CN107884646B - 变电站在线监测系统危急告警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变电站在线监测系统危急告警方法，包括数据获取层通过数据采集组件获取设备的全状态感知参量，数据传输层采用基于事件监听机制的数据总线技术及SOCKET通信协议，将获取的感知参量源数据传输给数据处理层，数据处理层采用数据处理引擎对获取的数据进行格式化处理，由数据存储层对处理后的各数据参量存储到关系型数据库中，计算层采用并行计算框架对数据参量进行动态基准值计算并存储，应用层根据监测数据和动态基准值判断设备是否危急告警，试图层用于生成图表和设备状态评价报告。本发明周期性动态计算设备的告警基准值，提高了设备告警基准设定的有效性，为准确评估设备健康情况提供了方法手段，提高设备告警分析的准确性。

Description

变电站在线监测系统危急告警方法

技术领域

本发明涉及电气设备状态分析技术领域，具体涉及一种变电站在线监测系统危急告警方法。

背景技术

现阶段我国变电站电气设备的检修工作主要还是采用计划检修体制，在电力系统不断向高电压、大容量、自动化方向发展的今天弊端明显，“一刀切”的工作模式不仅浪费了大量人力物力，还会引发维修故障，已不能适应设备现代化管理水平的要求。对设备开展状态检修，“当修必修”，而非“到期必修”，已是现代电力设备管理的必然趋势。要实行状态检修，其前提是对设备的运行工况进行及时准确地评估。

近年来随着微电子、传感器、通信技术的不断成熟，电气设备绝缘在线监测技术得以快速发展。通过在线监测手段，可以及时、准确的掌握运行设备的绝缘状况。但是由于目前与设备相关的在线监测数据分散于各个试验和监测系统，只有部分联网上传数据到相关部门，监控查询都相当不便；且在线监测技术还不够成熟，仅仅依靠某一项在线数据判断设备的状态容易产生误诊断，如果能够结合巡视、离线检查数据等综合评价设备的绝缘状态，则具有更高的准确性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种变电站在线监测系统危急告警方法，提高设备告警分析的准确性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

变电站在线监测系统危急告警方法，包括以下步骤：

数据获取层通过数据采集组件获取设备的全状态感知参量，数据传输层采用基于事件监听机制的数据总线技术及SOCKET通信协议，将获取的感知参量源数据传输给数据处理层，数据处理层采用数据处理引擎对获取的数据进行格式化处理，由数据存储层对处理后的各数据参量存储到关系型数据库中，计算层采用并行计算框架对数据参量进行动态基准值计算并存储，应用层根据监测数据和动态基准值判断设备是否危急告警，试图层用于生成图表和设备状态评价报告；

所述数据采集组件包括主变油色谱监测装置、主变铁芯监测装置、容性设备监测装置、避雷器监测装置；其中，主变油色谱监测装置获取主变绝缘油中微量特征气体含量，主变铁芯监测装置获取主变铁芯电流，容性设备监测装置获取容性设备电容量值，避雷器监测装置获取避雷器阻性电流值。

