CN111289812A - 一种输变电设备状态监测管理方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输变电设备状态监测管理方法及其系统，所述方法包括采集模块采集输变电设备的带电检测参数以及在线检测参数；根据采集到的参数，对各个输变电设备进行状态评价；根据状态评价进行警报。其中，在进行状态评价时，包括以下步骤：部分评价，根据第一警告参数，判断输变电设备的状态是否为正常；如正常则重新跳转到采集阶段，如异常则进行全面评价；全面评价，根据第一警告参数和第二警告参数，给出设备状态评价，并发出警报。本方法首先通过部分评价模块采用第一警告参数来筛选出异常的设备，再通过全面评价模块来仔细判断异常的设备是否真的存在问题或者存在问题的缘由，大幅度降低后台的数据处理量。
Description
技术领域
本发明涉及电力安全技术领域，特别涉及一种输变电设备状态监测管理方法及其系统。
背景技术
电力系统是国家发展以及人们生活不可或缺的一部分，如何有效地保障电力系统的安全性是电力企业的核心问题之一，而提高安全性的一个关键就在于对输变电设备进行有效地在线监控以及评价，使得人们可以更加及时地了解输变电设备的问题，更加科学地制定检修决策，明显减少设备停电次数和停电时间，降低检修作业和运行操作风险。但电网上的输变电设备较多，需要处理的数据量巨大，使得后台处理器一直超负荷运载，导致评估较慢不能及时反馈设备的状态，延误了调整的时机。
发明内容
针对上述不足，本发明首先提供一种输变电设备状态监测管理系统，该系统既可实现对设备的状态进行全面仔细的检测，同时又能避免后台服务器处理数据量过大的问题。
本发明还提供一种输变电设备状态监测管理方法。
为解决上述问题，本发明采用的方案为：
一种输变电设备状态监测管理系统，包括
采集输变电设备的带电检测参数以及在线检测参数的采集模块；
根据采集模块采集的参数，对各个输变电设备进行评价的状态评价模块；
根据状态评价模块的评价进行警报的警报模块；
所述状态评价模块包括用于全面评价输变电设备状态的全面评价模块以及用于部分评价输变电设备部分状态的部分评价模块。
其中，状态评价模块、警报模块可以为硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。
本方案通过建立全面评价模块以及部分评价模块，建立了对输变电设备的两个评价方式，当正常情况下，采用部分评价模块部分评价输变电设备的状态，只有发现异常参数时，才调用全面评价模块来评价输变电设备的状态，使得后台运算系统在处理数据时突出重点(异常的设备)，避免过多的资源浪费在对正常设备的全面评测上，实现以较少的资源管理较多的正常设备，以较多的资源处理较少的异常设备，大幅度减少后台的负荷，使得后台运算系统对设备的评价更加及时。
优选地，所述带电检测参数与在线检测参数包括数值超过阈值会触发警报模块发出警报的第一警告参数，以及数值变化不会触发警报模块发出警报的第二警告参数。所述第二警告参数包括但不限于用于反映输变电设备周围环境的环境参数以及用于反映输变电设备的状态的状态参数；
更加优选地，所述第一警告参数包括但不限于变压器绕组变形量、变压器铁芯电流量、变压器中的各类气体含量参数、金属氧化物避雷器的阻性电流量、灭弧室的开断电流量、SF6气体室内的气体压力和气体密度中的一种或多种；
优选地，环境参数包括但不限于用于反映周围环境气温的气温参数、用于反映周围环境的湿度参数、反映周围环境雨水量的下雨量参数中的一种或多种；
优选地，所述状态参数包括但不限于用于反映检测电气设备局部温度升高的红外线检测装置的特征性热场分布图、变压器振动频谱、断路器的振动信号波形、GIS设备的气体压力等中的一种或多种。
