一种SF6高压断路器状态评估方法及装置
技术领域
本发明涉及电力技术领域,尤其涉及一种利用基准态分析的SF6高压断路器状态评估方法及装置。
背景技术
高压断路器(或称高压开关)它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流,而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用,可以切断过负荷电流和短路电流,其具有完善的灭弧结构和足够的断流能力。因此,高压断路器是电力系统中重要的电气设备之一,在电网中起保护与控制作用,高压断路器的运行状态将直接影响整个电力系统的稳定性和供电的可靠性。
但是,现有的高压断路器状态评估方法还不够完善。在现有技术中,高压断路器状态评估依据的是相关状态评估导则,即将高压断路器分为本体、操动机构、并联电容和合闸电阻四个部件,并选取能够直接或间接表征部件状态的状态量,依据状态量对部件安全运行的影响程度进行分级。状态量应扣分值由状态量劣化程度和权重共同决定,即状态量应扣分值等于该状态量的基本扣分乘以权重系数,状态量正常时不扣分。
对高压断路器状态评估时,首先依据各部件的总计扣分值和单项扣分值确定部件状态,再根据部件评估结果综合得出断路器整体评估结果。断路器评估结果一般包括正常、注意、异常和严重等状态。由于现有高压断路器状态评估导则中所选取的设备状态量多为现场试验数据量和巡检信息,未考虑设备的运行环境、设计制造信息、运行年限及自然老化等参量,缺乏系统性和综合性,致使其评估与应用效果受到限制,其直观反映是对断路器状态评估不准确,进而容易产生安全隐患。
发明内容
针对目前SF6高压断路器状态评价效果不理想的情况,本发明提出设备“基准态”(Benchmark)分析,在设备状态评价导则的基础上,通过从特征量优选、特征量分析、建立设备老化模型、设备强度模型、电网强度模型,再综合设备老化、设备强度、电网强度三方面进行设备健康度评估,解决设备的状态到底如何,能否正常运行,可能发生的故障率到底有多高等关切问题,使得在缺少现场新的试验或测试数据情况下也能实现对设备的状态的初步分析,实现对设备基本性能由好到坏顺序排列,指导检修决策的目的。
所谓基准态是指设备在电网和环境强度要求下,指定的设备所有规定性能均维持正常运行的状态。本定义有以下方面的涵义:一是“强度要求”包括电网强度和设备所处的环境强度;二是“所有规定性能维持正常运行”包括SF6高压断路器机械性能、电气性能、绝缘性能、附件性能都能维持正常运行;三是前两个条件对基准态来说,缺一不可,互为补充,但设备基准态并不是固定不变的,当强度提高要求到一定程度时,设备部分或所有规定性能并不能维持正常运行,其基准态也会随之而变。该评估方法及装置的总体原理如图1所示。
为解决上述技术问题,本发明提供一种利用基准态分析的SF6高压断路器状态评估方法,包括:
根据SF6高压断路器关键特征量,分别对各SF6高压断路器进行基本性能、设备重要度、机械性能、电气性能、绝缘性能、和附件性能评估;
根据各SF6高压断路器基本性能和设备重要度的评估结果,分别计算对应的各SF6高压断路器的综合性能修正因子;
根据各SF6高压断路器的综合性能修正因子,分别对各SF6高压断路器对应的机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能的评估结果进行修正,获得各SF6高压断路器总体基准态指标;
根据各SF6高压断路器的总体基准态指标,对各SF6高压断路器排序,并依据排序的结果确定需要重点关注的SF6高压断路器及对应的检修策略。
其中,所述SF6高压断路器关键特征量包括但不限于:运行年限、环境因素、在线监测装置、故障缺陷因素、运行因素、时间速度特性曲线、分合闸线圈电流波形、分合闸线圈电压、储能电机电流、开断电流、开断次数、静态回路电阻、动态回路电阻、红外测温、局部放电、SF6气体密度、湿度、绝缘电阻、均压电容器、合闸电阻;
则根据SF6高压断路器关键特征量,分别对各SF6高压断路器进行基本性能、设备重要度进行评估,包括:
根据所述SF6高压断路器关键特征量中的运行年限、环境因素、在线监测装置、故障缺陷因素、运行因素对SF6高压断路器的基本性能进行评估;
根据所述SF6高压断路器关键特征量中的到达难易程度、断路器遮断容量、变电站夏季负载率、变电站重要等级、变电站断路器数量、电压等级、最大负荷、本体更换所需时间、操动机构更换所需时间、并联电容更换所需时间、合闸电阻更换所需时间对SF6高压断路器在电网中的重要度进行评估。