进一步地，所述数据存储层采用ORACLE11G关系型数据进行存储，并采用ENCACHE作为查询中间层以提高查询效率。

进一步地，所述动态基准值计算方法如下：

对监测数据进行有效上下限过滤，超过界限的判定为无效，当有大于3个有效数据点时开始计算；

对监测数据进行升序排列得到序列X₁，X₂，...，X_N，计算中位值X_m、上四分位数f_H、下四分位数f_L、四分位离散度d_f＝f_H-f_L；

判断

是否成立，其中n＝1,2,...N，

为常数，取值为监测装置的测量精度，若不等式成立，则X_n为无效数据，将其从序列中剔除，得到新的数据序列；

按照相邻的监测值不在同一组原则，将新的数据序列分为两个子序列X₍₁₎和X₍₂₎；计算两个子序列的算术平均值

及标准方差

设在线监测量的真实值为X₀,则在线监测量方程为X＝HX₀+E，其中，X为测量值，H为系数矩阵，E为剩余误差，此前的测量结果X^-的标准差为：

监测装置的剩余误差相互独立，其数学期望值为0，则剩余误差的协方差矩阵为：

跟据分批估计法，得到动态基准值方差为

则监测数据的动态基准值为

进一步地，判断变压器是否危急告警包括：

(1)计算主变油色谱监测装置测量的各气体相对产气速率和绝对产气速率：

当氢气、甲烷、乙炔和总烃的测量值均为有效数据，且大于等于其各自的启动阈值时，进行相对产气速率和绝对产气速率计算，其中甲烷仅计算相对产气速率；绝对产气速率

相对产气速率

其中，C2为当前时刻T的最新一次测量值，单位为μL/L，C1为时刻T-t1测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值，单位为μL/L，t1为取样C1和C2的时间间隔天数，t1＝1，G为绝缘油总油量，单位为吨，p为绝缘油密度，单位为吨/m3,r为绝对产气速率，单位为mL/天；C3为时刻T-t2测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值，单位为μL/L，t2为取样C1和C3的时间间隔月数，t2＝1，r'为相对产气速率，单位为％/月；

(2)若满足判断条件1或判断条件2或判断条件3或判断条件4中的一种，则判定变压器处于危急告警状态：

判断条件1：有1类气体的绝对产气速率或相对产气速率大于等于其设定的预警值；

判断条件2：乙炔的最新测量值A1减去最新测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值B1，计算结果大于等于1，或A1≥10μL/L；

判断条件3：总烃的最新测量值A2减去最新测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值B2，计算结果大于等于1；

判断条件4：主变铁芯电流动态基准值超过预警值。

进一步地，判断容性设备是否危急告警包括：

若满足判断条件1或判断条件2或判断条件3或判断条件4中的一种，则判定容性设备处于危急告警状态：

判断条件1：被测设备三相均有监测，其中任意两相的电容量动态基准值在正常值范围内，且另外一相的电容量动态基准值≤0；

判断条件2：被测设备仅监测两相，其中任意一相的电容量动态基准值在正常值范围之内，且另外一相的电容量动态基准值≤0；

判断条件3：被测设备的套管设备处于危急告警状态；

判断条件4：当天的电容量动态基准值超过预警值，且该值位于前14天内所有电容量动态基准值按降序排列的前三名。

进一步地，判断避雷器是否危急告警包括：

当天的阻性电流动态基准值超过预警值，且该值位于前14天内所有阻性电流动态基准值按降序排列的前三名，则判定避雷器处于危急告警状态。

与现有技术相比，本发明具有有益效果：

采用多源数据采集、数据处理引擎、动态基准值计算模型、危急告警分析模型等功能，实现了设备运行状态量的获取，并将数据上传至平台，实现了基于动态基准值的设备运行状态的危急告警分析，为准确评估设备健康情况提供了方法手段，提高了设备告警分析的准确性。

说明书附图

图1是本发明动态基准值计算方法流程示意图；

图2是本发明危急告警分析流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

变电站在线监测系统危急告警方法，包括以下步骤：

数据获取层通过数据采集组件获取设备的全状态感知参量，数据传输层采用基于事件监听机制的数据总线技术及SOCKET通信协议，将获取的感知参量源数据传输给数据处理层，数据处理层采用数据处理引擎对获取的数据进行格式化处理，由数据存储层对处理后的各数据参量存储到关系型数据库中，计算层采用并行计算框架对数据参量进行动态基准值计算并存储，应用层根据监测数据和动态基准值判断设备是否危急告警，试图层用于生成图表和设备状态评价报告；

数据采集组件包括主变油色谱监测装置、主变铁芯监测装置、容性设备监测装置、避雷器监测装置；其中，主变油色谱监测装置获取主变绝缘油中微量特征气体含量，主变铁芯监测装置获取主变铁芯电流，容性设备监测装置获取容性设备电容量值，避雷器监测装置获取避雷器阻性电流值。