优选地，所述全面评价模块调用第一警告参数以及第二警告参数来评价输变电设备的状态；所述部分评价模块调用第一警告参数来评价输变电设备的状态。
需要说明的是，由于第一警告参数是与输变电设备状态直接挂钩的参数，如果某个参数超出阈值就说明输变电设备具有问题，所以部分评价模块可以根据第一警告参数来评价输变电的状态是否异常。而第二警告参数则是与输变电设备状态不直接挂钩的参数，如环境温度，环境湿度等，但是第二警告参数可以反映出输变电设备的一些问题，如对泄露器泄漏电流测量时，电流量可能会出现先升高后降低的异常情况，但如果环境湿度较大，则可以判定为电阻绝缘受潮所引起，解除异常，为此，全面评价模块可以通过第一警告参数以及第二警告参数判断异常的设备是否真的存在问题或者存在问题的缘由。为此，虽然第一警告参数有一个规定的阈值，而阈值的计算都是要根据实际环境而发生变化的，进行评价时，如将所有的环境参数以及其它次要参数带入模型或者公式计算阈值，或者根据所有参数判定具体情况，则会导致计算量的大幅度上升，不利于后台运算系统及时处理各种数据。为此，首先部分评价模块采用第一警告参数来筛选出异常的设备，再通过全面评价模块来精确判断异常的设备是否真的存在问题或者存在问题的缘由，则能够大幅度降低后台的数据处理量。
优选地，部分评价模块将输变电设备的状态分为正常状态以及异常状态；
更加优选地，所述状态评价系统还包括筛分模块，筛分模块用于对运送到全面评价模块的各个设备的参数进行筛分，将部分评价模块结果状态处于正常状态的输变电设备的第一评价参数以及第二评价参数筛分出来，使得处于正常状态的输变电设备的参数无法输送到全面评价模块，即将部分评价模块结果状态处于异常状态的输变电设备的第一评价参数以及第二评价参数筛选出来，并输送到全面评价模块。
优选地，上述监测管理系统，还包括数据同步模块，用于整理采集模块同一时间段的数据，制成数据表格传输到状态评价模块。
由于采集模块需要传输给状态评价模块的数据量过大，所以当传输网络的负荷大时传送会暂停，等传输网络的负荷少时会向后台补送数据，为此需要设置一个数据同步模块，确保状态评价模块收到的都是同一时间段的参数，不会有部分参数的时间滞后。
一种输变电设备状态监测管理方法，包括：
S1、采集模块采集输变电设备的带电检测参数以及在线检测参数；
S2、根据采集到的参数，对各个输变电设备进行状态评价；如状态评价为正常，则跳转到步骤S1，如状态评价为异常，则执行步骤S3；
S3、根据状态评价发出警报；
其中，所述带电检测参数与在线检测参数包括数值超过阈值会触发警报模块发出警报的第一警告参数，以及数值变化不会触发警报模块发出警报的第二警告参数。应理解采集模块包括但不限于铁芯接地电流采集器、变压器局放检测仪、油中特征气体传感器、灭弧室电寿命监测检测器、变压器振动传感器、用于电容器设备在线监测的零磁通传感器、断路器检测装置以及SF6气体检测装置、GIS气体检测装置等，所述输变电设备包括但不限于输电网络中的变压器、避雷器、灭电室、GIS装置、电容器等设备。
优选地，步骤S2包括以下步骤：
S21、部分评价，根据第一警告参数，判断输变电设备的状态是否为正常；如正常则跳转到步骤S1，如某个输变电设备的状态异常则针对异常的输变电设备执行步骤S22；
S22、全面评价，根据第一警告参数和第二警告参数，对异常的输变电设备给出设备状态评价，判断输变电设备的状态是否为正常，如正常则跳转到步骤S1，如异常则执行步骤S3。
在步骤S21中，在进行判断输变电设备的状态是否为正常时，是根据一个输变电设备在之前一段时间的参数来评判输变电设备的状态是否为正常；
