CN106372735B - 一种继电保护状态评估方法 - Google Patents

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Abstract

一种继电保护设备状态评估方法，将继电保护设备信息传送到保护故障信息主站系统，在保护故障信息主站系统中设置量测量、状态量等继电保护正常运行数据检验标准值，基于保护设备实时运行信息识别保护运行的非正常情况，利用保护故障信息主站系统中收集的大量二次设备冗余量测信息，对各二次回路的量测量和状态量信息进行同源数据的校核，发现二次回路以及对应的二次设备组件的隐藏故障，利用保护设备自诊断技术，对保护故障信息主站系统中收集的继电保护元器件自检告警信息，判断出引起继电保护告警的具体原因，结合实时运行信息及历史数据，实现对继电保护的状态进行全面综合评估。

Description

一种继电保护状态评估方法
技术领域
本发明属于电力系统调度自动化技术领域，涉及变电站继电保护状态评价方向。
背景技术
继电保护设备作为电网安全防护的第一道防线，其安全运行对保护电网安全运行尤为重要，传统的继电保护常规周期定检是一种预防性检修方式，设备检修周期依据经验确定，而不考虑设备的实际运行情况，导致部分运行状态较好的设备周期性停运，增加了调度调整运行方式的频度，影响了电网的经济运行；同时定检模式人力耗费较大、运检人员劳动强度大，效率较低、停电时间长、重复性停电、重复性工作较多，维护成本高；维修频度高，过多的安措容易引起保护的异常及误操作，容易引发其它或相邻间隔设备跳闸。因此基于运行数据的状态检修工作发展趋势越来越受到广泛的重视。近年来，变电站自动化技术的广泛应用，继电保护设备的自检测、自诊断能力有了显著的提高，设备通过自检能够发现设备本身异常，初步具备了根据设备自检告警信息进行状态检修的基础,但依据自检告警信息的状态检修是一种事后检修的被动工作模式，不能在故障发生前及时消除设备隐患，存在系统运行风险甚至造成事故。
随着电力系统集成度、自动化程度水平越来越高，继电保护运行数据已经能够被采集到电力自动化系统中，但设备的运行信息尚未能够得到有效的利用和挖掘，如何有效利用继电保护的运行信息，从系统的角度对继电保护设备的运行状况给出评价，从而支撑继电保护设备的状态检修工作是急需解决的问题。本发明可有效解决以上问题。
发明内容
本发明提出的一种继电保护设备状态评价方法，其目的是基于继电保护运行信息，通过对继电保护运行量测量、状态量设置标准值，通过定时自动巡视及对继电保护冗余量测信息进行比对，发现运行数据异常，同时对继电保护自检告警信息进行多维度分析，挖掘继电保护故障的规律，发现运行继电保护的隐形故障。从而有效的对继电保护设备的进行运行状况评估，支撑状态检修工作。
本发明采取以下方案。
一种继电保护设备状态评估方法，实现对继电保护设备的运行状态分析判断；其特征在于,所述状态评估方法包括下述步骤：
步骤(1)在保护故障信息主站系统中设置继电保护正常运行数据检验标准值，定时巡视继电保护设备实时运行数据，然后进入步骤(2)；
步骤(2)将通过步骤(1)定时巡视获得的继电保护设备实时运行数据与预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值进行比较，当继电保护设备实时运行数据与预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值不一致时，按照预先设置的实时运行数据不同类别及对应的得分值累加计算继电保护设备巡视信息类的总得分值，然后进入步骤(7)；
步骤(3)保护故障信息主站系统定时采集继电保护设备的冗余量测信息，所述冗余量测信息包括继电保护设备各二次回路的量测值和状态量，然后进入步骤(4)；
步骤(4)保护故障信息主站系统对定时采集的继电保护设备的冗余量测信息进行同源数据的校核，按照预先设定的同源数据差异值大小及对应的得分值累加得出对应所有同源数据继电保护设备同源数据监测类的总得分值，然后进入步骤(7)；
步骤(5)保护故障信息主站系统定时对存储的信息进行分析，若数据库中记录同型号继电保护设备出现同类故障的次数大于设定阈值，则判断当前继电保护设备存在隐性故障，按照预先设定的隐性故障得分标准得出继电保护设备隐性故障信息类的得分值，然后进入步骤(7)；
步骤(6)保护故障信息主站系统实时收集继电保护设备的自检告警信息，并将继电保护设备自检告警信息按照该信息是否代表了继电保护发生闭锁分为保护设备故障告警和保护设备运行异常两类，如发生闭锁，为判断为保护设备故障告警，否则为保护设备运行异常。并根据预先设定的对应得分值得到继电保护设备告警信息监测类的得分值，然后进入步骤(7)；
步骤(7)根据步骤(2)(4)(5)(6)得到的继电保护设备巡视信息类的总得分值、继电保护设备同源数据监测类的总得分值、继电保护设备隐性故障信息类的得分值和继电保护设备告警信息监测类的得分值，分别设置不同的权重，综合计算得到继电保护设备状态的总得分值，基于所述继电保护设备状态的总得分值对继电保护设备运行状态进行评估，当判断继电保护设备处于不属于正常态时，则触发告警。