其中,所述根据各SF6高压断路器基本性能和设备重要度的评估结果,分别计算对应的各SF6高压断路器的综合性能修正因子,包括:
设定γ为SF6高压断路器的基本性能,δ为设备重要度;则SF6高压断路器A在δ-γ坐标系中的坐标为(δA,γA),其中0≤δA≤1,0≤γA≤1,SF6高压断路器A的修正因子F为该点(δA,γA)到参考线l0的距离归一化之后为 其中所述参考线l0的方程式为:x+y=0。
其中,对SF6高压断路器进行机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能评估,包括:
对机械性能KJX进行评估,KJX=f(KJX-1,KJX-2-1,KJX-2-2,KJX-2-3,ωJX-1,ωJX-2-1,ωJX-2-2,ωJX-2-3);其中,ωJX-1为时间速度特性的权重系数,取值范围为[0,1];ωJX-2-1、ωJX-2-2、ωJX-2-3分别为故障分闸次数、空载分闸次数、正常分闸次数的权重系数,取值范围为[0,1],三者之和为1;KJX-1为时间速度特性性能指标,KJX-2-1为故障分闸性能指标,KJX-2-2为空载分闸性能指标,KJX-2-3为正常分闸性能指标;KJX-1、KJX-2-1、KJX-2-2和KJX-2-3取值范围为[0,100];
对电气性能KDQ进行评估,KDQ=f(KDQ-1-1,KDQ-1-2,KDQ-2,KDQ-3,KDQ-4-1,KDQ-4-2,ωDQ-1-1,ωDQ-1-2,ωDQ-2,ωDQ-3,ωDQ-4-1,ωDQ-4-2);其中,KDQ-1-1为分合闸线圈电流的性能指标;KDQ-1-2为分合闸线圈电压的性能指标;ωDQ-1-1为分合闸线圈电流的权重系数;ωDQ-1-2为分合闸线圈电压的权重系数,权重系数ωDQ-1-1和ωDQ-1-2取值范围为[0,1],两者之和为1;KDQ-2为储能电机的性能指标;KDQ-3为触头电寿命的性能指标;ωDQ-2为储能电机的权重系数;ωDQ-3为触头电寿命的权重系数;权重系数ωDQ-2和ωDQ-3的取值范围为[0,1];KDQ-4-1为静态回路电阻;KDQ-4-2为动态回路电阻;ωDQ-4-1为静态回路电阻的权重系数;ωDQ-4-2为动态回路电阻的权重系数;权重系数ωDQ-4-1和ωDQ-4-2取值范围为[0,1],两者之和为1;各性能指标取值范围为[0,100];
对绝缘性能KJY进行评估,KJY=f(KJY-1,KJY-2,KJY-3,KJY-4,KJY-5,KJY-6,KJY-7,ωJY-1,ωJY-2,ωJY-3,ωJY-4,ωJY-5,ωJY-6,ωJY-7);其中,ωJY-1、ωJY-2、ωJY-3、ωJY-4、ωJY-5、ωJY-6、ωJY-7分别为局部放电、SF6成分、SF6密度、SF6湿度、一次回路对地绝缘电阻、辅助和控制回路绝缘电阻、储能电机绝缘电阻的权重系数,取值范围均为[0,1];KJY-1、KJY-2、KJY-3、KJY-4、KJY-5、KJY-6、KJY-7分别为局部放电、SF6成分、SF6密度、SF6湿度、一次回路对地绝缘电阻、辅助和控制回路绝缘电阻、储能电机绝缘电阻的性能指标,取值范围为[0,100];
对附件性能KFJ进行评估,KFJ=f(KFJ-1-1,KFJ-1-2,KFJ-1-3,KFJ-1-4,KFJ-2-1,KFJ-2-2,KFJ-2-3,ωFJ-1-1,ωFJ-1-2,ωFJ-1-3,ωFJ-1-4,ωFJ-2-1,ωFJ-2-2,ωFJ-2-3);其中,KFJ-1-1、KFJ-1-2、KFJ-1-3、KFJ-1-4分别为均压电容的介质损耗、电容量、绝缘电阻和温度的性能指标;ωFJ-1-1、ωFJ-1-2、ωFJ-1-3、ωFJ-1-4分别为均压电容的介质损耗、电容量、绝缘电阻和温度的权重系数,权重系数ωFJ-1-1、ωFJ-1-2、ωFJ-1-3、ωFJ-1-4取值范围为[0,1],四者之和为1;KFJ-2-1、KFJ-2-2、KFJ-2-3分别为合闸电阻的投入时间、电阻值、合闸电阻温度的性能指标;ωFJ-2-1、ωFJ-2-2、ωFJ-2-3分别为合闸电阻的投入时间、电阻值、合闸电阻温度的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],三者之和为1;各性能指标取值范围为[0,100]。
其中,所述根据各SF6高压断路器的综合性能修正因子,分别对各SF6高压断路器对应的机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能的评估结果进行修正,获得各SF6高压断路器总体基准态指标,包括:
SF6高压断路器总体基准态指标BI=F*f(BIfactor,W),其中,F为修正因子,BIfactor=(KJX,KDQ,KJY,KFJ)为各分性能指标向量,W=(ωJX,ωDQ,ωJY,ωFJ)为相应的权重向量。
相应的,本发明还提供一种SF6高压断路器状态评估装置,其包括性能评估模块,修正因子计算模块,总基准态指标计算模块和检修策略管理模块;
性能评估模块,用于根据SF6高压断路器关键特征量,分别对各SF6高压断路器进行基本性能、设备重要度、机械性能、电气性能、绝缘性能、和附件性能评估;
修正因子计算模块,用于根据所述性能评估模块评估得出的各SF6高压断路器基本性能和设备重要度的评估结果,分别计算对应的各SF6高压断路器的综合性能修正因子;
总基准态指标计算模块,用于根据所述修正因子计算模块计算得出的各SF6高压断路器的综合性能修正因子,分别对各SF6高压断路器对应的机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能的评估结果进行修正,获得各SF6高压断路器总体基准态指标;
检修策略管理模块,用于根据所述总基准态指标计算模块计算得出的各SF6高压断路器的总体基准态指标,对各SF6高压断路器排序,并依据排序的结果确定需要重点关注的SF6高压断路器及对应的检修策略。
其中,所述性能评估模块包括:
特征量获取单元,用于获取所述SF6高压断路器的关键特征量;所述关键特征量包括但不限于:运行年限、环境因素、在线监测装置、故障缺陷因素、运行因素、时间速度特性曲线、分合闸线圈电流波形、分合闸线圈电压、储能电机电流、开断电流、开断次数、静态回路电阻、动态回路电阻、红外测温、局部放电、SF6气体密度、湿度、绝缘电阻、均压电容器、合闸电阻;
基本性能评估单元,用于根据所述特征量获取单元所获取的所述SF6高压断路器关键特征量中的运行年限、环境因素、在线监测装置、故障缺陷因素、运行因素对SF6高压断路器的基本性能进行评估;
重要度评估单元,用于根据所述特征量获取单元所获取的SF6高压断路器关键特征量中的到达难易程度、断路器遮断容量、变电站夏季负载率、变电站重要等级、变电站断路器数量、电压等级、最大负荷、本体更换所需时间、操动机构更换所需时间、并联电容更换所需时间、合闸电阻更换所需时间对SF6高压断路器在电网中的重要度进行评估。
其中,所述修正因子计算模块包括:
坐标系单元,用于建立δ-γ坐标系和参考线l0;所述γ为SF6高压断路器的基本性能,δ为设备重要度;参考线l0的方程式为:x+y=0;
修正因子计算单元,用于计算SF6高压断路器的修正因子F;SF6高压断路器A在δ-γ坐标系中的坐标为(δA,γA),其中0≤δA≤1,0≤γA≤1,SF6高压断路器A的修正因子F为该点(δA,γA)到参考线l0的距离归一化之后为
其中,所述性能评估模块还包括:
机械性能评估单元,用于对所述SF6高压断路器的机械性能KJX进行评估;KJX=f(KJX-1,KJX-2-1,KJX-2-2,KJX-2-3,ωJX-1,ωJX-2-1,ωJX-2-2,ωJX-2-3);其中,ωJX-1为时间速度特性的权重系数,取值范围为[0,1];ωJX-2-1、ωJX-2-2、ωJX-2-3分别为故障分闸次数、空载分闸次数、正常分闸次数的权重系数,取值范围为[0,1],三者之和为1;KJX-1为时间速度特性性能指标,KJX-2-1为故障分闸性能指标,KJX-2-2为空载分闸性能指标,KJX-2-3为正常分闸性能指标;KJX-1、KJX-2-1、KJX-2-2和KJX-2-3取值范围为[0,100];
电气性能评估单元,用于对所述SF6高压断路器的电气性能KDQ进行评估;KDQ=f(KDQ-1-1,KDQ-1-2,KDQ-2,KDQ-3,KDQ-4-1,KDQ-4-2,ωDQ-1-1,ωDQ-1-2,ωDQ-2,ωDQ-3,ωDQ-4-1,ωDQ-4-2);其中,KDQ-1-1为分合闸线圈电流的性能指标;KDQ-1-2为分合闸线圈电压的性能指标;ωDQ-1-1为分合闸线圈电流的权重系数;ωDQ-1-2为分合闸线圈电压的权重系数,权重系数ωDQ-1-1和ωDQ-1-2取值范围为[0,1],两者之和为1;KDQ-2为储能电机的性能指标;KDQ-3为触头电寿命的性能指标;ωDQ-2为储能电机的权重系数;ωDQ-3为触头电寿命的权重系数;权重系数ωDQ-2和ωDQ-3的取值范围为[0,1];KDQ-4-1为静态回路电阻;KDQ-4-2为动态回路电阻;ωDQ-4-1为静态回路电阻的权重系数;ωDQ-4-2为动态回路电阻的权重系数;权重系数ωDQ-4-1和ωDQ-4-2取值范围为[0,1],两者之和为1;各性能指标取值范围为[0,100];