优选地，判断输变电设备当前的参数与输变电设备在一段时间内的该参数的平均值的差值是否超过阈值，如超过，则输变电设备的状态为异常，否则，输变电设备的状态为正常。
需要说明的是，现有的阈值设置是根据专业化处理后的数据，对阈值进行针对性优化，得到一个确定的阈值范围，该技术适应于单设备的检测，但上述阈值制定的方式不适用于庞大而又复杂的电网系统，原因如上文提到，阈值是需要根据外界环境的变化而受到影响的，如温度升高，阈值可能要相应地升高，但是为了避免计算过于复杂(如需要准确计算阈值需要带入第二警告参数的数据并且需要大量的计算公式以及模型)，增加后台的数据处理量，因此采用一刀切的方式来设定第一警告参数的阈值时，为了考虑各种特殊情况的出现，阈值的上下限距离相对较大，达不到一个较合适的范围。因此，在长期的运作中，申请人发现参数的横向比较性差，而重复性相对优。基于上述特点，本发明主要根据第一警告参数的趋势而评估，即判断输变电设备当前的参数与输变电设备在一段时间内的该参数的平均值的差值是否超过阈值即可。应理解并非所有的第二警告参数都可以代入公式或模型中来计算阈值，有部分第二警告参数仅为参考作用。
优选地，所述方法还包括根据参数的关联性，修正采集模块在采集参数时的允许误差。如GIS气室压力与SF6的气体压力有关联性(GIS气室的气体包括了SF6气体，即GIS气室的气体压力有一部分来自SF6提供的气体压力，而且检测GIS气室压力主要也是为了反映SF6气体的气体压力，检测SF6气体是否泄漏)，但是有时由于厂家或者操作工的原因，使得SF6在线监测装置的气体压力的读数误差高于GIS气室压力在线监测装置的气体压力的读数误差，使得存在GIS气室压力在线监测装置已经向系统告警，但SF6在线监测装置却未能及时发出警报信息的情况出现，而由于SF6气体压力为第一警告参数，而GIS气室压力是第二警告参数，因此，会出现由于SF6气体压力参数没有超出阈值，系统不会向用户发出警报也不会自动暂停运行装置的情况，但另一方面由于GIS气室压力超标了，引起GIS设备自身保护措施实施而自动停止运行，给整个系统的运行带来麻烦(由于上述方式为设备自身突然停运，而不是系统自动控制停运的，所以容易带来控制的混乱以及数据的丢失)，为此需要重新修正SF6在线监测装置的气体压力的读数误差，使得其低于GIS气室压力在线监测装置的气体压力的读数误差，符合实际的情况。首先，在系统预设时已经将GIS气室压力与SF6的气体压力关联起来，更准确地说将GIS气室压力在线监测装置的气体压力的读数误差与SF6在线监测装置的气体压力的读数误差相关联，一旦工人在调试过程中调节SF6在线监测装置的气体压力和/或GIS气室压力在线监测装置的气体压力时，系统会判断SF6在线监测装置的气体压力的读数误差与GIS气室压力在线监测装置的气体压力的读数误差，并根据关联的实际情况自动调节上述两者读数误差，使得SF6在线监测装置的气体压力的读数误差低于GIS气室压力在线监测装置的气体压力的读数误差。应理解除了GIS气室压力以及SF6的气体压力外，其它输变电设备存在类似的情况也是通过上述方式解决。
还包括步骤S4、根据设备的安全性，可靠性、成本和社会影响进行风险评价；步骤S5、根据风险评价以及设备评价制备检修策略。
本申请的优势在于：
(1)首先通过部分评价模块采用第一警告参数来筛选出异常的设备，再通
过全面评价模块来精确判断异常的设备是否真的存在问题或者存在问题的
缘由，大幅度降低后台的数据处理量。
(2)申请人根据参数的横向比较性差，而重复性相对优的特点，在部分评
价模块评估时根据第一警告参数的趋势而做出评估。
附图说明
图1为一种输变电设备状态监测管理方法的具体步骤流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