本发明进一步包括以下优选方案：
在所述步骤(1)中，继电保护正常运行标准值分为参数类量值标准值和实时电气量标准值两类；其中参数类量值标准值包括当前定值区、当前定值、控制字、软压板、功能硬压板、出口硬压板、时标，实时电气量标准值包括模拟量标准值和状态量标准值。
在所述步骤(2)中，将定时巡视获得的继电保护设备实时运行数据和预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值进行比较，不同类实时运行数据和对应的预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值不一致时对应的得分值如下：
当前定值区分值：15分；
定值分值：10分；
控制字分值：15分；
软压板分值：10分；
功能硬压板分值：15分；
出口硬压板分值：20分；
时标分值：5分；
模拟量分值：5分；
状态量分值：5分；
将实时巡视获得的继电保护设备实时运行数据和预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值不一致时的各类得分值累加得到继电保护设备巡视信息类的总得分值。在所述步骤(3)中，同源数据包括一次设备的双套保护采集到的一次设备电气量、同间隔下的不同继电保护采集到的一次设备电气量、电网故障或扰动中同一一次设备的不同保护设备录波中的一次设备电气量数据；一次设备电气量包括三相电压、三相电流、零序电流等量测量数据以及开关、刀闸位置等状态量数据。
在步骤(4)中，对于同源数据中的量测量，优选满足下述条件时再进行比较：
Figure BDA0001109906840000031
其中：n表示采样点的个数，i表示采样点序号，i＝0表示i从0开始，Δt表示采样间隔，YA(ti)表示量测点A在ti点的采样值，Yae表示该量测点的额定值，k1为门槛系数，取值0.05，t1表示计算差异的时间区间，取值30。
按照下式计算同源的量测量数据差值：
Figure BDA0001109906840000032
其中：n表示有n个采样点，i表示采样点序号，i＝0表示i从0开始，diff表示差异值，Δt表示采样间隔，YA(ti)、YB(ti)表示同源的量测测点A、B在ti点的采样值；
每一同源数据差异值大小及对应的得分值如下：
Figure BDA0001109906840000041
将定时采集的继电保护设备所有的同源数据差异值得分值累加得到继电保护设备同源数据监测类的总得分值。
在所述步骤(5)中，当判断当前继电保护设备存在隐性故障时，继电保护设备隐性故障信息类的得分值为50分。
在所述步骤(6)中，当继电保护自检告警信息为继电保护设备故障告警信息时，得分值为100分；当继电保护自检告警信息为继电保护保护运行异常信息时，得分值为20分。
在所述步骤(7)中，通过四类指标对继电保护状态进行全面综合评估；包括设备巡视信息类、同源数据监测类、隐性故障信息类、告警信息检测类；
所述继电保护设备状态的总得分值按照以下公式计算：
F＝ATST+AXSX+AGSG+AFSF
其中F为总得分值，AT为同源数据监测类权重，取10％；AX为设备巡视信息类权重，取40％；AG为告警信息监测类权重，取40％；AF为隐性故障信息类权重，取10％；ST为同源数据监测类的总得分值；SX为设备巡视信息类的总得分值；SG为告警信息监测类的得分值；SF为隐性故障信息类的得分值；
根据继电保护设备状态的总得分值将保护设备的状态分为正常、注意、异常、严重四个状态，其状态划分规则如下：
Figure BDA0001109906840000042
当F>10时，触发告警。
现对于现有技术，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明解决了长期以来继电保护设备缺乏有效的运行状况系统评价方法的问题，避免了因周期性检修造成的资源浪费、过度检修等问题，为继电保护设备状态检修探索出一条切实可行的新道路。
附图说明
图1是本发明的继电保护信息评估流程图；
图2是继电保护定时巡视流程图；
图3是同源数据对比流程图；
图4是自检告警信息分类图；
图5是继电保护信息评估指标图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明作进一步详细描述。
结合附图1，本发明提供一种继电保护状态评估方法，包括：以定时在线巡检方式获取继电保护运行数据并与标准值比对，对继电保护冗余量测信息进行同源数据比对，对历史数据分析进行隐性故障的挖掘，对继电保护自检告警信息进行告警原因分类，结合继电保护实时运行信息及历史数据，对继电保护状态进行全面综合评估。本申请公开的继电保护信息状态评估方法包括以下步骤：
步骤1：在保护故障信息主站系统中设置继电保护正常运行数据检验标准值，定时巡视继电保护设备实时运行数据，然后进入步骤2.
