CN111080179A - 变压器状态风险评估系统、方法、计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器运行状态风险评估系统，包括变压器本体、多个传感单元、处理单元、评估单元及传输单元，所述传感单元分别实时感应所述变压器本体的参数值；所述处理单元包括输入端口和输出端口，所述传感单元感应的参数值自所述输入端口传输至所述处理单元，经所述处理单元对参数值规范化、标准化处理后获得所述变压器本体的参数值信息，所述评估单元接收来自所述参数值信息，并输出风险评价值，所述输出端口输出所述风险评价值及风险评价可信度；所述传输单元，接收来所述风险评价值及风险评价可信度，并传输至终端设备。同时，本发明还提供一种上述变压器运行状态风险评估系统的评估方法和执行评估系统的评估指令的计算机可读存储介质。

Description

变压器状态风险评估系统、方法、计算机可读存储介质

【技术领域】

本发明涉及一种输电系统用变压器运行状态风险评估系统、风险评估方法及计算机可读存储介质。

【背景技术】

变压器是电网系统的核心设备，也是最昂贵的设备之一，它利用电磁感应的原理，实现不同等级的电流、电压的转换。一般来说，从发电、供电一直到用电需要经过三至五次变压过程。它的运行状态直接影响着整个电网系统的安全与稳定。一旦变压器出现故障，将会造成重大的经济损失和社会影响，所以保证电力设备安全、稳定、高效的运行，对提高国家安全性、保护工业企业利益以及人民财产安全都具有十分重要的意义和不可忽视的作用。大型高压输变电设备尤其是变压器，是保证供电可靠性的基础，也是电力安全生产的根本保证。

现有技术中所述变压器的状态检修是根据变压器设备实际运行状态来安排检修计划，因此，正确适时掌握变压器的运行状态是状态风险评估的关键，是贯穿整个状态检修维护策略的核心内容。状态监测主要是为变压器状态检修而进行的前期工作，是开展状态检修的基础。对于变压器的状态监测工作，较多的集中在对电气或机械方面的具体参量进行监测和一些宏观的基于单一或少量参量的状态监测法，还缺乏一种有效的方法来表征变压器运行状态和各种试验、运行条件、设备历史信息等之间的综合关系，自然也无法预判变压器未来故障可能性及潜在风险评估。

目前对所述变压器运行状态风险评估的研究集中主要在两个方面：一是通过对变压器油中气体分析、局部放电等信息进行在线监测，通过温度、油位、负荷等参数值是否超标来分析评估变压器状态，为运检部门提供检修策略。这些对所述变压器运行状态的参数监测更偏重于变压器的实时状态，给出的策略一般是建议性的决策，而变压器的历史、未来状态与实时状态有着内在的关联，同时也需要一个定量的数据来对变压器在线运行状态定性评估，以精准预测变压器未来可能发生的故障风险。因此，需要对变压器运行状态监测，并把监测结果快速进行全面的评价，给出一个综合评价指标。

鉴于此，本发明建立科学、合理的状态评价模型，开发一套变压器运行状态监控及风险评估系统、风险评估方法以支持检修决策，能够准确评价变压器的运行状态，预测潜在风险，对变压器未来正常可靠运行和提高电力系统的运行可靠性都有着重要的意义。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种监测变压器的运行参数并预估风险及潜在风险的变压器状态风险评估系统。

同时，本发明还提供一种采用上述风险评估系统的风险评估方法及计算机可读存储介质。

一种变压器运行状态风险评估系统，包括变压器本体、多个传感单元、处理单元、评估单元及传输单元，所述传感单元分别实时感应所述变压器本体的参数值；所述处理单元包括输入端口和输出端口，所述传感单元感应的参数值自所述输入端口传输至所述处理单元，经所述处理单元对参数值规范化、标准化处理后获得所述变压器本体的参数值信息，所述评估单元接收来自所述处理单元处理后的参数值信息，并输出所述变压器本体运行的风险评价值及风险评价可信度；所述传输单元，接收来自所述评估单元的风险评价值及风险评价可信度，并传输至终端设备。

优选的，所述传感单元是电压感应单元、电流感应单元、负载感应单元、油位感应单元、结点温度感应单元、压力感应单元及惰性气体浓度感应单元中的一种或者多种，所述传感单元分别对应实时感应所述变压器本体的电压参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值中的一种或多种。

优选的，所述变压器本体是应用于高压电网输电系统的电压调节装置。

优选的，所述评估单元内设置多个参数类型权重值An，每一参数类型权重值An对应一参数等级值AZn、持续时间值ATn，其中n为大于零的自然数，设定输入所述处理单元的参数值信息对应输出的所述变压器的风险评价值设定为S，风险评价可信度设定为C，则：