绝缘性能评估单元,用于对所述SF6高压断路器的绝缘性能KJY进行评估;KJY=f(KJY-1,KJY-2,KJY-3,KJY-4,KJY-5,KJY-6,KJY-7,ωJY-1,ωJY-2,ωJY-3,ωJY-4,ωJY-5,ωJY-6,ωJY-7);其中,ωJY-1、ωJY-2、ωJY-3、ωJY-4、ωJY-5、ωJY-6、ωJY-7分别为局部放电、SF6成分、SF6密度、SF6湿度、一次回路对地绝缘电阻、辅助和控制回路绝缘电阻、储能电机绝缘电阻的权重系数,取值范围均为[0,1];KJY-1、KJY-2、KJY-3、KJY-4、KJY-5、KJY-6、KJY-7分别为局部放电、SF6成分、SF6密度、SF6湿度、一次回路对地绝缘电阻、辅助和控制回路绝缘电阻、储能电机绝缘电阻的性能指标,取值范围为[0,100];
附件性能评估单元,用于对所述SF6高压断路器的附件性能KFJ进行评估;KFJ=f(KFJ-1-1,KFJ-1-2,KFJ-1-3,KFJ-1-4,KFJ-2-1,KFJ-2-2,KFJ-2-3,ωFJ-1-1,ωFJ-1-2,ωFJ-1-3,ωFJ-1-4,ωFJ-2-1,ωFJ-2-2,ωFJ-2-3);其中,KFJ-1-1、KFJ-1-2、KFJ-1-3、KFJ-1-4分别为均压电容的介质损耗、电容量、绝缘电阻和温度的性能指标;ωFJ-1-1、ωFJ-1-2、ωFJ-1-3、ωFJ-1-4分别为均压电容的介质损耗、电容量、绝缘电阻和温度的权重系数,权重系数ωFJ-1-1、ωFJ-1-2、ωFJ-1-3、ωFJ-1-4取值范围为[0,1],四者之和为1;KFJ-2-1、KFJ-2-2、KFJ-2-3分别为合闸电阻的投入时间、电阻值、合闸电阻温度的性能指标;ωFJ-2-1、ωFJ-2-2、ωFJ-2-3分别为合闸电阻的投入时间、电阻值、合闸电阻温度的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],三者之和为1;各性能指标取值范围为[0,100]。
其中,所述总基准态指标计算模块包括:
数据获取单元,用于获取各SF6高压断路器的修正因子F以及各SF6高压断路器对应的机械性能KJX、电气性能KDQ、绝缘性能KJY和附件性能KFJ的评估结果;
指标计算单元,用于根据各SF6高压断路器的修正因子F分别对各SF6高压断路器对应的机械性能KJX、电气性能KDQ、绝缘性能KJY和附件性能KFJ的评估结果进行修正,获得各SF6高压断路器总体基准态指标BI=F*f(BIfactor,W),其中,F为修正因子,BIfactor=(KJX,KDQ,KJY,KFJ)为各分性能指标向量,W=(ωJX,ωDQ,ωJY,ωFJ)为相应的权重向量。
本发明所提供的利用基准态分析的SF6高压断路器状态评估方法及装置,分部件、分性能的综合考虑包括:试验、环境因素、设计、制造、运行、检修记录、电网情况和附件情况等信息,最终得到特征量归类表,建立设备健康档案,实现了设备基准态分析关键特征量的优选。并根据电压等级、运行年限和设备重要度的不同对其进行了差异化分析,同时研究了影响设备老化、设备强度、电网强度的各种因素,并分别建立了相应的关联模型。本发明在综合考虑设备老化、设备强度、电网强度的基础上,建立了设备部件及整体的基准态分析模型,提高了状态评估结果的准确性和可靠性,为检修决策提供了有力的支持和指导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是SF6高压断路器状态评估原理图;
图2是本发明提供的SF6高压断路器状态评估方法第一实施例流程示意图;
图3是本发明提供的SF6高压断路器状态评估方法第二实施例流程示意图;
图4是SF6高压断路器基准态分析二维风险模型的流程图;
图5是本发明提供的SF6高压断路器状态评估装置第一实施例结构示意图;
图6是本发明提供的SF6高压断路器状态评估装置第二实施例结构示意图。
具体实施方式