一种输变电设备状态监测管理系统，包括
采集输变电设备的带电检测参数以及在线检测参数的采集模块；
根据采集模块采集的参数，对各个输变电设备进行评价的状态评价模块；
根据状态评价模块的评价进行警报的警报模块；
所述状态评价模块包括用于全面评价输变电设备状态的全面评价模块以及用于部分评价输变电设备部分状态的部分评价模块。
本方案通过建立全面评价模块以及部分评价模块，建立了对输变电设备对两个评价方式，当正常情况下，采用部分评价模块部分评价输变电设备的状态，只有发现异常参数时，才调用全面评价模块来评价输变电设备的状态，使得后台在处理数据时突出重点(异常的设备)，避免过多的资源浪费在对正常设备的全面评测上，实现以较少的资源管理较多正常设备，以较多资源处理较少的异常设备，大幅度减少后台的负荷，使得后台对设备的评价更加及时。
优选地，所述带电检测参数与在线检测参数包括数值超过阈值会触发警报模块发出警报的第一警告参数，以及数值变化不会触发警报模块发出警报的第二警告参数。所述第二警告参数包括用于反映输变电设备周围环境的环境参数以及用于反映输变电设备的状态的状态参数；
更加优选地，所述第一警告参数包括变压器绕组变形量、变压器铁芯电流量、变压器中的各类气体含量参数、金属氧化物避雷器的阻性电流量、灭弧室的开断电流量、SF6气体室内的气体压力和气体密度；
优选地，环境参数包括用于反映周围环境气温的气温参数、用于反映周围环境的湿度参数、反映周围环境雨水量的下雨量参数；
优选地，所述状态参数包括用于反映用于检测电气设备局部温度升高的红外线检测装置的特征性热场分布图、变压器振动频谱、断路器的振动信号波形。
优选地，所述全面评价模块调用第一警告参数以及第二警告参数来评价输变电设备的状态；所述部分评价模块调用第一警告参数来评价输变电设备的状态。
优选地，部分评价模块将输变电设备的状态分为正常状态以及异常状态；
更加优选地，所述状态评价系统还包括筛分模块，筛分模块用于将对所有运送到全面评价模块的各个设备的参数进行筛分，将处于正常状态的输变电设备的第一评价参数以及第二评价参数筛分出来，使得处于正常状态的输变电设备的参数无法输送到全面评价模块。
一种输变电设备状态监测管理系统，还包括数据同步模块，用于整理采集模块同一时间段的数据，制成数据表格传输到状态评价模块。
一种输变电设备状态监测管理方法，包括
S1、采集模块采集输变电设备的带电检测参数以及在线检测参数；
S2、根据采集到的参数，对各个输变电设备进行状态评价；如状态评价为正常，则跳转到步骤S1，如状态评价为异常，则执行步骤S3；
S3、根据状态评价发出警报；
其中，所述带电检测参数与在线检测参数包括数值超过阈值会触发警报模块发出警报的第一警告参数，以及数值变化不会触发警报模块发出警报的第二警告参数。
优选地，步骤S2包括以下步骤：
S21、部分评价，根据第一警告参数，判断输变电设备的状态是否为正常；如正常则跳转到步骤S1，如异常则执行步骤S22；
S22、全面评价，根据第一警告参数和第二警告参数，给出设备状态评价，判断输变电设备的状态是否为正常，如正常跳转到步骤S1，如异常则执行步骤S3；
在步骤S21中，在进行判断输变电设备的状态是否为正常时，是根据一个输变电设备在之前一段时间的参数来评判输变电设备的状态是否为正常；
在步骤S3中，如输变电设备的状态为正常则不发出警报，如输变电设备的状态为异常则发出警报。应理解所述警报模块包括总体的警报模块与各个设备的单独的警报模块，单独的警报模块是与受到其相匹配的输变电设备的单线控制，即别的输变电设备的状态不会影响到该警报模块。而总体的警报模块只要与之关联的一个输变电设备被评估为异常状态时就会发出警报。