在本发明一实施例中，所述数据存储层采用ORACLE11G关系型数据进行存储，并采用ENCACHE作为查询中间层以提高查询效率。

在本发明一实施例中，如图1所示，动态基准值计算方法如下：

对监测数据进行有效上下限过滤，超过界限的判定为无效，当有大于3个有效数据点时开始计算；

对监测数据进行升序排列得到序列X₁，X₂，...，X_N，计算中位值X_m、上四分位数f_H、下四分位数f_L、四分位离散度d_f＝f_H-f_L；

判断

是否成立，其中n＝1,2,...N，

为常数，取值为监测装置的测量精度，若不等式成立，则X_n为无效数据，将其从序列中剔除，得到新的数据序列；

按照相邻的监测值不在同一组原则，将新的数据序列分为两个子序列X₍₁₎和X₍₂₎；计算两个子序列的算术平均值

及标准方差

设在线监测量的真实值为X₀,则在线监测量方程为X＝HX₀+E，其中，X为测量值，H为系数矩阵，E为剩余误差，此前的测量结果X^-的标准差为：

监测装置的剩余误差相互独立，其数学期望值为0，则剩余误差的协方差矩阵为：

跟据分批估计法，得到动态基准值方差为

则监测数据的动态基准值为

危急类告警等级高于普通类告警，考察对象为一次设备，仅针对变压器、电流互感器、母线电压互感器、线路电压互感器、耦合电容器和主变套管这几类设备进行危急告警的判断及信息展示。

主要通过主变油色谱装置与主变铁芯装置的相关监测参数，对变压器一次设备进行危急告警状态的判断。

在本发明一实施例中，判断变压器是否危急告警包括：

(1)计算主变油色谱监测装置测量的各气体相对产气速率和绝对产气速率：

当氢气、甲烷、乙炔和总烃的测量值均为有效数据，且大于等于其各自的启动阈值时，进行相对产气速率和绝对产气速率计算，其中甲烷仅计算相对产气速率；绝对产气速率

相对产气速率

其中，C2为当前时刻T的最新一次测量值，单位为μL/L，C1为时刻T-t1测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值，单位为μL/L，t1为取样C1和C2的时间间隔天数，t1＝1，G为绝缘油总油量，单位为吨，p为绝缘油密度，单位为吨/m3,r为绝对产气速率，单位为mL/天；C3为时刻T-t2测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值，单位为μL/L，t2为取样C1和C3的时间间隔月数，t2＝1，r'为相对产气速率，单位为％/月；

(2)若满足判断条件1或判断条件2或判断条件3或判断条件4中的一种，则判定变压器处于危急告警状态：

判断条件1：有1类气体的绝对产气速率或相对产气速率大于等于其设定的预警值；

判断条件2：乙炔的最新测量值A1减去最新测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值B1，计算结果大于等于1，或A1≥10μL/L；

判断条件3：总烃的最新测量值A2减去最新测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值B2，计算结果大于等于1；

判断条件4：主变铁芯电流动态基准值超过预警值。

主变油色谱各产气速率阈值范围如表1所示：

表1

只有上表中列出的监测参数参与变压器油色谱的危急告警判断(其中甲烷不考核其绝对产气速率)，不同电压等级的变压器设备，其产气速率的启动计算阈值、以及产气速率的状态阈值不同。

在本发明一实施例中，判断容性设备是否危急告警包括：

若满足判断条件1或判断条件2或判断条件3或判断条件4中的一种，则判定容性设备处于危急告警状态：

判断条件1：被测设备三相均有监测，其中任意两相的电容量动态基准值在正常值范围内，且另外一相的电容量动态基准值≤0；

判断条件2：被测设备仅监测两相，其中任意一相的电容量动态基准值在正常值范围之内，且另外一相的电容量动态基准值≤0；

判断条件3：被测设备的套管设备处于危急告警状态；

判断条件4：当天的电容量动态基准值超过预警值，且该值位于前14天内所有电容量动态基准值按降序排列的前三名，认为该电容量值是处于上升趋势。

在本实施例中，不对仅监测一相的设备进行危急告警的状态判断；

在本发明一实施例中，判断避雷器是否危急告警包括：

当天的阻性电流动态基准值超过预警值，且该值位于前14天内所有阻性电流动态基准值按降序排列的前三名，认为该阻性电流值处于上升趋势，则判定避雷器处于危急告警状态。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.变电站在线监测系统危急告警方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据获取层通过数据采集组件获取设备的全状态感知参量，数据传输层采用基于事件监听机制的数据总线技术及SOCKET通信协议，将获取的感知参量源数据传输给数据处理层，数据处理层采用数据处理引擎对获取的数据进行格式化处理，由数据存储层对处理后的各数据参量存储到关系型数据库中，计算层采用并行计算框架对数据参量进行动态基准值计算并存储，应用层根据监测数据和动态基准值判断设备是否危急告警，试图层用于生成图表和设备状态评价报告；

