CN109163766A - 基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法，系统包括主控子系统、辅控子系统、移动作业子系统和pms子系统，所述的主控子系统与电力系统一区/二区相连接，所述的辅控子系统、移动作业子系统和pms子系统与电力系统三区/四区相连接。采用该种结构的基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法，系统可以接入主控系统、辅控系统、pms和移动作业系统，系统可以获取直接或间接表征变压器的多源信息。系统可以综合直接或间接表征变压器的多源信息，对油浸式变压器进行分析，智能分析预警策略，进行主动预警，改变现有被动式预警运维方式，在故障出现之前对设备进行预防性维护，提高了设备运行安全性，降低设备运行风险，节省运维成本。

Description

基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法

技术领域

本发明涉及变电站运检领域，尤其涉及智能化的变电站运检领域，具体是指一种基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法。

背景技术

近十年来，变电站数量由21556座增加到39247座，设备规模增长82％，而从事变电运检的人员仅增长9.8％，设备出现预警或者故障时得不到运检人员的及时解决，人员配置与电网设备增加的矛盾突出。

同时随着工业生产模式发生的重大变革，传统的运检模式和技术较为落后，变电设备与智能化要求相距甚远，日常工作仍沿袭20年前传统，新技术的优势未能得到充分利用和有效发挥。

因此亟待通过新手段，并且以大云物移技术为支撑，将例行停电试验、事后诊断处理为主的传统设备管理模式，转变为以设备内部状态自我感知、状态智能诊断、趋势自动跟踪、异常提前报警的主动预警模式。对设备问题进行提前发现和处置异常，提高电网和设备安全水平。

现有技术只通过单一状态量进行状态的判断，没有对多状态量进行综合分析，未对设备运行参数变化趋势进行分析。现有技术往往只能在出现了故障的时候进行检修，无法提前预警，设备运行风险较大，运维成本较高。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能根据设备内部状态自我感知、对设备状态趋势自动跟踪、对设备异常提前预警的基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法如下：

该基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统，其主要特点是，所述的系统包括主控子系统、辅控子系统、移动作业子系统和pms子系统，所述的主控子系统与电力系统一区/二区相连接，所述的辅控子系统、移动作业子系统和pms子系统与电力系统三区/四区相连接。

较佳地，所述的主控子系统通过正向隔离装置与电力系统相连接。

较佳地，所述的直接或间接表征变压器的各类信息包括基础数据、运行信息、巡检信息、检修数据和在线监测数据。

该基于油浸式变压器实现主动预警功能的方法，其主要特点是，系统发出的预警级别按照严重性和紧急程度由大到小依次为红色预警、黄色预警和蓝色预警，所述的方法包括以下步骤：

(1)系统获取表征变压器特征的多源状态信息量，并形成状态信息库；

(2)判断所述的状态信息量是否超过单一状态量的预警规则要求值，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3)；

(3)判断所述的状态信息量是否超过多状态综合量的预警规则要求值，如果是，则系统发出多状态预警；否则，系统处于正常状态。

较佳地，所述的状态信息量包括氢气的状态量、微水和氢气增长率，所述的步骤(3)的多状态预警包括绝缘受潮综合预警策略的处理，包括以下步骤：

(3-1.1)判断所述的氢气的状态量是否不小于150μL/L，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-1.2)；

(3-1.2)判断所述的氢气的状态量是否不大于10μL/L，如果是，则系统处于正常状态；否则，继续步骤(3-1.3)；

(3.1.3)判断微水含量和氢气增长速率是否均为0，如果是，则系统处于正常，否则，继续步骤(3.1.4)；

(3.1.4)判断微水含量不小于25μL/L且氢气增长速率不小于10％是否同时成立，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3.1.5)；

(3.1.5)判断微水含量小于15μL/L且氢气增长速率小于5％是否同时成立，如果是，则系统发出蓝色预警；否则，系统发出黄色预警。

较佳地，所述的状态信息量包括总烃、烃类气体变化趋势及相关产气速率，所述的总烃不小于150μL/L，所述的步骤(3)的多状态预警包括内部过热缺陷预警及策略的处理，包括以下步骤：

(3-2.1)根据三比值法判断系统是否为高温过热，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-2.2)；

(3-2.2)根据三比值法判断系统是否为中温过热，如果是，则系统发出黄色预警；否则，继续步骤(3-2.3)；

(3-2.3)根据三比值法判断系统是否为低温过热，如果是，则系统继续持续跟踪烃类气体变化趋势及相关产气速率；否则，系统处于正常状态。

较佳地，所述的状态信息量包括热点温度、环境温度、实时负荷电流I和环境温度T0，所述的步骤(3)的多状态预警包括接头过热缺陷预警及策略的处理，包括以下步骤：

(3-3.1)判断所述的热点温度是否不小于110℃，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-3.2)；

