备的台帐信息、巡视记录、缺陷记录、故障信息、测温记录、试验记录、不良工况、家族性缺陷、试验、在线监测数据，同时提供查询接口；

状态评价模块中存储有对配网各个设备的量化评分标准，其定期从信息收集模块中提取设备健康状态指标的各类数据，然后根据配网各个设备的量化评分标准对配网的各个设备进行自动计算设备的状态量扣分，根据部件、单元和设备的得分，生成设备状态评价报告，明确设备的状态、检修类别和检修周期，以及注意、异常、严重状态设备的检修时间，然后安照时间进行统计和存储；

检修策略模块提取状态评价模块中配网各个设备的量化评分数据，然后从标准管理模块提取配网状态检修相关的各类导则、标准与规范，并以此为基准自动生成状态检修决策建议，形成配网状态检修综合报告、配网设备状态检修计划，对需要进行检修的设备确定检修时间、检修类别、检修内容。

配网设备状态智能诊断和检修系统主要实现配网设备状态评价管理和辅助决策功能。基础数据还是由配电生产管理系统提供。系统与配电生产管理系统对接，抽取配电系统已有的设备台帐数据、巡视、缺陷、故障等投运信息和在线监测数据，依据状态评价标准，进行整合和分析。配电系统自身具备了故障定位、温度采集等在线监测数据，同时又接入了用电采集、电压质量监测等第三方监测系统的数据，可有效满足状态检修工作的数据需求。

系统的功能描述如下：

标准管理模块：集中管理和查询配网状态检修相关的各类导则、标准与规范，包括规章制度管理、评价导则、检修导则、家族缺陷标准库、不良工况标准库等标准类数据管理。用于集中管理和查询配网状态检修相关的各类导则、标准与规范。

信息收集模块：通过集成配电生产管理系统将分散于各个相互独立的监测系统的数据汇总至本系统中，建立与配网设备的匹配关系，并进行配电设备状态的智能评价；将状态监测数据与设备台账、巡视、缺陷数据有机结合，方便生产人员整体把握设备运行状态，了解设备检修、故障等关键事件的前后运行状态，形成配电设备检修策略的智能 评估。用于查询评价设备的台帐信息、巡视记录、缺陷记录、故障信息、测温记录、试验记录、家族缺陷、不良工况、在线监测数据等信息。设备信息管理应涵盖设备信息收集、归纳和分析处理全过程。设备信息包括投运前信息、运行信息、检修试验信息、家族缺陷信息等。

状态评价模块：根据状态监测数据和投运信息， 对设备状态量化评估。以系统自动量化评分为主， 人工稽核为辅，根据状态评估结果对检修策略提出决策建议，优化检修时间点、设备范围等多项内容， 支持检修工作的具体实施。实现对配网设备的量化评分。定期评价由每年一次，一般在9月开始，动态评价由生产管理系统业务模块触发。系统或人工根据评价导则评分后，通过班组、工区、地市公司三级评价流程，完成设备状态评价报告。

检修策略模块：利用配电生产管理系统收集来自多个监测系统的反映设备健康状态的信息，评估设备的健康状况，对状态劣化和趋势不良的设备及时发布状态预警消息，提出检修决策建议，在状态评价的基础上，自动生成状态检修决策建议，通过工区生技部、工区、地市公司三级流程编制和审核，形成配网状态检修综合报告、配网设备状态检修计划和三年滚动计划。

系统结合图形建模、拓扑分析，实现对配电网设备及其下属单元依据实际运行方式进行有效的状态评估；整合大量生产数据，实现对状态评价的完备数据支撑； 基于实时运行的在线监测系统，引入全自动的动态评价功能；建立灵活、智能、自动化的状态检修业务平台，并利用数据同步服务平台中间库方式，通过基于CIM 的企业信息服务总线方式与配电生产抢修指挥平台、防灾减灾系统、用电信息系统、视频监控系统等进行数据对接，保障设备运行信息的完整性，可有效满足状态检修工作的数据需求。

系统的软件支持包括：系统基于GPMS 平台，结合图形建模、拓扑分析，实现对配电网设备及其下属单元依据实际运行方式进行有效的状态评估；整合了大量生产数据，实现对状态评价的完备数据支撑；实现人工、半自动、全自动3 种状态评价方式；基于实时运行的在线监测系统，引入全自动的动态评价功能；建立灵活、智能、自动化的状态检修业务平台，使得用户可以直观地了解配网设备真实状态和配网分布情况，提供有力的辅助决策支持。

系统采用J2EE 架构、Flex 图形技术与基于自主知识产权的电力GIS 基础软件平台（包括图形管理平台、图形服务平台）及BASK 快速开发平台（业务构件平台）研发。业务流程管理采用B/S 实现, 与配网自动化系统、用电信息采集平台、状态监测系统等其他生产管理系统进行数据共享、同步。