所述数据采集组件包括主变油色谱监测装置、主变铁芯监测装置、容性设备监测装置、避雷器监测装置；其中，主变油色谱监测装置获取主变绝缘油中微量特征气体含量，主变铁芯监测装置获取主变铁芯电流，容性设备监测装置获取容性设备电容量值，避雷器监测装置获取避雷器阻性电流值；

其中，所述动态基准值计算方法如下：

对监测数据进行有效上下限过滤，超过界限的判定为无效，当有大于3个有效数据点时开始计算；

对监测数据进行升序排列得到序列X₁，X₂，...，X_N，计算中位值X_m、上四分位数f_H、下四分位数f_L、四分位离散度d_f＝f_H-f_L；

判断

是否成立，其中n＝1,2,...N，

为常数，取值为监测装置的测量精度，若不等式成立，则X_n为无效数据，将其从序列中剔除，得到新的数据序列；

按照相邻的监测值不在同一组原则，将新的数据序列分为两个子序列X₍₁₎和X₍₂₎；计算两个子序列的算术平均值

及标准方差

设在线监测量的真实值为X₀,则在线监测量方程为X＝HX₀+E，其中，X为测量值，H为系数矩阵，E为剩余误差，此前的测量结果X^-的标准差为：

监测装置的剩余误差相互独立，其数学期望值为0，则剩余误差的协方差矩阵为：

跟据分批估计法，得到动态基准值方差为

则监测数据的动态基准值为

；

其中，判断变压器是否危急告警包括：

(1)计算主变油色谱监测装置测量的各气体相对产气速率和绝对产气速率：当氢气、甲烷、乙炔和总烃的测量值均为有效数据，且大于等于其各自的启动阈值时，进行相对产气速率和绝对产气速率计算，其中甲烷仅计算相对产气速率；绝对产气速率

相对产气速率

其中，C2为当前时刻T的最新一次测量值，单位为μL/L，C1为时刻T-t1测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值，单位为μL/L，t1为取样C1和C2的时间间隔天数，t1＝1，G为绝缘油总油量，单位为吨，p为绝缘油密度，单位为吨/m3,r为绝对产气速率，单位为mL/天；C3为时刻T-t2测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值，单位为μL/L，t2为取样C1和C3的时间间隔月数，t2＝1，r'为相对产气速率，单位为％/月；

(2)若满足判断条件1或判断条件2或判断条件3或判断条件4中的一种，则判定变压器处于危急告警状态：

判断条件1：有1类气体的绝对产气速率或相对产气速率大于等于其设定的预警值；

判断条件2：乙炔的最新测量值A1减去最新测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值B1，计算结果大于等于1，或A1≥10μL/L；

判断条件3：总烃的最新测量值A2减去最新测量值前的30次监测数据所计算的动态基准值B2，计算结果大于等于1；

判断条件4：主变铁芯电流动态基准值超过预警值；

其中，判断容性设备是否危急告警包括：

若满足判断条件1或判断条件2或判断条件3或判断条件4中的一种，则判定容性设备处于危急告警状态：

判断条件1：被测设备三相均有监测，其中任意两相的电容量动态基准值在正常值范围内，且另外一相的电容量动态基准值≤0；

判断条件2：被测设备仅监测两相，其中任意一相的电容量动态基准值在正常值范围之内，且另外一相的电容量动态基准值≤0；

判断条件3：被测设备的套管设备处于危急告警状态；

判断条件4：当天的电容量动态基准值超过预警值，且该值位于前14天内所有电容量动态基准值按降序排列的前三名。

2.根据权利要求1所述的变电站在线监测系统危急告警方法，其特征在于，所述数据存储层采用ORACLE11G关系型数据进行存储，并采用ENCACHE作为查询中间层以提高查询效率。

3.根据权利要求1所述的变电站在线监测系统危急告警方法，其特征在于，判断避雷器是否危急告警包括：

当天的阻性电流动态基准值超过预警值，且该值位于前14天内所有阻性电流动态基准值按降序排列的前三名，则判定避雷器处于危急告警状态。

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