S＝∑(A1*AZ1*AT1+A2*AZ2*AT2……+An*AZn*ATn)；及

C＝A1+A2……+An。。

优选的，所述处理单元内存储有计算机可读机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有多条指令，所述指令适用于由驱动器加载至处理单元以执行变压器运行状态风险评估。

优选的，所述终端设备包括数据反馈单元，所述终端设备接收来自所述传输单元的风险评价值及风险评价可信度，并根据所接收的结果对应选择性反馈预警方案。

优选的，所述预警方案包括对应调整所述变压器的电压值、参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值在设定范围内。

一种变压器运行状态风险评估方法，包括如下步骤：

提供传感单元感应变压器本体的运行参数值；

提供处理单元及评估单元，所述处理单元接收所述传感单元的感应的参数值，并经所述处理单元对参数值规范化、标准化处理后输出规范化、标准化的参数值信息，所述评估单元根据所述参数值信息对应评估输出所述变压器本体运行的风险评价值及风险评价可信度，其中所述评估单元内设置多个参数类型权重值An，每一参数类型权重值An对应一参数等级值AZn、持续时间值ATn，其中n为大于零的自然数，设定输入所述处理单元的参数值信息对应输出的所述变压器的风险评价值设定为S，风险评价可信度设定为C，则：

S＝∑(A1*AZ1*AT1+A2*AZ2*AT2……+An*AZn*ATn)；及

C＝A1+A2……+An；

提供传输单元，传输所述变压器本体运行的风险评价值及风险评价可信度至终端设备，所述终端设备接收来自所述传输单元的风险评价值及风险评价可信度并产生预警方案；

提供数据反馈单元，所述数据反馈单元对应选择性反馈预警方案。

优选的，所述预警方案包括声音预警、短信提示或者颜色预警中的一种或多种。

优选的，所述终端设备是移动终端或者云端服务器。

进一步地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适用于由控制主机加载至所述处理单元以执行变压器运行状态风险评估方法。

与现有技术相比，本发明提供的变压器运行状态风险评估系统监控所述变压器的实际运行状态，并记录各时间节点不同类型的参数值，设定运行状态计算模型，根据所记录的各类型的参数信息有效评估变压器运行状态的健康状况，该健康状况包括已经发生的不良状态及潜在的故障风险。并根据当前数据、历史数据结合变压器的检修标准对应反馈变压器运行状体的综合指标，并根据实际需要反馈预警方案，进一步降低潜在可能发生风险的几率，减少检修人员工作量。

【附图说明】

图1为本发明提供的变压器运行状态风险评估系统框架示意图；

图2为图1所示处理单元的结构框图；及

图3为图1所示变压器运行状态风险评估方法流程图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，是本发明一种变压器运行状态风险评估系统方框示意图。所述变压器运行状态风险评估系统10包括变压器本体11、多个传感单元13、处理单元15、传输单元16、评估单元17及终端设备19。

所述传感单元13感应并采集所述变压器本体11运行状态的参数值，并经所述传输单元16传输至所述处理单元15，所述处理单元15接收所述传感单元13感应的的参数值，并对参数值信息做规范和标准转换处理为适合评估单元17支持的格式的参数值信息，所述评估单元17对应计算评估输出所述变压器本体11的运行状态风险评价值及风险评价可信度。所述风险评价值及风险评价可信度再次经由所述传输单元16传输至终端设备19，所述终端设备19根据接收到的风险评价值及风险评价可信度选择性反馈预警方案。

所述变压器本体11是应用于高压电网输电系统的电压调节装置，其利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯(磁芯)，其主要功能包括电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压(磁饱和变压器)等。所述变压器本体11的主要特征参数包括工作频率、额定功率、额定电压、电压比、空载电流、空载损耗、转化效率及绝缘电阻等类型参数。在所述变压器本体11实际运行过程中，所述变压器本体11的电压参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值等至关重要，适时记录所述变压器本体11的电压参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值中的一种或多种，即可实现某种程度的监控所述变压器本体11的潜在风险、故障可能性等。

所述传感单元13的数量是多个，分别对应设置在所述变压器本体13的指定位置，用以精确实时感应对应变压器本体11的各种类型的实际运行参数值。具体而言，所述传感单元13可以分别是电压感应单元、电流感应单元、负载感应单元、油位感应单元、结点温度感应单元、压力感应单元及惰性气体浓度感应单元中的一种或者多种，其用以分别实时在线监测所述变压器本体11的电压参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值中的一种或多种。