在保护故障信息主站系统中设置量测量、状态量等继电保护正常运行数据检验标准值，标准值分为参数类量值标准值和实时电气量标准值两类；其中参数类量值标准值包括当前定值区、当前定值、控制字、软压板、功能硬压板、出口硬压板、时标，实时电气量标准值包括模拟量标准值和状态量标准值；
步骤2：将通过步骤1定时巡视获得的继电保护设备实时运行数据与预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值进行比较，当继电保护设备实时运行数据与预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值不一致时，按照预先设置的实时运行数据不同类别及对应的得分值累加计算继电保护设备巡视信息类的总得分值，然后进入步骤7。
定时巡视保护设备实时运行信息并与标准值进行比较，识别保护运行的异常情况；结合附图2,保护设备巡检在标准值配置、巡检配置的基础上确定巡视配置，巡检配置中包含要巡检的保护设备、保护设备的巡检内容及对应的标准值。每次巡检中获取到新量值时，将新获取到的量值与标准值进行比对来确定保护设备量值是否存在异常，并计算相应得分值，在发现异常时触发状态评估程序。巡视信息记分方法如下：
Figure BDA0001109906840000061
步骤3：保护故障信息主站系统定时采集继电保护设备的冗余量测信息，所述冗余量测信息包括继电保护设备各二次回路的量测值和状态量，然后进入步骤4。
保护故障信息主站系统定时采集继电保护设备的量测信息，继电保护设备的量测信息在主站系统内存在大量冗余，所述冗余量测信息包括一次设备的双套保护采集到的一次设备电气量、同间隔下的不同继电保护采集到的一次设备电气量、电网故障或扰动中同一一次设备的不同保护设备录波中的一次设备电气量数据；一次设备电气量包括三相电压、三相电流、零序电流等量测量数据以及开关、刀闸位置等状态量数据；
步骤4：保护故障信息主站系统对定时采集的继电保护设备的冗余量测信息进行同源数据的校核，按照预先设定的同源数据差异值大小及对应的得分值累加得出对应所有同源数据继电保护设备同源数据监测类的总得分值，然后进入步骤7。
对定时采集的继电保护设备的冗余量测信息进行同源数据的校核，得出同源数据监测分数；结合附图3，采用定时比较的方法，在初始化时形成同源模型，定时从数据库中获取同源信息配置数据，并将采集到的同源冗余量测信息进行数据比对，得出同源数据监测分数，如果存在差异则触发状态评估程序。
对于同源数据中的量测量，优选满足下述条件时再进行比较：
Figure BDA0001109906840000071
其中：n表示采样点的个数，i表示采样点序号，i＝0表示i从0开始，Δt表示采样间隔，YA(ti)表示量测点A在ti点的采样值，Yae表示该量测点的额定值，k1为门槛系数，取值0.05，t1表示计算差异的时间区间，取值30。
按照下式计算同源的量测量数据差值：
Figure BDA0001109906840000072
其中：n表示有n个采样点，i表示采样点序号，i＝0表示i从0开始，diff表示差异值，Δt表示采样间隔，YA(ti)、YB(ti)表示同源的量测测点A、B在ti点的采样值。
同源数据监测信息计分方法如下：
规则 得分
|diff|≤2％ 0
2％<|diff|≤5％ 20
5％<|diff|≤10％ 40
|diff|>10％ 80
步骤5：保护故障信息主站系统定时对存储的信息进行分析，若数据库中记录同型号继电保护设备出现同类故障的次数大于设定阈值，则判断当前继电保护设备存在隐性故障，按照预先设定的隐性故障得分标准得出继电保护设备隐性故障信息类的得分值，然后进入步骤7。
定时对系统中数据库存储的信息进行分析，若数据库中记录同型号继电保护设备出现同类故障的次数大于设定阈值，例如5台以上某型号继电保护设备都出现过电源故障，则判断该型号设备存在隐性故障，得出隐性故障分数，其计分规则如下：
规则 得分
存在隐性故障 50
无隐性故障 0
步骤6：保护故障信息主站系统实时收集继电保护设备的自检告警信息，并将继电保护设备自检告警信息按照该信息是否代表了继电保护发生闭锁分为保护设备故障告警和保护设备运行异常两类，如发生闭锁，为判断为保护设备故障告警，否则为保护设备运行异常。并根据预先设定的对应得分值得到继电保护设备告警信息监测类的得分值，然后进入步骤7。
