CN109459656B - 配电网故障预警追溯检修方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网故障预警追溯检修方法，解决了现有技术的不足，包括以下步骤：A)统计保电区域内保电设备型号，为每个型号设备进行步骤B；B)人为制造试验设备的故障诱因，建立输出电流对输入电流和温度的征兆对应表和征兆声音特征；C)在保电任务期间，选取参与当前保电工作的保电设备，建立对应的保电设备集[P]，监测配电设备的输入端功率和输出端功率，若监测所得输出端功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值低于设定征兆阈值则发出故障预警并显示故障诱因；D)将检测工作噪声与步骤B所得征兆声音特征对比，若差值低于设定征兆声音阈值则发出故障预警并显示故障诱因，并对追溯故障点进行检修。

Description

配电网故障预警追溯检修方法

技术领域

本发明涉及供电设备维护技术领域，具体涉及一种配电网故障预警追溯检修方法。

背景技术

随着越来越多的大型国际活动在中国举办，这些活动的供电保障成了当地供电单位的首要任务。活动期间用户的用电量加大，需要对原有的供电线路和供电设备进行排查，及时更换老化或功率不足的供电设备及线路。在活动期间，重要用电用户通常安排双电源，当一路电源存在故障时无缝切换的备用电源，此时需要对故障线路及故障设备进行维修，维修完成后重新由备用电源切换回原供电电源。然而故障出现后，开关、断路器和保护器等设备需要一定的反映时间，导致备用电源难以保证第一时间进行切换。而如果在活动期间，能够对将要出现故障的及时预警，并在故障出现前即进行备用电源的切换，则能够较容易地实现无缝切换，同时能够指导维修人员及时的有针对性的安排维修，免去了故障摸排的过程，加快了设备维修的速度。

中国专利号CN 105652138 A，公开日2016年6月8日，一种电力设备故障预警方法，包括以下步骤：获得电网故障时刻的动作量信息即开关和保护动作信息；获取来自数据采集、监控系统与断路器的动作信息，得到疑似故障元件各动作节点发生的故障时间；实时在线的判别电网中发生故障的设备并形成故障简报信息；变电站将开关、保护动作信息及故障简报信息综合汇总后形成变电站故障数据信息；调度中心接收并解析上传的故障数据信息，采用逻辑推理算法，实时诊断电网故障设备，并将诊断结果与变电站的故障诊断结果进行比对校核。本发明能够及时的获取电网设备中的故障信息，缩短事故处理时间、保证电网安全可靠运行，从而保证了电网设备的安全，避免电网发生异常情况。但其仍然需要在故障出现后，才能进行故障的预警和判断，不能在故障即将出现时及时地进行预警。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前电力系统缺乏对设备故障征兆的预警方法及系统的问题。提出了一种采集并记录故障征兆信息并与设备实时工作状态对比，及时发现故障征兆并预警的配电网故障预警追溯检修方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种配电网故障预警追溯检修方法，适用于一种配电网故障预警系统，配电网故障预警系统包括若干个功率测量装置、摄像装置、声音采集器、通信装置、显示装置、存储器和微处理器，所述若干个功率测量装置安装在配电网中各个配电设备输入端和输出端，所述功率检测装置包括功率检测单元和功率值显示单元，所述若干个功率测量装置均分配有标识ID；所述摄像装置包括若干个摄像头，所述若干个摄像头监控全部配电设备，所述声音采集器采集保电设备工作噪音，摄像装置和声音采集器通过通信装置与微处理器连接，所述显示装置和存储器与微处理器电连接，包括以下步骤：

A)统计保电区域内保电设备型号，为每个型号设备进行步骤B；

B)人为制造试验设备的故障诱因，建立输出电流对输入电流和温度的征兆对应表和征兆声音特征；

C)在保电任务期间，选取参与当前保电工作的保电设备，建立对应的保电设备集[P]，监测配电设备的输入端功率和输出端功率，若监测所得输出端功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值低于设定征兆阈值则发出故障预警并显示故障诱因；所述输出功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值的计算式为：

