CN110568315B - 一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法 - Google Patents

一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，包括，读取母线运行状态与电压信息；然后对母线运行信息进行分析，筛选出各类运行状态异常信号；再根据基于运行状态异常信息的母线故障概率计算公式，计算母线故障概率；最后将各相关母线的故障概率由大到小排序，得到基于运行状态异常信息的母线故障集。本发明向电网在线安全稳定评估预警系统输出风险设备故障集，便于后续评估电网在母线运行状态异常环境下的安全稳定性并给出安全稳定控制措施，有助于提高电网安全稳定运行水平。

Description

一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法
技术领域
本发明涉及一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，属于电网安全稳定分析与防灾减灾技术领域。
背景技术
母线是组成电力系统的重要设备，其运行状态对电网安全稳定运行有着重要的影响。目前，电网调度控制系统一般根据母线监测信息，定性判断母线的实时运行状态，但无法定量评估其在未来一段时间内的运行状态，因而电网调度控制系统无法根据预判的母线可能发生的故障情况给出预防控制辅助决策，为电网安全稳定运行带来风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，用于电网调度控制系统提前预判母线可能发生的故障对电网运行的影响，提前制定预防控制预案，降低电网运行风险。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明实施例提供一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，包括：
读取母线运行状态及电压信息；
对所述读取的母线运行状态进行异常信号筛选；
根据所述筛选的异常信号确定与运行状态信息相关联的各部件的故障率；以及根据所述读取的电压信息确定母线电压修正系数；
根据与运行状态信息相关联的各部件的故障率以及母线电压修正系数，计算母线故障概率；
根据每台母线故障概率生成母线故障集。
进一步的，读取母线运行状态及电压信息，包括：通过数据采集与监视控制系统实时上传母线运行状态与实时电压信息。
进一步的，所述读取母线运行状态与电压信息的时间频率应不低于每15min一次。
进一步的，对所述读取的母线运行状态进行异常信号筛选，包括：
将读取到的母线运行状态信息分为5类：母线断路器状态信息、电流互感器状态信息、电压互感器状态信息、母线保护装置状态信息和母联保护装置状态信息；
分别筛选出每类状态信息的故障、告警和异常信号。
进一步的，根据所述筛选的异常信号确定与运行状态信息相关联的各部件的故障率，包括：
母线断路器故障率取值为：
如果异常信号为母线断路器故障，则母线断路器故障率取值为1；
如果异常信号为母线断路器告警，则母线断路器故障率取值为0.7；
如果异常信号为母线断路器异常，则母线断路器故障率取值为0.4；
电流互感器故障率取值为：
如果异常信号为电流互感器故障，则电流互感器故障率取值为1；
如果异常信号为电流互感器告警，则电流互感器故障率取值为0.7；
如果异常信号为电流互感器异常，则电流互感器故障率取值为0.4；
电压互感器故障率取值为：
如果异常信号为电压互感器故障，则电压互感器故障率取值为1；
如果异常信号为电压互感器告警，则电压互感器故障率取值为0.7；
如果异常信号为电压互感器异常，则电压互感器故障率取值为0.4；
母线保护装置故障率取值为：
如果异常信号为母线保护装置故障，则母线保护装置故障率取值为1；
如果异常信号为母线保护装置告警，则母线保护装置故障率取值为0.7；
如果异常信号为母线保护装置异常，则母线保护装置故障率取值为0.4；
母联保护装置故障率取值为：
如果异常信号为母联保护装置故障，则母联保护装置故障率取值为1；
如果异常信号为母联保护装置告警，则母联保护装置故障率取值为0.7；
如果异常信号为母联保护装置异常，则母联保护装置故障率取值为0.4。
进一步的，如果某母线的同一部件在统计时效内有多条异常信号，则取所有异常信号对应的故障率中的最大值为该部件的故障率。
进一步的，根据所述读取的电压信息确定母线电压修正系数，包括：
如果电压超过电压上/下限的绝对值在[0,5)％范围内，则母线电压修正系数取值为1；
如果电压超过电压上/下限的绝对值在[5～10)％范围内，则母线电压修正系数取值为1.5；
如果电压超过电压上/下限的绝对值在[10,∞)％范围内，则母线电压修正系数取值为2。
进一步的，根据与运行状态信息相关联的各部件的故障率以及母线电压修正系数，计算母线故障概率，包括：