告警计分规则如下：
规则 得分
装置故障告警 100
保护运行异常 20
无告警 0
结合附图4，保护故障信息主站系统在运行过程中实时收集继电保护设备的自检告警信息，对这些告警信息依据规则进行在线分析及打分，当继电保护自检告警信息为继电保护设备故障告警信息时，每一条得分值为100分；当继电保护自检告警信息为继电保护保护运行异常信息时，每一条得分值为20分。分数计算完毕后触发状态评估程序。
步骤7：根据步骤(2)(4)(5)(6)得到的得分，分别设置不同的权重，按公式进行综合计算，实现对继电保护状态进行全面综合评估，评估计算结果大于阈值后触发告警。
在所述步骤(7)中，通过四类指标对继电保护状态进行全面综合评估；包括设备巡视信息类、同源数据监测类、隐性故障信息类、告警信息检测类；
所述继电保护设备状态的总得分值按照以下公式计算：
F＝ATST+AXSX+AGSG+AFSF
其中F为总得分值，AT为同源数据监测类权重，取10％；AX为设备巡视信息类权重，取40％；AG为告警信息监测类权重，取40％；AF为隐性故障信息类权重，取10％；ST为同源数据监测类的总得分值；SX为设备巡视信息类的总得分值；SG为告警信息监测类的得分值；SF为隐性故障信息类的得分值；
根据继电保护设备状态的总得分值将保护设备的状态分为正常、注意、异常、严重四个状态，其状态划分规则如下：
Figure BDA0001109906840000081
当F>10时，触发告警。
如附图5所示，以上述步骤中获取的继电保护设备的设备巡视信息类、同源数据监测类、隐性故障信息类、告警信息检测类四大类指标为基础，根据设备评价算法对继电保护设备的当前运行状况进行计算，得出状态评估分值。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种继电保护设备状态评估方法，实现对继电保护设备的运行状态分析判断；其特征在于,所述状态评估方法包括下述步骤：
步骤(1)在保护故障信息主站系统中设置继电保护正常运行数据检验标准值，定时巡视继电保护设备实时运行数据，然后进入步骤(2)；
步骤(2)将通过步骤(1)定时巡视获得的继电保护设备实时运行数据与预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值进行比较，当继电保护设备实时运行数据与预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值不一致时，按照预先设置的实时运行数据不同类别及对应的得分值累加计算继电保护设备巡视信息类的总得分值，然后进入步骤(7)；
步骤(3)保护故障信息主站系统定时采集继电保护设备的冗余量测信息，所述冗余量测信息包括继电保护设备各二次回路的量测值和状态量，然后进入步骤(4)；
步骤(4)保护故障信息主站系统对定时采集的继电保护设备的冗余量测信息进行同源数据的校核，按照预先设定的同源数据差异值大小及对应的得分值累加得出对应所有同源数据继电保护设备同源数据监测类的总得分值，然后进入步骤(7)；
步骤(5)保护故障信息主站系统定时对存储的信息进行分析，若数据库中记录同型号继电保护设备出现同类故障的次数大于设定阈值，则判断当前继电保护设备存在隐性故障，按照预先设定的隐性故障得分标准得出继电保护设备隐性故障信息类的得分值，然后进入步骤(7)；
步骤(6)保护故障信息主站系统实时收集继电保护设备的自检告警信息，并将继电保护设备自检告警信息按照该信息是否代表了继电保护发生闭锁分为保护设备故障告警和保护设备运行异常两类，如发生闭锁，为判断为保护设备故障告警，否则为保护设备运行异常，并根据预先设定的对应得分值得到继电保护设备告警信息监测类的得分值，然后进入步骤(7)；
步骤(7)根据步骤(2)(4)(5)(6)得到的继电保护设备巡视信息类的总得分值、继电保护设备同源数据监测类的总得分值、继电保护设备隐性故障信息类的得分值和继电保护设备告警信息监测类的得分值，分别设置不同的权重，综合计算得到继电保护设备状态的总得分值，基于所述继电保护设备状态的总得分值对继电保护设备运行状态进行评估，当判断继电保护设备处于不属于正常态时，则触发告警。
2.根据权利要求1所述的继电保护设备状态评估方法，其特征在于：