针对目前SF6高压断路器状态评价效果不理想的情况,本发明提出设备“基准态”(Benchmark)分析,在设备状态评价导则的基础上,通过从特征量优选、特征量分析、建立设备老化模型、设备强度模型、电网强度模型,再综合设备老化、设备强度、电网强度三方面进行设备健康度评估,解决设备的状态到底如何,能否正常运行,可能发生的故障率到底有多高等关切问题,使得在缺少现场新的试验或测试数据情况下也能实现对设备的状态的初步分析,实现对设备基本性能由好到坏顺序排列,指导检修决策的目的。
参见图2,为本发明提供的SF6高压断路器状态评估方法第一实施例流程示意图。如图所示,该SF6高压断路器状态评估方法包括:
步骤S101,根据SF6高压断路器关键特征量,分别对各SF6高压断路器进行基本性能、设备重要度、机械性能、电气性能、绝缘性能、和附件性能评估。
步骤S102,根据各SF6高压断路器基本性能和设备重要度的评估结果,分别计算对应的各SF6高压断路器的综合性能修正因子。
步骤S103,根据各SF6高压断路器的综合性能修正因子,分别对各SF6高压断路器对应的机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能的评估结果进行修正,获得各SF6高压断路器总体基准态指标。
步骤S104,根据各SF6高压断路器的总体基准态指标,对各SF6高压断路器排序,并依据排序的结果确定需要重点关注的SF6高压断路器及对应的检修策略。
参见图3,为本发明提供的利用基准态分析的SF6高压断路器状态评估方法第二实施例流程示意图。在本实施例中,将更为详细的描述该SF6高压断路器状态评估方法各个步骤的具体流程和操作内容。如图3所示,该SF6高压断路器状态评估方法包括:
步骤S201,获取SF6高压断路器关键特征量,所述SF6高压断路器关键特征量包括但不限于:运行年限、环境因素、在线监测装置、故障缺陷因素、运行因素、时间速度特性曲线、分合闸线圈电流波形、分合闸线圈电压、储能电机电流、开断电流、开断次数、静态回路电阻、动态回路电阻、红外测温、局部放电、SF6气体密度和湿度、绝缘电阻、均压电容器、合闸电阻等。表1为SF6高压断路器关键特征量归类表。
表1
步骤S202,根据SF6高压断路器的关键特征量,对SF6高压断路器进行基本性能和设备重要度评估。更为具体的,所述对SF6高压断路器进行基本性能和设备重要度评估包括:根据所述SF6高压断路器关键特征量中的运行年限、环境因素、在线监测装置、故障缺陷因素、运行因素对SF6高压断路器的基本性能进行评估;根据所述SF6高压断路器关键特征量中的到达难易程度、断路器遮断容量、变电站夏季负载率、变电站重要等级、变电站断路器数量、电压等级、最大负荷、本体更换所需时间、操动机构更换所需时间、并联电容更换所需时间、合闸电阻更换所需时间对SF6高压断路器在电网中的重要度进行评估。
步骤S203,根据所述基本性能和设备重要度评估的结果,计算所述SF6高压断路器的综合性能修正因子F。更为具体的,修正因子由基本性能评估结果和设备重要度评估结果构建二维风险模型得到,通过修正因子不仅可以对后面设备的综合性能进行修正,同时还可以根据修正因子的大小排序,挑选出修正因子较大设备进行重点关注。规定参考线l0的方程式为:x+y=0,γ为变压的基本性能,δ为重要度;则某一SF6高压断路器A在在δ-γ坐标系中的坐标为(δA,γA),其中0≤δA≤1,0≤γA≤1,则定义SF6高压断路器A的修正因子F为该点到参考线的距离,即归一化可得 修正因子F越大,则表示设备在日常运行中应该受到更多关注。
步骤S204,依据SF6高压断路器关键特征量,对所述SF6高压断路器进行机械性能评估、电气性能评估、绝缘性能评估和附件性能评估;更为具体的:
对机械性能KJX进行评估,KJX=f(KJX-1,KJX-2-1,KJX-2-2,KJX-2-3,ωJX-1,ωJX-2-1,ωJX-2-2,ωJX-2-3);其中,ωJX-1为时间速度特性的权重系数,取值范围为[0,1];ωJX-2-1、ωJX-2-2、ωJX-2-3分别为故障分闸次数、空载分闸次数、正常分闸次数的权重系数,取值范围为[0,1],三者之和为1;KJX-1为时间速度特性性能指标,KJX-2-1为故障分闸性能指标,KJX-2-2为空载分闸性能指标,KJX-2-3为正常分闸性能指标;各性能指标取值范围为[0,100],分数越高性能越好;