Figure BDA0002226258420000021
其中，P为母线故障概率，λ断路器为母线断路器故障率，λCT为电流互感器故障率，λPT为电压互感器故障率，λ母线保护为母线保护装置故障率，λ母联保护为母联保护装置故障率，λ0为常数，k电压为母线电压修正系数。
进一步的，所述λ0取值为0.02次/台·年。
进一步的，根据每台母线故障概率生成母线故障集，包括：
将读取到状态变化信息的母线均计算得到故障概率，由大到小进行排列，生成母线故障集。
本发明所达到的有益效果为：本发明提供的一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，在传统的根据母线监测信息定性判断母线实时运行状态的基础上，进一步定量评估了未来一段时间内的母线故障概率，为电网调度控制系统提前根据母线可能发生的故障对电网运行的影响制定预防控制预案提供必要的信息输入支撑。
附图说明
图1为本发明方法的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明实施例提供一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，利用了母线实时运行的状态信息，预判未来一段时间内发生故障的可能性的大小。该未来一段时间，一般为下一个实时运行状态信息采用时刻之前。如本发明实施例中建议的运行状态信息的时间频率为15min，则该未来一段时间即为未来15min之内母线发生故障的可能性的大小。
具体实施过程参见图1，包括：
步骤1：母线运行状态及电压信息读取
读取通过SCADA(数据采集与监视控制)系统实时上传的母线运行状态信息与实时电压值。
以基于D5000平台的电网调度控制系统为例，母线运行状态信息一般存储在实时数据库中SCADA应用下的“保护信号表”中，母线实时电压值一般存储在实时数据库中SCADA应用下的“母线表”中。
为适应电网在线安全稳定分析的时效要求，读取母线运行状态信息与实时电压值的时间频率应不低于每15min一次。本发明建议每5min读取一次母线运行状态信息与实时电压值并计算母线故障概率。
步骤2：运行状态异常信号筛选
将读取到的母线运行状态信息分为5类：母线断路器状态信息、电流互感器状态信息、电压互感器状态信息、母线保护装置状态信息和母联保护装置状态信息。对每一类状态信息相关联的部件，确定其故障率。当某母线的同一部件在统计时效内有多条状态信息时，则取所有状态信息对应的故障率中的最大值为该部件的故障率。
(1)根据母线断路器状态信息，确定母线断路器故障率λ断路器的取值。
读取的母线断路器状态信息包括3类：故障、告警、异常。母线断路器故障率λ断路器的取值如下表1所示。
表1母线断路器故障率取值
Figure BDA0002226258420000041
(2)根据电流互感器(CT)状态信息，确定电流互感器故障率λCT的取值。
读取的母线电流互感器状态信息包括3类：故障、告警、异常。电流互感器故障率λCT的取值如下表2所示。
表2母线电流互感器故障率取值
Figure BDA0002226258420000042
(3)根据电压互感器(PT)状态信息，确定电压互感器故障率λPT的取值。
读取的电压互感器状态信息包括3类：故障、告警、异常。电压互感器故障率λPT的取值如下表3所示。
表3电压互感器故障率取值
Figure BDA0002226258420000043
Figure BDA0002226258420000051
(4)根据母线保护装置状态信息，确定母线保护装置故障率λ母线保护的取值。
读取的母线保护装置状态信息包括3类：故障、告警、异常。母线保护装置故障率λ母线保护的取值如下表4所示。
表4母线保护装置故障率取值
Figure BDA0002226258420000052
(5)根据母联保护装置状态信息，确定母联保护装置故障率λ母联保护的取值。
读取的母联保护装置状态信息包括3类：故障、告警、异常。母联保护装置故障率λ母联保护的取值如下表5所示。
表5母联保护装置故障率取值
Figure BDA0002226258420000053
步骤3：母线故障概率计算
将步骤2得到的各部件故障率代入以下公式，计算基于运行状态异常信息的母线故障概率。
Figure BDA0002226258420000054
式中，P为母线故障概率，λ断路器为母线断路器故障率，λCT为电流互感器故障率，λPT为电压互感器故障率，λ母线保护为母线保护装置故障率，λ母联保护为母联保护装置故障率，λ0为常数，一般与该地区电网母线年故障率统计值同一数量级，本发明建议取0.02次/(台·年)。
k电压为母线电压修正系数，其取值如下表6所示。
表6母线电压修正系数取值
超过电压上/下限值绝对值(％) 修正系数k<sub>电压</sub>
[0,5) 1
[5～10) 1.5
[10,∞) 2