其中w_o为测量所得输出端功率,w_i为测量所得输入端功率，Φ(w_i)为征兆对应表查询值；

D)将检测工作噪声与步骤B所得征兆声音特征对比，若差值低于设定征兆声音阈值则发出故障预警并显示故障诱因，并对追溯故障点进行检修。

当设备即将出现故障时，常伴随着电流值的变化和工作噪音的变化，且变化规律因设备及故障诱因而不同，因而能够通过电流值和工作噪音的变化匹配到故障设备和故障类型及诱因。

作为优选，在步骤B)中人为制造试验设备的故障诱因，并采集在故障诱因作用下试验设备由正常工作到出现故障前一刻的故障征兆过程中输入电流与输出电流的关系，建立输出电流对输入电流和温度的征兆对应表，同时记录试验征兆声音特征，将试验声音特征与记录的各个保电设备的正常工作噪声进行叠加后去除步骤A中记录的试验声音特征形成征兆声音特征。

作为优选，记录的试验声音特征的时长与记录的试验征兆声音特征的时长相等，试验征兆声音特征的起始时间至少为人为制造试验设备的故障诱因开始前5秒，试验征兆声音特征时在人为制造试验设备的故障诱因开始前记录的时段为验证时段，试验征兆声音特征的验证时段与试验声音特征起始时间段特征值差异度小于设定的阈值为有效数据，否则重复步骤A)。

作为优选，所述确定抢修次序的方法是：根据电流检测装置的电流值追溯故障点后，确定追溯故障点，根据故障点的综合权重进行优先级排序，按照优先级从高到低的顺序进行检修。

作为优选，所述保电设备为变压器，所述人为制造试验设备的故障诱因包括变压器油不足、变压器油进水、变压器油循环不畅和变压器油温度高于60度。变压器油不足、进水、循环不畅和温度升高是常见的变压器故障诱因，所述保电设备为变压器，所述人为制造试验设备的故障诱因包括破坏部分绕组绝缘、匝间绝缘、硅钢片间绝缘和绝缘子受潮。绝缘层的损坏如果不被及时发现，将可能引起设备火情甚至爆炸，所述保电设备为电容器，所述人为制造试验设备的故障诱因包括电容极板间连接漏电电阻。电容器极间漏电是电容器常见的故障类型，电容器漏电会加大电能耗损。

作为优选，所述综合权重为：按照供电任务的重要程度设定配变电压器权重为x_h，x_h∈(1-10]，主配电柜权重为y_hk，y_hk∈(0.1-1]，从配电柜权重为 z_hkl，z_hkl∈(0.01-0.1)，则故障停电配电变压器的综合权重w_h＝x_h,故障停电主配电柜的综合权重w_hk＝x_h*y_hk,故障停电从配电柜的综合权重w_hkl＝x_h*y_hk*z_hkl。

作为优选，所有保电设备集[P]内的供电设备的权重大于保电设备集[P]外的供电设备的权重，对追溯故障点的综合权重按照从大到小进行排序，综合权重越大，优先级越高；所述从配电柜的权重z_hkl由连接的保电用户和保电任务决定；z_hkl＝∑C_v*R_ru；每台从配电柜连接v类保电用户，每个保电用户对应u种保电任务，每个保电用户对应相应的用户等级C_v；每个时段根据从配电柜所承担保电任务的重要程度，设置相应的任务等级R_ru。

本发明的实质性效果是：能够及时发现故障征兆并预警，在故障出现前即可进行处置和安排维修，提高了配电网的安全性和稳定性。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

一种配电网故障预警追溯检修方法，适用于一种配电网故障预警系统，配电网故障预警系统包括若干个功率测量装置、摄像装置、声音采集器、通信装置、显示装置、存储器和微处理器，所述若干个功率测量装置安装在配电网中各个配电设备输入端和输出端，所述功率检测装置包括功率检测单元和功率值显示单元，所述若干个功率测量装置均分配有标识ID；所述摄像装置包括若干个摄像头，所述若干个摄像头监控全部配电设备，所述声音采集器采集保电设备工作噪音，摄像装置和声音采集器通过通信装置与微处理器连接，所述显示装置和存储器与微处理器电连接，其特征在于，