对电气性能KDQ进行评估,KDQ=f(KDQ-1-1,KDQ-1-2,KDQ-2,KDQ-3,KDQ-4-1,KDQ-4-2,ωDQ-1-1,ωDQ-1-2,ωDQ-2,ωDQ-3,ωDQ-4-1,ωDQ-4-2);其中,KDQ-1-1、KDQ-1-2与ωDQ-1-1、ωDQ-1-2分别为分合闸线圈电流和分合闸线圈电压的性能指标及其相应的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],两者之和为1;KDQ-2、KDQ-3与ωDQ-2、ωDQ-3分别为储能电机和触头电寿命的性能指标及其相应的权重系数,权重系数的取值范围为[0,1];KDQ-4-1、KDQ-4-2与ωDQ-4-1、ωDQ-4-2为静态回路电阻和动态回路电阻及其相应的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],两者之和为1;各性能指标取值范围为[0,100],分数越高性能越好;
对绝缘性能KJY进行评估,KJY=f(KJY-1,KJY-2,KJY-3,KJY-4,KJY-5,KJY-6,KJY-7,ωJY-1,ωJY-2,ωJY-3,ωJY-4,ωJY-5,ωJY-6,ωJY-7);其中,ωJY-1、ωJY-2、ωJY-3、ωJY-4、ωJY-5、ωJY-6、ωJY-7分别为局部放电、SF6成分、SF6密度、SF6湿度、一次回路对地绝缘电阻、辅助和控制回路绝缘电阻、储能电机绝缘电阻的权重系数,取值范围均为[0,1];KJY-1、KJY-2、KJY-3、KJY-4、KJY-5、KJY-6、KJY-7为对应于权重系数的性能指标,取值范围为[0,100],分数越高性能越好;
对附件性能KFJ进行评估,KFJ=f(KFJ-1-1,KFJ-1-2,KFJ-1-3,KFJ-1-4,KFJ-2-1,KFJ-2-2,KFJ-2-3,ωFJ-1-1,ωFJ-1-2,ωFJ-1-3,ωFJ-1-4,ωFJ-2-1,ωFJ-2-2,ωFJ-2-3);其中,KFJ-1-1、KFJ-1-2、KFJ-1-3、KFJ-1-4与ωFJ-1-1、ωFJ-1-2、ωFJ-1-3、ωFJ-1-4分别为均压电容的介质损耗、电容量、绝缘电阻和温度及其相应的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],四者之和为1;KFJ-2-1、KFJ-2-2、KFJ-2-3与ωFJ-2-1、ωFJ-2-2、ωFJ-2-3分别为合闸电阻的投入时间、电阻值、温度及其相应的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],三者之和为1;各性能指标取值范围为[0,100],分数越高性能越好。
本领域技术人员可以理解的是,步骤S202、S203和步骤S204之间并无执行顺序上的要求,步骤S202、S203与步骤S204可在步骤S201之后随时执行。同时,在步骤S202、S203和步骤S204均执行完成后,即可执行步骤S205。
步骤S205,根据SF6高压断路器的综合性能修正因子对所述SF6高压断路器对应机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能的评估结果进行修正,获得所述SF6高压断路器总基准态指标。更为具体的,SF6高压断路器总体基准态指标计算流程如图2所示。SF6高压断路器总体基准态指标BI=F*f(BIfactor,W),其中,F为修正因子,BIfactor=(KJX,KDQ,KJY,KFJ)为各分性能指标向量,W=(ωJX,ωDQ,ωJY,ωFJ)为相应的权重向量。设备总体性能指标BI越大,表明设备性能越好,设备状态越健康。设备总体性能指标的二维风险模型如图4。
步骤S206,根据所述SF6高压断路器的总基准态指标对SF6高压断路器进行排序,并依据排序的结果确定需要重点关注的SF6高压断路器及对应的检修策略。设备总体性能指标BI越小,表明对应SF6高压断路器的性能越差,设备状态不健康,出故障的几率较高,对于这种设备需要加强检修和巡视的密度。
本发明所提供的利用基准态分析的SF6高压断路器状态评估方法充分考虑了设计、制造、试验、环境、运行、检修记录、电网等参数信息,实现了设备基准态分析关键特征量的优选,并根据电压等级、运行年限和设备重要度的不同对其进行了差异化分析;同时研究了影响设备老化、设备强度、电网强度的各种因素,并分别建立了相应的关联模型。本发明在综合考虑设备老化、设备强度、电网强度,建立设备组件及整体基准态分析模型,提高了状态评估结果的准确性和可靠性,为检修决策提供了有力的支持和指导。
对应的,本发明还提供一种利用基准态分析的SF6高压断路器状态评估装置,该SF6高压断路器状态评估装置可以实现上述利用基准态分析的SF6高压断路器状态评估方法。