优选地，判断输变电设备的当前的参数与输变电设备在一段时间内的该参数的平均值的差值是否超过阈值，如超过，则输变电设备的状态为异常，否则，输变电设备的状态为正常。
优选地，所述方法还包括根据参数的关联性，修正采集模块在采集参数时的允许误差。
所述方法还包括步骤S4、根据设备的安全性，可靠性、成本和社会影响其中的一项或多项进行风险评价；步骤S5、根据风险评价以及设备评价制备检修策略。
为了更好地阐述本实施方法，下文将列出一个实施例进行介绍：
GIS设备的气体湿度为第一警告参数，其警报范围为500μL/L，如超过上述数值就会被认为是SF6气体湿度完全超标。
首先采集模块(SF6气体湿度检测装置)检测到室内的GIS设备的气体，并将相关数据传输到后台的状态评价模块进行状态评价。
在进行状态评价时，首先，部分评价模块根据GIS设备内的气体湿度，判断输变电设备的状态是否为正常，如SF6气体湿度小于500μL/L时为正常，那么就会跳过步骤S22和步骤S3，因此警报模块不会发出警报。
如GIS设备的气体湿度大于等于500μL/L时，部分评价模块就会判断GIS设备处于异常状态，进入到步骤S22，对GIS设备的湿度进行全面评价，调用相关的第一警告参数与第二警告参数，如GIS设备内气体的压力以及气体的温度；对GIS设备内的气体湿度进行校正。(应理解所规定的阈值是指处于规定温度规定压力时的湿度阈值，为此在计算时需要对测量的数据进行校正)
P＝0.57×10-4ρ×T×(1+B)-ρ2A 公式1
式中:P为压力，MPa；ρ为密度，kg/m3；T为温度，K；系数A、B分别为:
A＝0.75×10-4×(1-0.727×10-3ρ) 公式2
B＝2.51×10-3×ρ×(1-0.846×10-3ρ) 公式3
根据P和T，用公式2和3计算出ρ，把ρ和T＝293.2K代入公式1，可以很方便地计算出20℃时的压力P。通过上述方法能够很好的解决GIS内SF6气体密度和20℃的气压测量问题，继而能对常压测量下的SF6气体湿度数据进行修正。
测试温度在20℃以上时；
tDP＝tDP0+0.5×Δt
测试温度在20℃以下时；
tDP0≤-38℃，tDP＝tDP0+0.1×Δt
-38℃<tDP0≤-29.5℃，tDP＝tDP0+0.2×Δt
-29.5℃<tDP0≤-23.55℃，tDP＝tDP0+0.3×Δt
-23.5℃<tDP0≤-20℃，tDP＝tDP0+0.4×Δt
tDP0>-20℃，tDP＝tDP0+0.5×Δt(11)
式中；tDP为校正露点值，℃；tDP0为实测露点值，℃；Δt为以20℃为基准的温度变化值，Δt＝20-t，t为实测时的SF6气体温度，℃。
其中；H2为20℃时的湿度；H1为水分的实时测量值，μL/L；P1为测量到的SF6气体的压力MPa；P2为根据公式1、2和3换算到20℃时的SF6气体压力MPa；P1s为测量时测量温度下的饱和水气压，P2s为20℃时的饱和水气压。
经过上述方式对气体湿度进行校正后，再进行判断其是否大于阈值500μL/L，如大于等于阈值500μL/L，则认为其异常，在步骤S3时，警报装置发出警报，如小于阈值500μL/L认为参数数值正常，则不执行步骤S3，不发出警报。
为了让大家更好地理解步骤S4，本实施例将对风险评价进行详细说明。本次仅对风险评价中的安全性进行评价：
表1 GIS设备的各个参数的评价扣分标准
如上表所示，列出了GIS设备的扣分规则，后台会根据一段时间内(一年)统计的数据，分别计算主体与各个设备单元超标的次数，再乘以每个项目的扣分，统计得到其总扣分。
表2风险评价标准