另外，系统的功能特点如下：

1、 基于实际运行方式的状态检修设备模型。利用配网建模图形的拓扑分析功能，依据实际运行方式实时分析馈线下属架空、电缆设备的联络关系，自动划分评价设备和下属单元，形成了从评价对象到评价单元、评价状态量、评价部件的4 层设备模型， 由运行人员根据状态监测记录进一步测试分析设备的历史表现情况，由资产管理部门进行风险评估，采用风险发生的机率和造成的后果来评估危险等级， 确定相关设备检修或改造的必要性。

2、 与生产业务数据无缝融合。利用各种方式（WebService，Oracle 定时任务等）有序整合设备台账、工程图纸等投运行前信息和巡视、缺陷、试验、故障、异常、停送电记录、带电检测、不良工况、缺陷等运行信息；将状态监测数据与设备台账、巡视、缺陷数据有机结合，方便用户整体把握设备运行状态，了解设备检修、故障等关键事件的前后运行状态，形成配电设备检修策略的智能评估。

3、 智能化的设备健康状态诊断。以国家电网公司发布的《电网设备状态检修技术标准汇编》等系列文件为指导，深入研究实际业务场景和设备评价算法，针对定期评价、专项评价等不同业务场景提供多种设备状态评价方式，建立设备台账及历史维护检修信息和设备的历史表现记录，从而形成检修周期的一般原则，在此基础生，工程师可根据状态监测情况和历年监测数据每年对周期进行调整，可根据系统提示计划巡视检修周期。

4、 基于状态监测的实时状态评价。与用电采集、配电自动化、在线测温等监测系统对接，基于设备状态监测数据，实时分析配网关键设备如配变、电缆等存在的过载、三相不平衡等异常，依据状态评价导则划分异常等级，转化为不良工况，触发系统内置的自动评价功能，生成设备评价报告和检修建议，全过程无需人工干预, 实现真正意义上的状态检修完全自动化, 大大减轻了数据采集、评价的工作量，从本质上提升了状态检修工作的时效性。

5、 灵活、智能、自动化的业务平台。利用模板策略，实现评价分值算法、检修建议生成策略的可配置，保证系统功能的灵活性和适用性；充分利用GPMS 内置的工作流引擎和事务管理平台，实现状态检修工作的办公自动化；实现单元评价报告、设备综合评价报告、年度检修报告等文档数据的自动抽取、自动统计和辅助生成。

系统自投入试运行以来，为配网状态检修提供智能化、信息化的技术支撑，有效指导供电企业的配网状态检修工作，为检修工作安排提供辅助决策建议。系统利用配电生产管理系统中的配网设备参数与运行信息，实时分析馈线拓扑结构，根据实际运行方式精确划分设备评估和检修单元，与状态监测、配网自动化等系统进行集成，通过对设备运行信息的自动采集、配网设备单元评价和整体评价相结合的量化评价方法，实现对设备健康状态的评价。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (3)

1.配网设备状态智能诊断和检修系统，其特征在于，包括如下组成：

标准管理模块、信息收集模块、状态评价模块以及检修策略模块；

首先基于实际运行方式的状态检修设备模型；利用配网建模图形的拓扑分析功能，依据实际运行方式实时分析馈线下属架空、电缆设备的联络关系，自动划分评价设备和下属单元，形成了从评价对象到评价单元、评价状态量、评价部件的4 层设备模型；

标准管理模块提供配网状态检修相关的各类导则、标准与规范，并提供各类导则、标准与规范的管理和查询接口；

信息收集模块从配电网各监测系统收集反映设备健康状态指标的各类数据，包括设备的台帐信息、巡视记录、缺陷记录、故障信息、测温记录、试验记录、不良工况、家族性缺陷、试验、在线监测数据，同时提供查询接口；

状态评价模块中存储有对配网各个设备的量化评分标准，其定期从信息收集模块中提取设备健康状态指标的各类数据，然后根据配网各个设备的量化评分标准对配网的各个设备进行自动计算设备的状态量扣分，根据部件、单元和设备的得分，生成设备状态评价报告，明确设备的状态、检修类别和检修周期，以及注意、异常、严重状态设备的检修时间，然后安照时间进行统计和存储；

检修策略模块提取状态评价模块中配网各个设备的量化评分数据，然后从标准管理模块提取配网状态检修相关的各类导则、标准与规范，并以此为基准自动生成状态检修决策建议，形成配网状态检修综合报告、配网设备状态检修计划，对需要进行检修的设备确定检修时间、检修类别、检修内容。

2.根据权利要求1所述的配网设备状态智能诊断和检修系统，其特征在于，信息收集模块通过集成配电生产管理系统将分散于各个相互独立的监测系统的数据汇总至本系统中，建立与配网设备的匹配关系，整合设备运行信息，将状态监测数据与设备台账、巡视、缺陷数据关联结合。

3.根据权利要求1所述的配网设备状态智能诊断和检修系统，其特征在于，状态评价模块包括有评价设备管理单元、状态评分单元和状态告警单元，评价设备管理单元中基于4层设备模型，对被管理的设备建立状态评价数据库；状态评分单元提供人工、半自动、全自动3 种设备状态评价方式，自动生成单元评价、设备评价报告、检修报告，所有状态量都有评价依据回溯；状态告警单元根据设备的评分基准，对于实时评分低于评分基准的设备信息进行告警发布。