CN107302264B - 一种变电站二次自动化设备稳定运行管控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种变电站二次自动化设备稳定运行管控方法，包括变电站二次自动化设备稳定运行管控系统架构搭建方法，信息传递流程，通过二次自动化设备运行指标的变化来监视设备稳定运行情况；本发明能够周期性提醒运维人员对二次自动化设备进行维护检修；备故障时判断设备故障性质，如遇批次性故障划定故障波及范围并给出故障处理辅助决策，防止变电站二次自动化设备带病运行或超期服役。
Description
技术领域
本发明属电工技术领域，更准确地说本发明涉及一种对变电站二次自动化设备的故障进行预警、划定故障影响范围的综合分析方法。
背景技术
(1)变电站发展现状
近年来，随着国家电力系统的快速发展，智能化变电站、调控一体化、特高压项目、无人值班站的数量上大规模的增加。智能变电站已进入全面建设阶段。按照智能电网建设的总体部署，国家电网公司已经开始全面建设智能变电站工程，覆盖66kV-750kV电压等级。智能变电站是由先进、可靠、节能、环保、集成的设备组合而成，以高速网络通信平台为信息传输基础，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站。
为实现大运行、大检修体系建设，变电站内二次自动化设备要求实现整个系统的高度集成以及信息共享，满足扁平化、一体化的监控要求，为生产运行、安监管理、调度决策人员提供各自所需的辅助信息支撑。
(2)变电站运维现状
目前变电运维站值班人员接受调度控制中心的统一调度指挥，同时从供电区域、地理位置、交通方面对无人值班变电站予以集中化维护管理。变电运维主要对辖区变电站进行全面管理，其中包括倒闸操作、运行维护、设备巡视、事故或异常处理等运行管理工作。
变电运维人员主要采用人工巡视的方式实现对变电站设备状态检修的维护，一般主要分为四类：正常性巡检、特殊性巡检、会诊性巡检以及监督性巡检。但部分工作人员容易忽视巡视、检查工作的重要性；同时存在一些巡查部门在工作分配与人员安排方面不合理，经常会有电力设备没有巡检到的现象发生。
同时随着变电站数目的增加，运维人员的增加远远跟不上电网设备发展的速度，运维的压力越来越大。
发明内容
本发明提供一种新的变电站二次自动化设备稳定运行管控方法，可以实时监测变电站内二次自动化设备的运行状态，快速的发现并定位设备故障点，排查故障范围，找出带病运行设备，并提供辅助决策方案，帮助运维人员快速处理二次设备故障，保证变电站的稳定运行。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的设计方案：
一种变电站二次自动化设备稳定运行管控方法，包括下列步骤：
(1)提供变电站后台监控系统，包括变电站综自系统后台机和变电站二次自动化测控、保护装置若干台、变电站环境监测系统、PMS系统以及变电站二次自动化设备稳定运行管控系统一套；
(2)变电站综自系统后台机和变电站二次自动化测控、保护装置、变电站环境监测系统、PMS系统以及变电站二次自动化设备稳定运行管控系统都经交换机挂载在同一以太网上；
(3)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网通讯采集变电站内综自系统后台机和所有二次自动化测控、保护装置的运行状态指标；运行指标包括：设备CPU负载率、CPU温度、内存占用情况、磁盘空间大小、网口数据流量等；
(4)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网和变电站环境监测系统通讯采集变电站实时室内温度及湿度；
(5)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网和变电站PMS系统通讯采集变电站二次自动化设备投运、更换、检修周期的运维信息；
(6)对采集的所有二次自动化数据信息经分析处理后，结合实际需求明确各系统中所提取得信息间的逻辑关系，建立统一数学模型并构建数据库架构，把采集数据纳入其中；
(7)根据历史数据积累，把变电站综自系统后台机、二次装置的运行状态指标结合环境温湿度因素进行长期跟踪统计，绘制运行状态趋势；分析运行状态指标曲线，设置运行区间，及时发现装置运行状态指标的异常偏离，预测二自动化设备故障，并及时发出告警；
(8)结合全站二次自动化设备型号配置信息、周期性检修记录、板件更换记录、软件更换、后台机升级、故障处理、人工操作记录，对站内设备硬件更换及退役作出提示。
有益效果：通过二次自动化设备运行指标的变化来监视设备稳定运行情况；周期性提醒运维人员对二次自动化设备进行维护检修；备故障时判断设备故障性质，如遇批次性故障划定故障波及范围并给出故障处理辅助决策，防止变电站二次自动化设备带病运行或超期服役。
附图说明
图1是变电站二次自动化设备稳定运行管控系统架构图。
图2是变电站二次自动化设备运行指标曲线图。
图3是变电站故障隐患设备范围划定示意图。
图4是变电站系统故障监控示意图。
具体实施方案
下面结合附图，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明一的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
从图1可以看出，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统后台机挂接在变电站综合监控系统的以太网上，和变电站监控后台机、变电站测控保护装置、PMS系统和环境监测系统一起构成了变电站二次自动化设备稳定运行管控系统的系统架构。