包括以下步骤：

A)统计保电区域内保电设备型号，为每个型号设备进行步骤B；

B)人为制造试验设备的故障诱因，建立输出电流对输入电流和温度的征兆对应表和征兆声音特征；

C)在保电任务期间，选取参与当前保电工作的保电设备，建立对应的保电设备集[P]，监测配电设备的输入端功率和输出端功率，若监测所得输出端功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值低于设定征兆阈值则发出故障预警并显示故障诱因；所述输出功率与通过征兆函数所得预测输出功率差值的计算式为：

其中w_o为测量所得输出端功率,w_i为测量所得输入端功率，Φ(w_i)为征兆对应表查询值；

D)将检测工作噪声与步骤B所得征兆声音特征对比，若差值低于设定征兆声音阈值则发出故障预警并显示故障诱因，并对追溯故障点进行检修。

在步骤B)中人为制造试验设备的故障诱因，并采集在故障诱因作用下试验设备由正常工作到出现故障前一刻的故障征兆过程中输入电流与输出电流的关系，建立输出电流对输入电流和温度的征兆对应表，同时记录试验征兆声音特征，将试验声音特征与记录的各个保电设备的正常工作噪声进行叠加后去除步骤A中记录的试验声音特征形成征兆声音特征。

记录的试验声音特征的时长与记录的试验征兆声音特征的时长相等，试验征兆声音特征的起始时间至少为人为制造试验设备的故障诱因开始前5秒，试验征兆声音特征时在人为制造试验设备的故障诱因开始前记录的时段为验证时段，试验征兆声音特征的验证时段与试验声音特征起始时间段特征值差异度小于设定的阈值为有效数据，否则重复步骤A)。所述确定抢修次序的方法是：根据电流检测装置的电流值追溯故障点后，确定追溯故障点，根据故障点的综合权重进行优先级排序，按照优先级从高到低的顺序进行检修。根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，所述人为制造试验设备的故障诱因包括变压器油不足、变压器油进水、变压器油循环不畅和变压器油温度高于60度；根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，所述人为制造试验设备的故障诱因包括破坏部分绕组绝缘、匝间绝缘、硅钢片间绝缘和绝缘子受潮。按照供电任务的重要程度设定配变电压器权重为x_h，x_h∈(1-10]，主配电柜权重为y_hk，y_hk∈(0.1-1]，从配电柜权重为 z_hkl，z_hkl∈(0.01-0.1]，则故障停电配电变压器的综合权重w_h＝x_h,故障停电主配电柜的综合权重w_hk＝x_h*y_hk,故障停电从配电柜的综合权重w_hkl＝x_h*y_hk*z_hkl。

所有保电设备集[P]内的供电设备的权重大于保电设备集[P]外的供电设备的权重，对追溯故障点的综合权重按照从大到小进行排序，综合权重越大，优先级越高；所述从配电柜的权重z_hkl由连接的保电用户和保电任务决定；z_hkl＝∑C_v*R_ru；每台从配电柜连接v类保电用户，每个保电用户对应u种保电任务，每个保电用户对应相应的用户等级C_v；每个时段根据从配电柜所承担保电任务的重要程度，设置相应的任务等级R_ru。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，在所述步骤B)中将若干台同型号设备作为试验设备，接入试验电源并连接试验功率消耗单元，在配电设备输入端和输出端接入功率测量装置，根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因，并采集在故障诱因作用下，以设定频率记录：试验设备由正常工作到出现故障前一刻的故障征兆过程中，输入功率与输出功率的在同一时间的对应关系，每台设备建立一张输出功率对输入功率的备选征兆对应表，选择重复率最高的一张备选征兆对应表和同时记录的征兆声音特征作为征兆对应表和同时记录的征兆声音特征。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，预设有若干个征兆函数模板或标准函数，例如前段为水平函数或比例函数，故障发生时为脉冲函数，故障结束时为比例函数的征兆函数模板；记录设备征兆函数的时候，只需要选取若干个存在设备差异的记录点作为参数补充入征兆函数模板，即可完成征兆函数的建立，每个征兆函数模板均对应一个类型的电气设备。所述征兆函数模板由此类型的电气设备高频率多批次采样后的大数据近似得出。例如变压器就对应一个征兆函数模板。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (4)