(3-3.2)判断所述的热点温度是否大于80℃，如果是，则系统继续持续跟踪相关状态量；否则，继续步骤(3-3.3)；

(3-3.3)判断所述的热点温度是否不小于环境温度+10℃，如果是，则继续步骤(3-3.4)；否则，系统处于正常状态；

(3-3.4)根据实时负荷电流I和环境温度T0系统换算出100％线路负荷电流IN条件下的温度TN，判断是否处于TN不大于110℃且相对温差小于80％时，如果是，则系统发出蓝色预警；否则，系统发出黄色预警。

采用了该基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法，系统可以接入主控系统、辅控系统、pms和移动作业系统，系统可以获取直接或间接表征变压器的多源信息。系统可以综合直接或间接表征变压器的多源信息，对油浸式变压器进行分析，智能分析预警策略，进行主动预警，改变现有被动式预警运维方式，在故障出现之前对设备进行预防性维护，提高了设备运行安全性，降低设备运行风险，节省运维成本。

附图说明

图1为本发明的基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统的组成图。

图2为本发明的基于油浸式变压器实现主动预警功能的方法的流程框图

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统包括：

主控子系统、辅控子系统、移动作业子系统和pms子系统，所述的主控子系统与电力系统一区/二区相连接，所述的辅控子系统、移动作业子系统和pms子系统与电力系统三区/四区相连接。

较佳地，所述的主控子系统通过正向隔离装置与电力系统相连接。

较佳地，所述的直接或间接表征变压器的各类信息包括基础数据、运行信息、巡检信息、检修数据和在线监测数据。

在本发明的具体实施方式中，该基于油浸式变压器实现主动预警功能的方法，系统发出的预警级别按照严重性和紧急程度由大到小依次为红色预警、黄色预警和蓝色预警，具体包括以下步骤：

(1)系统获取表征变压器特征的多源状态信息量，并形成状态信息库；

(2)判断所述的状态信息量是否超过单一状态量的预警规则要求值，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3)；

(3)判断所述的状态信息量是否超过多状态综合量的预警规则要求值，如果是，则系统发出多状态预警；否则，系统处于正常状态；

所述的状态信息量包括氢气的状态量、微水和氢气增长率，所述的步骤(3)的多状态预警处理为绝缘受潮综合预警策略的处理，包括以下步骤：

(3-1.1)判断所述的氢气的状态量是否不小于150μL/L，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-1.2)；

(3-1.2)判断所述的氢气的状态量是否不大于10μL/L，如果是，则系统处于正常状态；否则，继续步骤(3-1.3)；

(3.1.3)判断微水含量和氢气增长速率是否均为0，如果是，则系统处于正常，否则，继续步骤(3.1.4)；

(3.1.4)判断微水含量不小于25μL/L且氢气增长速率不小于10％是否同时成立，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3.1.5)；

(3.1.5)判断微水含量小于15μL/L且氢气增长速率小于5％是否同时成立，如果是，则系统发出蓝色预警；否则，系统发出黄色预警；

所述的状态信息量包括总烃、烃类气体变化趋势及相关产气速率，所述的总烃不小于150μL/L，所述的步骤(3)的多状态预警处理为内部过热缺陷预警及策略的处理，包括以下步骤：

(3-2.1)根据三比值法判断系统是否为高温过热，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-2.2)；

(3-2.2)根据三比值法判断系统是否为中温过热，如果是，则系统发出黄色预警；否则，继续步骤(3-2.3)；

(3-2.3)根据三比值法判断系统是否为低温过热，如果是，则系统继续持续跟踪烃类气体变化趋势及相关产气速率；否则，系统处于正常状态；

所述的三比值法是国际电工委员会规定的判断变压器故障类型的公知方法，在此不再赘述。

所述的状态信息量包括热点温度、环境温度、实时负荷电流I和环境温度T0，所述的步骤(3)的多状态预警处理为接头过热缺陷预警及策略的处理，包括以下步骤

(3-3.1)判断所述的热点温度是否不小于110℃，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-3.2)；