图2是变电站二次自动化设备运行指标曲线图，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统采集和分析变电站二次设备CPU负载率、CPU温度、内存占用情况、磁盘空间大小、网口数据流量等数据，并以设备为对象分析这些数据间的数学关系，建立数学模型，绘制出变电站二次自动化设备稳定运行曲线图，计算出变电站二次自动化设备稳定运行趋势曲线，并根据工程经验设定出变电站二次自动化设备稳定运行指标上限值，当自动化设备运行过程中任一状态系数发生了变化，造成指标趋势突变或是超过了运行上限，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统将会发出预警信号并声称详细故障报告，提示运维人员对装置对相应的设备检修，或做预防处理，防止变电站大规模故障产生。
图3是变电站故障隐患设备范围划定示意图,变电站二次自动化设备稳定运行管控系统从PMS中获取变电站各二次设备配置、投运及检修信息后，建立数据模型，实现：1、周期性提示运维人员对二次设备进行检修及设备到期退役，2、统计装置故障原因和故障频率，当故障频率到达一定数值时提示运维人员对装置进行提早退役处理，3、统计跟踪二次设备在变电站内的投运及分布情况，当二次设备发生故障时，判断其是否为批次性或家族性故障，一旦确认为普遍故障，及时划出故障设备分布范围，生成故障报告预测该类型故障造成的危害程度，指导运维人员彻底杜绝问题隐患，防止二次设备带病运行。
本发明公开一种变电站二次自动化设备稳定运行管控方法，包括下列步骤：
(1)提供变电站后台监控系统，如图1所示，包括变电站综自系统后台机和变电站二次自动化测控、保护装置若干台、变电站环境监测系统、PMS系统以及变电站二次自动化设备稳定运行管控系统一套；其中，包含的变电站综自系统后台机和变电站二次自动化测控、保护装置若干台、变电站环境监测系统、PMS系统在投入变电站二次自动化设备稳定运行管控系统前都可以正常工作，保证网络通讯正常。变电站二次自动化设备稳定运行管控系统后台机从网络上采集变电站所有二次设备。
(2)变电站综自系统后台机和变电站二次自动化测控、保护装置、变电站环境监测系统、PMS系统以及变电站二次自动化设备稳定运行管控系统都经交换机挂载在同一以太网上；其中，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统应能兼容和变电站二次自动化测控、保护装置若干台、变电站环境监测系统、PMS系统通讯所用的各种通讯规约。
(3)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网通讯采集变电站内综自系统后台机和所有二次自动化测控、保护装置的运行状态指标；运行指标包括：设备CPU负载率、CPU温度、内存占用情况、磁盘空间大小、网口数据流量等；图2是变电站二次自动化设备运行指标曲线图，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统采集和分析变电站二次设备CPU负载率、CPU温度、内存占用情况、磁盘空间大小、网口数据流量等数据，并以设备为对象分析这些数据间的数学关系，建立数学模型，绘制出变电站二次自动化设备稳定运行曲线图，计算出变电站二次自动化设备稳定运行趋势曲线，并根据工程经验设定出变电站二次自动化设备稳定运行指标上限值，当自动化设备运行过程中任一状态系数发生了变化，造成指标趋势突变或是超过了运行上限，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统将会发出预警信号并声称详细故障报告，提示运维人员对装置对相应的设备检修，或做预防处理，防止变电站大规模故障产生。
(4)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网和变电站环境监测系统通讯采集变电站实时室内温度及湿度；
(5)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网和变电站PMS系统通讯采集变电站二次自动化设备投运、更换、检修周期的运维信息；
(6)对采集的所有自动化数据信息经分析处理后，结合实际需求明确各系统中所提取得信息间的逻辑关系，建立适当的统一数学模型并构建合理的数据库架构，把采集数据纳入其中，例如推断某类型装置板件存在批次性缺陷，当一块装置板件在一个检修周期内发生频繁更换便可以推断该装置相关硬件可能存在批次性故障，如公式所示；
n<nc(t+i,t+i+T)
n为变电站中板件在检修周期内可允许更换的次数限值，可根据变电站的实际情况在数据库中设置参数
nc为PMS系统中记录的某型号板件实际更换次数
t为变电站投运时间
i为变电站投运年数
T为变电站装置板件检修规定周期
(7)根据历史数据积累，把变电站综自系统后台机、二次装置的运行状态指标结合环境温湿度因素进行长期跟踪统计，绘制运行状态趋势；分析运行状态指标曲线，设置运行区间，及时发现装置运行状态指标的异常偏离，预测二自动化设备故障，并及时发出告警；其中，收集、存储变电站二次自动化设备在正常运行状态下的各项性能指标，分析各项性能指标之间的逻辑关系，采集室内温度、湿度作为变电站内二次自动化设备运行状态的参考因素；经过一段时间的分析，绘制出正常运行状态指标趋势曲线，但趋势曲线发生突变或超过状态指标上限值时，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统，就发出预警并指明故障造成原因。