参见图5,为本发明提供的SF6高压断路器状态评估装置第一实施例结构示意图。如图5所示,该装置包括:性能评估模块1,修正因子计算模块2,总基准态指标计算模块3和检修策略管理模块4。
性能评估模块1,用于根据SF6高压断路器关键特征量,分别对各SF6高压断路器进行基本性能、设备重要度、机械性能、电气性能、绝缘性能、和附件性能评估;
修正因子计算模块2,用于根据所述性能评估模块评估得出的各SF6高压断路器基本性能和设备重要度的评估结果,分别计算对应的各SF6高压断路器的综合性能修正因子;
总基准态指标计算模块3,用于根据所述修正因子计算模块计算得出的各SF6高压断路器的综合性能修正因子,分别对各SF6高压断路器对应的机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能的评估结果进行修正,获得各SF6高压断路器总体基准态指标;
检修策略管理模块4,用于根据所述总基准态指标计算模块计算得出的各SF6高压断路器的总体基准态指标,对各SF6高压断路器排序,并依据排序的结果确定需要重点关注的SF6高压断路器及对应的检修策略。
参见图6,为本发明提供的SF6高压断路器状态评估装置第二实施例结构示意图。在本实施例中,将更为详细的描述该SF6高压断路器状态评估装置的结构和各模块的功能。如图6所示,该装置包括:性能评估模块1,修正因子计算模块2,总基准态指标计算模块3和检修策略管理模块4。
更为具体的,性能评估模块1包括:特征量获取单元11、基本性能评估单元12和重要度评估单元13。
特征量获取单元11,用于获取所述SF6高压断路器关键特征量;所述SF6高压断路器关键特征量包括但不限于:运行年限、环境因素、在线监测装置、故障缺陷因素、运行因素、时间速度特性曲线、分合闸线圈电流波形、分合闸线圈电压、储能电机电流、开断电流、开断次数、静态回路电阻、动态回路电阻、红外测温、局部放电、SF6气体密度和湿度、绝缘电阻、均压电容器、合闸电阻等。表1为SF6高压断路器关键特征量归类表。
基本性能评估单元12,用于根据所述SF6高压断路器关键特征量中的运行年限、环境因素、在线监测装置、故障缺陷因素、运行因素对SF6高压断路器的基本性能进行评估;
重要度评估单元13,用于根据所述SF6高压断路器关键特征量中的到达难易程度、断路器遮断容量、变电站夏季负载率、变电站重要等级、变电站断路器数量、电压等级、最大负荷、本体更换所需时间、操动机构更换所需时间、并联电容更换所需时间、合闸电阻更换所需时间对SF6高压断路器在电网中的重要度进行评估。
进一步的,所述性能评估模块1还包括:
机械性能评估单元14,用于对所述SF6高压断路器的机械性能KJX进行评估,KJX=f(KJX-1,KJX-2-1,KJX-2-2,KJX-2-3,ωJX-1,ωJX-2-1,ωJX-2-2,ωJX-2-3);其中,ωJX-1为时间速度特性的权重系数,取值范围为[0,1];ωJX-2-1、ωJX-2-2、ωJX-2-3分别为故障分闸次数、空载分闸次数、正常分闸次数的权重系数,取值范围为[0,1],三者之和为1;KJX-1为时间速度特性性能指标,KJX-2-1为故障分闸性能指标,KJX-2-2为空载分闸性能指标,KJX-2-3为正常分闸性能指标;各性能指标取值范围为[1,3]。
电气性能评估单元15,用于对SF6高压断路器的电气性能KDQ进行评估,KDQ=f(KDQ-1-1,KDQ-1-2,KDQ-2,KDQ-3,KDQ-4-1,KDQ-4-2,ωDQ-1-1,ωDQ-1-2,ωDQ-2,ωDQ-3,ωDQ-4-1,ωDQ-4-2);其中,KDQ-1-1、KDQ-1-2与ωDQ-1-1、ωDQ-1-2分别为分合闸线圈电流和分合闸线圈电压的性能指标及其相应的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],两者之和为1;KDQ-2、KDQ-3与ωDQ-2、ωDQ-3分别为储能电机和触头电寿命的性能指标及其相应的权重系数,权重系数的取值范围为[0,1];KDQ-4-1、KDQ-4-2与ωDQ-4-1、ωDQ-4-2为静态回路电阻和动态回路电阻及其相应的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],两者之和为1;各性能指标取值范围为[0,100],分数越高性能越好。