(3-3.2)判断所述的热点温度是否大于80℃，如果是，则系统继续持续跟踪相关状态量；否则，继续步骤(3-3.3)；

(3-3.3)判断所述的热点温度是否不小于环境温度+10℃，如果是，则继续步骤(3-3.4)；否则，系统处于正常状态；

(3-3.4)根据实时负荷电流I和环境温度T0系统换算出100％线路负荷电流IN条件下的温度TN，判断是否处于TN不大于110℃且相对温差小于80％时，如果是，则系统发出蓝色预警；否则，系统发出黄色预警。

本发明的具体实施方式中，本发明方案主要描述了一种判断变电站关键设备油浸式变压器主动预警的判断方法，帮助变电站运检人员提前发现设备问题进行处理。

1、系统组成

(1)主动预警系统部署在电力系统安全分区三区

(2)直接或间接表征变压器的各类信息通过接入主控系统、辅控系统、移动作业和pms获得

(3)主控系统的接入需要通过正向隔离装置

2、基于油浸式变压器特征量的主动预警判断方法，通过对直接或间接表征变压器的各类信息，包括以下数据：

(1)基础数据

设备的基础信息主要包括：铭牌参数、型式试验报告、出厂试验报告等。

(2)运行信息

设备的运行信息主要包括：设备运行工况记录信息、历年缺陷及异常记录、电压电流信息等。

(3)巡检信息

设备的巡检数据主要包括：红外、油位巡检等信息。

(4)检修数据

设备各类检测、缺陷等信息。

(5)在线监测数据

气体浓度、压力、温度等设备的各类在线监测所获信息。

3、直接或间接表征变压器的各类信息数据来源如下：

4、分析方法

(1)预警级别分析

油浸式变压器(电抗器)主动预警级别总体上分为三级(Ⅲ，Ⅱ，Ⅰ级)，按照设备状态量缺陷性质、幅值大小、变化趋势以及相互之间的逻辑关系，对设备安全运行影响的严重性和紧急程度，将主动预警信号颜色分为蓝色预警、黄色预警和红色预警三类。

a、蓝色预警

表示设备单一或部分状态量异常,暂不影响设备运行，设备处于仅需关注或跟踪分析的状态。

b、黄色预警

表示设备状态量变化趋势朝标准限值方向发展，但未超过标准限值。设备可能存在隐患，需加强监视或进一步的分析评估。

c、红色预警

表示设备状态量超过相关标准限值，或变化趋势明显。设备可能存在缺陷，并有可能发展为故障，急需采取相应措施

(2)预警策略

油浸式变压器(电抗器)的主动预警形式分为单一状态量的单一预警以及多状态量的综合预警。

状态预警流程设置为：状态信息量如超出单一状态量预警规则要求值则红色预警，如不超出单一状态量预警规则要求值，则进行多状态综合预警。

a、单一预警策略

b、绝缘受潮综合预警策略

当氢气≥150μL/L时，红色预警，运检策略为尽快停电检修，停电前加强巡检。

当氢气≥150μL/L时，红色预警，运检策略为尽快停电检修，停电前加强巡检。

当10μL/L＜氢气＜150μL/L时，参考辅助参量微水和氢气增长率。

当微水含量和氢气增长率均为0时，系统正常；

当微水含量和氢气增长速率较低时，蓝色预警，运检策略为持续跟踪，关注氢气变化趋势；

当微水含量和氢气增长率较高时，黄色预警，运检策略为缩短取油色谱分析周期，持续跟踪；

当微水含量以及氢气增长率均超标时，红色预警，运检策略为尽快停电检修，停电前加强巡检。

c、内部过热缺陷预警及策略

当总烃≥150μL/L时，根据三比值法判断为低温过热时，持续跟踪，关注烃类气体变化趋势及相关产气速率；

根据三比值法判断为中温过热时，黄色预警，运检策略为缩短取油色谱分析周期，持续跟踪；

根据三比值法判断为高温过热时，红色预警，运检策略为尽快停电检修，停电前加强巡检。

d、接头过热缺陷预警及策略

当热点温度T≥110℃时，红色预警，运检策略为尽快停电检修，停电前加强巡检。

当热点温度80℃＜T＜110℃时，，运检策略为持续跟踪、加强巡检，参考相对温差分析，迎峰度夏前选择合适时间停电处理。

当环境温度+10℃≤热点温度T＜80℃时，根据实时负荷电流I、环境温度T0换算出100％线路负荷电流IN(环境温度40℃)条件下的温度TN。

当换算得出的热点温度TN超过110℃时，或相对温差δ≥80％时，黄色预警，运检策略为持续跟踪、加强巡检，参考相对温差分析，迎峰度夏前选择合适时间停电处理；

当换算得出的热点温度TN不超过110℃时，且相对温差δ＜80％时，蓝色预警，运检策略为持续跟踪，关注热点温度变化趋势。

采用了该基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统及方法，系统可以接入主控系统、辅控系统、pms和移动作业系统，系统可以获取直接或间接表征变压器的多源信息。系统可以综合直接或间接表征变压器的多源信息，对油浸式变压器进行分析，智能分析预警策略，进行主动预警，改变现有被动式预警运维方式，在故障出现之前对设备进行预防性维护，提高了设备运行安全性，降低设备运行风险，节省运维成本。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (7)