(8)结合全站二次自动化设备型号配置信息、周期性检修记录、板件更换记录、软件更换、后台机升级、故障处理、人工操作记录，对站内设备硬件更换及退役作出提示，若板件更换记录中，板件检修期内更换次数过限，则判定为批次性故障。该变电站二次自动化设备稳定运行管控系统与变电站内PMS系统通讯，收集周期性检修记录、板件更换记录、软件更换、后台机升级、故障处理、人工操作记录等运行情况综合数据，并统计记录变电站内现服役的设备厂家、型号、软硬件版本、板件使用情况等信息；在发生装置软硬件故障时，可快速划定该类故障的影响范围，并给出辅助决策报告，保证变电站稳定运行
图3是变电站故障隐患设备范围划定示意图，图4是变电站系统故障监控示意图。变电站二次自动化设备稳定运行管控系统从PMS中获取变电站各二次设备配置、投运及检修信息后，建立数据模型，实现：1、周期性提示运维人员对二次设备进行检修及设备到期退役，2、统计装置故障原因和故障频率，当故障频率到达一定数值时提示运维人员对装置进行提早退役处理，3、统计跟踪二次设备在变电站内的投运及分布情况，当二次设备发生故障时，判断其是否为批次性或家族性故障，一旦确认为普遍故障，及时划出故障设备分布范围，生成故障报告预测该类型故障造成的危害程度，指导运维人员彻底杜绝问题隐患，防止二次设备带病运行。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种变电站二次自动化设备稳定运行管控方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)提供变电站后台监控系统，包括变电站综自系统后台机和变电站二次自动化测控、保护装置若干台、变电站环境监测系统、PMS系统以及变电站二次自动化设备稳定运行管控系统一套；
(2)变电站综自系统后台机和变电站二次自动化测控、保护装置、变电站环境监测系统、PMS系统以及变电站二次自动化设备稳定运行管控系统都经交换机挂载在同一以太网上；
(3)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网通讯采集变电站内综自系统后台机和所有二次自动化测控、保护装置的运行状态指标；运行指标包括：设备CPU负载率、CPU温度、内存占用情况、磁盘空间大小、网口数据流量；
(4)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网和变电站环境监测系统通讯采集变电站实时室内温度及湿度；
(5)变电站二次自动化设备稳定运行管控系统经以太网和变电站PMS系统通讯采集变电站二次自动化设备投运、更换、检修周期的运维信息；
(6)对采集的所有二次自动化数据信息经分析处理后，结合实际需求明确各系统中所提取得信息间的逻辑关系，建立统一数学模型并构建数据库架构，把采集数据纳入其中；
所述统一数学模型为：推断某类型装置板件存在批次性缺陷，当一块装置板件在一个检修周期内发生频繁更换便可以推断该装置相关硬件可能存在批次性故障，如公式所示；
n<nc(t+i ,t+i+T)
n为变电站中板件在检修周期内可允许更换的次数限值，可根据变电站的实际情况在数据库中设置参数
nc为PMS系统中记录的某型号板件实际更换次数
t为变电站投运时间
i为变电站投运年数
T为变电站装置板件检修规定周期；
(7)根据历史数据积累，把变电站综自系统后台机、二次装置的运行状态指标结合环境温湿度因素进行长期跟踪统计，绘制运行状态趋势；分析运行状态指标曲线，设置运行区间，及时发现装置运行状态指标的异常偏离，预测二次自动化设备故障，并及时发出告警；步骤(7)中，收集、存储变电站二次自动化设备在正常运行状态下的各项性能指标，分析各项性能指标之间的逻辑关系，采集室内温度、湿度作为变电站内二次自动化设备运行状态的参考因素；经过一段时间的分析，绘制出正常运行状态指标趋势曲线，但趋势曲线发生突变或超过状态指标上限值时，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统，就发出预警并指明故障造成原因；
(8)结合全站二次自动化设备型号配置信息、周期性检修记录、板件更换记录、软件更换、后台机升级、故障处理、人工操作记录，对站内设备硬件更换及退役作出提示；步骤(8)中，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统与变电站内PMS系统通讯，收集周期性检修记录、板件更换记录、软件更换、后台机升级、故障处理、人工操作记录运行情况综合数据，并统计记录变电站内现服役的设备厂家、型号、软硬件版本、板件使用情况信息；在发生装置软硬件故障时，可快速划定故障的影响范围，并给出辅助决策报告，保证变电站稳定运行。
2.根据权利要求1所述的变电站二次自动化设备稳定运行管控方法，其特征在于，
步骤(1)中，包含的变电站综自系统后台机和变电站二次自动化测控、保护装置若干台、变电站环境监测系统、PMS系统在投入变电站二次自动化设备稳定运行管控系统前都可以正常工作，保证网络通讯正常。
3.根据权利要求1所述的变电站二次自动化设备稳定运行管控方法，其特征在于，步骤(2)中，变电站二次自动化设备稳定运行管控系统应能兼容和变电站二次自动化测控、保护装置若干台、变电站环境监测系统、PMS系统通讯所用的各种通讯规约。
4.根据权利要求1所述的变电站二次自动化设备稳定运行管控方法，其特征在于，步骤(8)中，若板件更换记录中，板件检修期内更换次数过限，则判定为批次性故障。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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