在所述步骤(1)中，继电保护正常运行标准值分为参数类量值标准值和实时电气量标准值两类；其中参数类量值标准值包括当前定值区、当前定值、控制字、软压板、功能硬压板、出口硬压板、时标，实时电气量标准值包括模拟量标准值和状态量标准值。
3.根据权利要求2所述的继电保护设备状态评估方法，其特征在于：
在所述步骤(2)中，将定时巡视获得的继电保护设备实时运行数据和预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值进行比较，不同类实时运行数据和对应的预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值不一致时对应的得分值如下：
当前定值区分值：15分；
定值分值：10分；
控制字分值：15分；
软压板分值：10分；
功能硬压板分值：15分；
出口硬压板分值：20分；
时标分值：5分；
模拟量分值：5分；
状态量分值：5分；
将实时巡视获得的继电保护设备实时运行数据和预先设置的继电保护正常运行数据检验标准值不一致时的各类得分值累加得到继电保护设备巡视信息类的总得分值。
4.根据权利要求1所述的继电保护设备状态评估方法，其特征在于：
在所述步骤(4)中，同源数据包括一次设备的双套保护采集到的一次设备电气量、同间隔下的不同继电保护采集到的一次设备电气量、电网故障或扰动中同一一次设备的不同保护设备录波中的一次设备电气量数据；一次设备电气量包括三相电压、三相电流、零序电流量测量数据以及开关、刀闸位置状态量数据。
5.根据权利要求4所述的继电保护设备状态评估方法，其特征在于：
在步骤(4)中，对于同源数据中的量测量，满足下述条件时再进行比较：
Figure FDA0002307727190000021
其中：n表示采样点的个数，i表示采样点序号，i＝0表示i从0开始，Δt表示采样间隔，YA(ti)表示量测点A在ti点的采样值，Yae表示该量测点的额定值，k1为门槛系数，取值0.05，t1表示计算差异的时间区间，取值30。
6.根据权利要求4或5所述的继电保护设备状态评估方法，其特征在于：
按照下式计算同源的量测量数据差值：
Figure FDA0002307727190000022
其中：n表示有n个采样点，i表示采样点序号，i＝0表示i从0开始，diff表示差异值，Δt表示采样间隔，YA(ti)、YB(ti)表示同源的量测测点A、B在ti点的采样值；
每一同源数据差异值大小及对应的得分值如下：
Figure FDA0002307727190000031
将定时采集的继电保护设备所有的同源数据差异值得分值累加得到继电保护设备同源数据监测类的总得分值。
7.根据权利要求1所述的继电保护设备状态评估方法，其特征在于：
在所述步骤(5)中，当判断当前继电保护设备存在隐性故障时，继电保护设备隐性故障信息类的得分值为50分。
8.根据权利要求1所述的继电保护设备状态评估方法，其特征在于：
在所述步骤(6)中，当继电保护自检告警信息为继电保护设备故障告警信息时，得分值为100分；当继电保护自检告警信息为继电保护保护运行异常信息时，得分值为20分。
9.根据权利要求1所述的继电保护设备状态评估方法，其特征在于：
在所述步骤(7)中，通过四类指标对继电保护状态进行全面综合评估；包括设备巡视信息类、同源数据监测类、隐性故障信息类、告警信息检测类；
所述继电保护设备状态的总得分值按照以下公式计算：
F＝ATST+AXSX+AGSG+AFSF
其中F为继电保护设备状态的总得分值，AT为同源数据监测类权重，取10％；AX为设备巡视信息类权重，取40％；AG为告警信息监测类权重，取40％；AF为隐性故障信息类权重，取10％；ST为同源数据监测类的总得分值；SX为设备巡视信息类的总得分值；SG为告警信息监测类的得分值；SF为隐性故障信息类的得分值；
根据继电保护设备状态的总得分值将保护设备的状态分为正常、注意、异常、严重四个状态，其状态划分规则如下：
Figure FDA0002307727190000032
Figure FDA0002307727190000041
当F>10时，触发告警。
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