步骤4：母线故障集生成
将读取到状态变化信息的母线按照步骤3计算得到的故障概率由大到小进行排列，生成母线故障集。
本发明在传统的根据母线监测信息定性判断母线实时运行状态的基础上，进一步定量评估了未来一段时间内的母线故障概率，为电网调度控制系统提前根据母线可能发生的故障对电网运行的影响制定预防控制预案提供必要的信息输入支撑。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，其特征在于，包括：
读取母线运行状态及电压信息；
对所述读取的母线运行状态进行异常信号筛选；包括：
将读取到的母线运行状态信息分为5类：母线断路器状态信息、电流互感器状态信息、电压互感器状态信息、母线保护装置状态信息和母联保护装置状态信息；
分别筛选出每类状态信息的故障、告警和异常信号；
根据所述筛选的异常信号确定与运行状态信息相关联的各部件的故障率；以及根据所述读取的电压信息确定母线电压修正系数；
根据与运行状态信息相关联的各部件的故障率以及母线电压修正系数，计算母线故障概率；包括：
Figure FDA0003132849540000011
其中，P为母线故障概率，λ断路器为母线断路器故障率，λCT为电流互感器故障率，λPT为电压互感器故障率，λ母线保护为母线保护装置故障率，λ母联保护为母联保护装置故障率，λ0为常数，k电压为母线电压修正系数；
根据每台母线故障概率生成母线故障集。
2.根据权利要求1所述的一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，其特征在于，读取母线运行状态及电压信息，包括：通过数据采集与监视控制系统实时上传母线运行状态与实时电压信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，其特征在于，所述读取母线运行状态与电压信息的时间频率应不低于每15min一次。
4.根据权利要求1所述的一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，其特征在于，根据所述筛选的异常信号确定与运行状态信息相关联的各部件的故障率，包括：
母线断路器故障率取值为：
如果异常信号为母线断路器故障，则母线断路器故障率取值为1；
如果异常信号为母线断路器告警，则母线断路器故障率取值为0.7；
如果异常信号为母线断路器异常，则母线断路器故障率取值为0.4；
电流互感器故障率取值为：
如果异常信号为电流互感器故障，则电流互感器故障率取值为1；
如果异常信号为电流互感器告警，则电流互感器故障率取值为0.7；
如果异常信号为电流互感器异常，则电流互感器故障率取值为0.4；
电压互感器故障率取值为：
如果异常信号为电压互感器故障，则电压互感器故障率取值为1；
如果异常信号为电压互感器告警，则电压互感器故障率取值为0.7；
如果异常信号为电压互感器异常，则电压互感器故障率取值为0.4；
母线保护装置故障率取值为：
如果异常信号为母线保护装置故障，则母线保护装置故障率取值为1；
如果异常信号为母线保护装置告警，则母线保护装置故障率取值为0.7；
如果异常信号为母线保护装置异常，则母线保护装置故障率取值为0.4；
母联保护装置故障率取值为：
如果异常信号为母联保护装置故障，则母联保护装置故障率取值为1；
如果异常信号为母联保护装置告警，则母联保护装置故障率取值为0.7；
如果异常信号为母联保护装置异常，则母联保护装置故障率取值为0.4。
5.根据权利要求4所述的一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，其特征在于，如果某母线的同一部件在统计时效内有多条异常信号，则取所有异常信号对应的故障率中的最大值为该部件的故障率。
6.根据权利要求1所述的一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，其特征在于，根据所述读取的电压信息确定母线电压修正系数，包括：
如果电压超过电压上/下限的绝对值在[0,5)％范围内，则母线电压修正系数取值为1；
如果电压超过电压上/下限的绝对值在[5～10)％范围内，则母线电压修正系数取值为1.5；
如果电压超过电压上/下限的绝对值在[10,∞)％范围内，则母线电压修正系数取值为2。
7.根据权利要求1所述的一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，其特征在于，所述λ0取值为0.02次/台·年。
8.根据权利要求1所述的一种基于运行状态异常信息的母线故障概率计算方法，其特征在于，根据每台母线故障概率生成母线故障集，包括：
将读取到状态变化信息的母线均计算得到故障概率，由大到小进行排列，生成母线故障集。
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