在实际监测过程中，所述参数值可以是上述列举参数中的一种或者多种，也可以是上述所列参数之外的其他参数，根据实际监测判断需要，所述参数值对应调整。所述传感单元13采集所述变压器本体11的实际参数值，并记录之。

所述处理单元15包括输入端口151和输出端口153。所述输入端口151与所述传感单元13经所述传输单元16对应电连接。所述输出端口153对应与所述评估单元17同样经所述传输单元16对应电连接。所述传感单元13感应的参数值自所述输入端口151传输至所述处理单元15，经所述处理单元15对参数值做规范化、标准化处理后获得所述评估单元17支持的数据格式的参数值信息，经所述传输单元16传输至所述评估单元17。

所述评估单元17依据所述处理单元15处理后的参数值信息对所述变压器本体11的运行状态评估，并反馈评估结果，即：所述变压器本体11运行的风险评价值，所述评估单元17的输出端口输出所述风险评价值，针对所述变压器本体11的风险评价值对应判定获得所述变压器本体11的风险评价可信度。请参阅图2，是图1所示处理单元15的结构框图。所述处理单元15内设置计算机可读存储介质和驱动器，在所述可读存储介质中存储设定的数据转换模块等以对所述传感单元感应的参数值处理。所述驱动器驱动控制主机将存储于可读存储介质中的指令加载至处理单元15以执行对所述变压器本体11的运行状态监测。

在该数据转换模型中，设定所述输入端口151的接收的参数为影响变压器运行的参数类型权重为A、参数等级AZ及持续时间AT，所述参数类型具体可以是电压参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值中的一种或多种。所述参数等级AZ、持续时间AT可以根据参数特性选择单位。设定所述评估单元17输出值为变压器运行风险的评价值S和评价值可信度C，其中评价值越小，风险越小。在本实施方式中，取n为大于零的自然数，则A1代表其中一种参数类型权重，……，以此类推，An代表第n种参数类型权重。同理，设定AZ1为第一种参数等级，……，以此类推，AZn代表第n种参数等级。AT1为第一种参数持续时间，……，以此类推，ATn代表第n种参数类型持续时间。那么，

S＝∑(A1*AZ1*AT1+A2*AZ2*AT2……+An*AZn*ATn)；及

C＝A1+A2……+An。

使用者可以根据不同类型变压器，选定风险级别界定值。参数类型可以任意增加，参数类型越多，评价结果准确度越高。

所述评估单元17与所述终端设备19通过所述传输单元16实现互为通信。所述传输单元16传输所述评估单元17评估后获得的所述变压器本体11的风险评价值及风险评价可信度至所述终端设备19，供所述终端设备19对应反馈预警方案。

所述传输单元16可以是有线传输也可以是无线传输。

所述终端设备19接收来自所述评估单元17的风险评价值及风险评价可信度。所述终端设备19可以是移动终端，也可以是云端，或者是其他类型服务器端。所述终端设备19包括数据反馈单元191。所述终端设备19可以根据所述变压器本体11的风险评价值及风险评价可信度，对应设定反馈不同的预警方案。具体而言，所述预警方案可以是语音提醒、声音报警、或者不同颜色的可视化文档提示。通过设定不同的预警方案，用户根据实际设定需要选择性反馈不同的预警方案，以对应调整所述变压器的电压值、参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值在设定范围内。

再请参阅图3，为图1所示变压器运行状态风险评估方法流程图。当采用图1所示变压器运行状态风险评估系统对变压器本体进行风险评估时，其风险评估方法包括如下步骤：

步骤S01，提供传感单元13感应变压器本体11的运行参数值；

步骤S02，提供处理单元15和评估单元17，所述处理单元15接收所述传感单元11的感应的参数值，并经所述处理单元15对参数值做规范化、标准化处理后输出至所述评估单元17，所述评估单元17对应输出所述变压器本体11运行的风险评价值及风险评价可信度，其中所述评估单元17内设置多个参数类型权重值An，每一参数类型权重值An对应一参数等级值AZn、持续时间值ATn，其中n为大于零的自然数，设定输入所述处理单元15的参数值后，所述评估单元17对应输出的所述变压器本体11的风险评价值设定为S，风险评价可信度设定为C，则：

S＝∑(A1*AZ1*AT1+A2*AZ2*AT2……+An*AZn*ATn)；及

C＝A1+A2……+An；

步骤S03，提供传输单元16，传输所述变压器本体11运行的风险评价值及风险评价可信度至终端设备19，所述终端设备19接收来自所述评估单元17的风险评价值及风险评价可信度并产生预警方案；