1.一种基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统，其特征在于，所述的系统包括主控子系统、辅控子系统、移动作业子系统和pms子系统，所述的主控子系统与电力系统一区/二区相连接，所述的辅控子系统、移动作业子系统和pms子系统与电力系统三区/四区相连接。

2.根据权利要求1所述的基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统，其特征在于，所述的主控子系统通过正向隔离装置与电力系统相连接。

3.根据权利要求1所述的基于油浸式变压器实现主动预警功能的系统，其特征在于，所述的直接或间接表征变压器的各类信息包括基础数据、运行信息、巡检信息、检修数据和在线监测数据。

4.一种利用权利要求1所述的系统实现基于油浸式变压器进行主动预警控制的方法，其特征在于，系统发出的预警级别按照严重性和紧急程度由大到小依次为红色预警、黄色预警和蓝色预警，所述的方法包括以下步骤：

(1)系统获取表征变压器特征的多源状态信息量，并形成状态信息库；

(2)判断所述的状态信息量是否超过单一状态量的预警规则要求值，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3)；

(3)判断所述的状态信息量是否超过多状态综合量的预警规则要求值，如果是，则系统根据所述的状态信息量进行相应的多状态预警处理；否则，系统处于正常状态。

5.根据权利要求4所述的基于油浸式变压器进行主动预警控制的方法，其特征在于，所述的状态信息量包括氢气的状态量、微水和氢气增长率，所述的步骤(3)的多状态预警处理为绝缘受潮综合预警策略的处理，包括以下步骤：

(3-1.1)判断所述的氢气的状态量是否不小于150μL/L，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-1.2)；

(3-1.2)判断所述的氢气的状态量是否不大于10μL/L，如果是，则系统处于正常状态；否则，继续步骤(3-1.3)；

(3.1.3)判断微水含量和氢气增长速率是否均为0，如果是，则系统处于正常，否则，继续步骤(3.1.4)；

(3.1.4)判断微水含量不小于25μL/L且氢气增长速率不小于10％是否同时成立，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3.1.5)；

(3.1.5)判断微水含量小于15μL/L且氢气增长速率小于5％是否同时成立，如果是，则系统发出蓝色预警；否则，系统发出黄色预警。

6.根据权利要求4所述的基于油浸式变压器进行主动预警控制的方法，其特征在于，所述的状态信息量包括总烃、烃类气体变化趋势及相关产气速率，所述的总烃不小于150μL/L，所述的步骤(3)的多状态预警处理为内部过热缺陷预警及策略的处理，包括以下步骤：

(3-2.1)根据三比值法判断系统是否为高温过热，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-2.2)；

(3-2.2)根据三比值法判断系统是否为中温过热，如果是，则系统发出黄色预警；否则，继续步骤(3-2.3)；

(3-2.3)根据三比值法判断系统是否为低温过热，如果是，则系统继续持续跟踪烃类气体变化趋势及相关产气速率；否则，系统处于正常状态。

7.根据权利要求4所述的基于油浸式变压器进行主动预警控制的方法，其特征在于，所述的状态信息量包括热点温度、环境温度、实时负荷电流I和环境温度T0，所述的步骤(3)的多状态预警处理为接头过热缺陷预警及策略的处理，包括以下步骤：

(3-3.1)判断所述的热点温度是否不小于110℃，如果是，则系统发出红色预警；否则，继续步骤(3-3.2)；

(3-3.2)判断所述的热点温度是否大于80℃，如果是，则系统继续持续跟踪相关状态量；否则，继续步骤(3-3.3)；

(3-3.3)判断所述的热点温度是否不小于环境温度+10℃，如果是，则继续步骤(3-3.4)；否则，系统处于正常状态；

(3-3.4)根据实时负荷电流I和环境温度T0系统换算出100％线路负荷电流IN条件下的温度TN，判断是否处于TN不大于110℃且相对温差小于80％时，如果是，则系统发出蓝色预警；否则，系统发出黄色预警。