1.一种配电网故障预警追溯检修方法，适用于一种配电网故障预警系统，配电网故障预警系统包括若干个功率测量装置、摄像装置、声音采集器、通信装置、显示装置、存储器和微处理器，若干个所述功率测量装置安装在配电网中各个配电设备输入端和输出端，所述功率测量装置包括功率检测单元和功率值显示单元，若干个所述功率测量装置均分配有标识ID；所述摄像装置包括若干个摄像头，若干个所述摄像头监控全部配电设备，所述声音采集器采集保电设备工作噪音，摄像装置和声音采集器通过通信装置与微处理器连接，所述显示装置和存储器与微处理器电连接，其特征在于，

包括以下步骤：

A) 统计保电区域内保电设备型号，为每个型号设备进行步骤B；

B) 人为制造试验设备的故障诱因，建立输出电流对输入电流和温度的征兆对应表和征兆声音特征；

C)在保电任务期间，选取参与当前保电工作的保电设备，建立对应的保电设备集

，监 测配电设备的输入功率和输出功率，若监测所得输出功率与通过征兆函数所得预测输出功 率差值低于设定征兆阈值则发出故障预警并显示故障诱因；所述输出功率与通过征兆函数 所得预测输出功率差值的计算式为：

，其中

为测量所得输出功率,

为测量所得输入功率，

为征兆对应表查询值；

D)将检测工作噪声与步骤B所得征兆声音特征对比，若差值低于设定征兆声音阈值则发出故障预警并显示故障诱因，并对追溯故障点进行检修；

确定抢修次序的方法是：根据功率测量装置测得的电流值追溯故障点后，确定追溯故障点，根据故障点的综合权重进行优先级排序，按照优先级从高到低的顺序进行检修；

所述综合权重为：按照供电任务的重要程度设定配变电压器权重为

， 主配电柜权重为

，从配电柜权重为

，则故障停电 配电变压器的综合权重

,故障停电主配电柜的综合权重

,故障停电 从配电柜的综合权重

。

2.根据权利要求1所述的一种配电网故障预警追溯检修方法，其特征在于，记录的试验声音特征的时长与记录的试验征兆声音特征的时长相等，试验征兆声音特征的起始时间至少为人为制造试验设备的故障诱因开始前5秒，试验征兆声音特征时在人为制造试验设备的故障诱因开始前记录的时段为验证时段，试验征兆声音特征的验证时段与试验声音特征起始时间段特征值差异度小于设定的阈值为有效数据，否则重复步骤A）。

3.根据权利要求1所述的一种配电网故障预警追溯检修方法，其特征在于，

根据设备型号人为制造试验设备的故障诱因的方法为：配电设备为变压器时，所述人为制造试验设备的故障诱因包括变压器油不足、变压器油进水、变压器油循环不畅、变压器油温度高于60度、破坏部分绕组绝缘、匝间绝缘、硅钢片间绝缘和绝缘子受潮。

4.根据权利要求3所述的一种配电网故障预警追溯检修方法，其特征在于，所有保电设 备集

内的供电设备的权重大于保电设备集

外的供电设备的权重，对追溯故障点的综 合权重按照从大到小进行排序，综合权重越大，优先级越高；所述从配电柜的权重

由连 接的保电用户和保电任务决定；

=

；每台从配电柜连接

类保电用户，每个保 电用户对应

种保电任务，每个保电用户对应相应的用户等级

；每个时段根据从配电柜 所承担保电任务的重要程度，设置相应的任务等级

。