绝缘性能评估单元16,用于对SF6高压断路器的绝缘性能KJY进行评估,KJY=f(KJY-1,KJY-2,KJY-3,KJY-4,KJY-5,KJY-6,KJY-7,ωJY-1,ωJY-2,ωJY-3,ωJY-4,ωJY-5,ωJY-6,ωJY-7);其中,ωJY-1、ωJY-2、ωJY-3、ωJY-4、ωJY-5、ωJY-6、ωJY-7分别为局部放电、SF6成分、SF6密度、SF6湿度、一次回路对地绝缘电阻、辅助和控制回路绝缘电阻、储能电机绝缘电阻的权重系数,取值范围均为[0,1];KJY-1、KJY-2、KJY-3、KJY-4、KJY-5、KJY-6、KJY-7为对应于权重系数的性能指标,取值范围为[0,100],分数越高性能越好。
附件性能评估单元17,用于对SF6高压断路器的附件性能KFJ进行评估,KFJ=f(KFJ-1-1,KFJ-1-2,KFJ-1-3,KFJ-1-4,KFJ-2-1,KFJ-2-2,KFJ-2-3,ωFJ-1-1,ωFJ-1-2,ωFJ-1-3,ωFJ-1-4,ωFJ-2-1,ωFJ-2-2,ωFJ-2-3);其中,KFJ-1-1、KFJ-1-2、KFJ-1-3、KFJ-1-4与ωFJ-1-1、ωFJ-1-2、ωFJ-1-3、ωFJ-1-4分别为均压电容的介质损耗、电容量、绝缘电阻和温度及其相应的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],四者之和为1;KFJ-2-1、KFJ-2-2、KFJ-2-3与ωFJ-2-1、ωFJ-2-2、ωFJ-2-3分别为合闸电阻的投入时间、电阻值、温度及其相应的权重系数,权重系数取值范围为[0,1],三者之和为1;各性能指标取值范围为[0,100],分数越高性能越好。
修正因子计算模块2包括:坐标系单元21和修正因子计算单元22。
坐标系单元21,用于建立δ-γ坐标系和参考线l0;所述γ为变压的基本性能,δ为设备重要度;参考线l0的方程式为:x+y=0。
修正因子计算单元22,用于计算SF6高压断路器的修正因子F;修正因子由基本性能评估结果和设备重要度评估结果构建二维风险模型得到,通过修正因子不仅可以对后面设备的综合性能进行修正,同时还可以根据修正因子的大小排序,挑选出修正因子较大设备进行重点关注。SF6高压断路器A在δ-γ坐标系中的坐标为(δA,γA),其中0≤δA≤1,0≤γA≤1,则SF6高压断路器A的修正因子F为该点(δA,γA)到参考线l0的距离,归一化之后为 修正因子F越大,则表示设备在日常运行中应该受到更多关注。
总基准态指标计算模块3包括:数据获取单元31和指标计算单元32。
数据获取单元31,用于获取所述SF6高压断路器的综合性能修正因子、所述SF6高压断路器对应机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能的评估结果;
指标计算单元32,用于根据所述SF6高压断路器的综合性能修正因子对所述SF6高压断路器对应机械性能、电气性能、绝缘性能和附件性能的评估结果进行修正,获得所述SF6高压断路器总体基准态指标BI=F*f(BIfactor,W),其中,F为修正因子,BIfactor=(KJX,KDQ,KJY,KFJ)为各分性能指标向量,W=(ωJX,ωDQ,ωJY,ωFJ)为相应的权重向量。设备总体性能指标BI越大,表明设备性能越好,设备状态越健康。
检修策略管理模块4,用于根据所述SF6高压断路器的总基准态指标对SF6高压断路器进行排序,并依据排序的结果选择需要重点关注的SF6高压断路器并选择对应的检修策略。设备总体性能指标BI越小,表明对应SF6高压断路器的性能越差,设备状态不健康,出故障的几率较高,对于这种设备需要加强检修和巡视的密度。
本发明所提供的利用基准态分析的SF6高压断路器状态评估装置充分考虑了设计、制造、试验、环境、运行、检修记录、电网等参数信息,实现了设备基准态分析关键特征量的优选,并根据电压等级、运行年限和设备重要度的不同对其进行了差异化分析;同时研究了影响设备老化、设备强度、电网强度的各种因素,并分别建立了相应的关联模型。本发明在综合考虑设备老化、设备强度、电网强度,建立设备组件及整体基准态分析模型,提高了状态评估结果的准确性和可靠性,为检修决策提供了有力的支持和指导。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory,ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory,RAM)等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。