步骤S04，提供数据反馈单元191，所述数据反馈单元191对应选择性反馈预警方案。

在本实施方式中，所述预警方案可以是语音提示，报警提示、或者是可视化图表反馈。

相较于现有技术，本发明的变压器运行状态风险评估系统和评估方法通过多个传感单元13对应分别采集所述变压器本体11的各种参数值，并记录。所述处理单元15根据所述传感单元13采集的不同参数值，对应计算处理获得所述评估单元17支持的规范化、标准化参数值信息，包括当前变压器本体11实际运行的历史参数值和适时参数值，所述评估单元17依据所述处理单元15处理后的参数值信息对所述变压器本体11的运行状态评估，并反馈评估结果至所述终端设备19，所述评估单元17根据上述参数值结合设定运行状态计算模型有效评估变压器本体11运行状态的健康状况，该健康状况包括已经发生的不良状态及潜在的故障风险，选择性反馈预警方案，进一步降低潜在可能发生风险的几率，减少检修人员工作量。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种变压器运行状态风险评估系统，其特征在于，包括：

变压器本体；

多个传感单元，分别实时感应所述变压器本体的参数值；

处理单元，包括输入端口和输出端口，所述传感单元感应的参数值自所述输入端口传输至所述处理单元，经所述处理单元对参数值规范化、标准化处理后获得所述变压器本体的参数值信息；

评估单元，接收来自所述处理单元处理后的参数值信息，并输出所述变压器本体运行的风险评价值及风险评价可信度；及

传输单元，接收来自所述评估单元的风险评价值及风险评价可信度，并传输至终端设备。

2.根据权利要求1所述的变压器运行状态风险评估系统，其特征在于，所述传感单元是电压感应单元、电流感应单元、负载感应单元、油位感应单元、结点温度感应单元、压力感应单元及惰性气体浓度感应单元中的一种或者多种，所述传感单元分别对应实时感应所述变压器本体的电压参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的变压器运行状态风险评估系统，其特征在于，所述变压器本体是应用于高压电网输电系统的电压调节装置。

4.根据权利要求1所述的变压器运行状态风险评估系统，其特征在于，所述评估单元内设置多个参数类型权重值An，每一参数类型权重值An对应一参数等级值AZn及持续时间值ATn，其中n为大于零的自然数，设定输入所述处理单元的参数值信息对应输出的所述变压器的风险评价值设定为S，风险评价可信度设定为C，则：

S＝∑(A1*AZ1*AT1+A2*AZ2*AT2……+An*AZn*ATn)；及

C＝A1+A2……+An。

5.根据权利要求4所述的变压器运行状态风险评估系统，其特征在于，所述处理单元内存储有计算机可读机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有多条指令，所述指令适用于由驱动器加载至处理单元以执行变压器运行状态风险评估。

6.根据权利要求4所述的变压器运行状态风险评估系统，其特征在于，所述终端设备包括数据反馈单元，所述终端设备接收来自所述传输单元的风险评价值及风险评价可信度，并根据所接收的结果对应选择性反馈预警方案。

7.根据权利要求6所述的变压器运行状态风险评估系统，其特征在于，所述预警方案包括对应调整所述变压器的电压值、参数值、电流参数值、电感值、油位值、结点温度值、压力值及气体浓度值在设定范围内。

8.一种变压器运行状态风险评估方法，包括如下步骤：

提供传感单元感应变压器本体的运行参数值；

提供处理单元及评估单元，所述处理单元接收所述传感单元的感应的参数值，并经所述处理单元对参数值处理后输出规范化、标准化的参数值信息，所述评估单元根据所述参数值信息对应评估输出所述变压器本体运行的风险评价值及风险评价可信度，其中所述评估单元内设置多个参数类型权重值An，每一参数类型权重值An对应一参数等级值AZn及持续时间值ATn，其中n为大于零的自然数，设定输入所述处理单元的参数值信息对应输出的所述变压器的风险评价值设定为S，风险评价可信度设定为C，则：

S＝∑(A1*AZ1*AT1+A2*AZ2*AT2……+An*AZn*ATn)；及

C＝A1+A2……+An；

提供传输单元，传输所述变压器本体运行的风险评价值及风险评价可信度至终端设备，所述终端设备接收来自所述传输单元的风险评价值及风险评价可信度并产生预警方案；

提供数据反馈单元，所述数据反馈单元对应选择性反馈预警方案。

9.根据权利要求8所述的评估方法，其特征在于，所述预警方案包括声音预警、短信提示或者颜色预警中的一种或多种。

10.根据权利要求8所述的评估方法，其特征在于，所述终端设备是移动终端或者云端服务器。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适用于由控制主机加载至所述处理单元以执行权利要求8-10任一项所述的变压器运行状态风险评估方法。

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