由表2可知，当主体的扣分值达到35分以上时，主体被评价为高风险，主体的扣分值在25-35内，则评价为较高风险，当主体的扣分值在10-25之内，其评价为一定风险，当主体的扣分值在10之内，其评价为低风险。
如表2所示，主体与各个设备单元扣分的标准是不同的。当GIS设备主体的总扣分在低风险区域时，则不需要安排维修，当设备主体的总扣分在一定风险或者是较高风险的区域时，则需要继续根据设备的使用年限，价值判断是否需要检修，如总扣分在高风险的区域内时，则一定需要检修。并且会记录到档案中，方便以后的评价。应理解GIS的各个设备单元也是按照上述方式进行。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种输变电设备状态监测管理系统，其特征在于，包括：
采集输变电设备的带电检测参数以及在线检测参数的采集模块；
根据采集模块采集的参数，对各个输变电设备进行评价的状态评价模块；
根据状态评价模块的评价进行警报的警报模块；
所述状态评价模块包括用于全面评价输变电设备状态的全面评价模块以及用于部分评价输变电设备部分状态的部分评价模块。
2.根据权利要求1所述的一种输变电设备状态监测管理系统，其特征在于，
所述带电检测参数以及在线检测参数包括数值超过阈值会触发警报模块发出警报的第一警告参数，以及数值变化不会触发警报模块发出警报的第二警告参数；
优选地，所述第二警告参数包括用于反映输变电设备周围环境的环境参数以及用于反映输变电设备状态的状态参数；
优选地，所述第一警告参数包括变压器绕组变形量、变压器铁芯电流量、变压器中的各类气体含量参数、金属氧化物避雷器的阻性电流量、灭弧室的开断电流量、SF6气体室内的气体压力和气体密度中的一种或多种；
优选地，环境参数包括用于反映周围环境气温的气温参数、用于反映周围环境的湿度参数、反映周围环境雨水量的下雨量参数中的一种或多种；
优选地，所述状态参数包括用于反映检测电气设备局部温度升高的红外线检测装置的特征性热场分布图、变压器振动频谱、断路器的振动信号波形中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种输变电设备状态监测管理系统，其特征在于，所述全面评价模块调用第一警告参数以及第二警告参数来评价输变电设备的状态；所述部分评价模块调用第一警告参数来评价输变电设备的状态。
4.根据权利要求3所述的一种输变电设备状态监测管理系统，其特征在于，部分评价模块将输变电设备的结果状态分为正常状态以及异常状态；
优选地，所述状态评价系统还包括筛分模块，筛分模块用于对所有运送到全面评价模块的参数进行筛分，将部分评价模块结果状态处于正常状态的输变电设备的第一评价参数以及第二评价参数筛分出来，使得处于正常状态的输变电设备的参数无法输送到全面评价模块。
5.根据权利要求4所述的一种输变电设备状态监测管理系统，其特征在于，还包括数据同步模块，用于整理采集模块同一时间段的数据，制成数据表格传输到状态评价模块。
6.一种输变电设备状态监测管理方法，其特征在于，包括
S1、采集模块采集输变电设备的带电检测参数以及在线检测参数；
S2、根据采集到的参数，对各个输变电设备进行状态评价，如状态评价为正常，则跳转到步骤S1，如状态评价为异常，则执行步骤S3；
S3、根据状态评价发出警报；
其中，所述带电检测参数与在线检测参数包括数值超过阈值会触发警报模块发出警报的第一警告参数，以及数值变化不会触发警报模块发出警报的第二警告参数。
7.根据权利要求6所述的一种输变电设备状态监测管理方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
S21、部分评价，根据第一警告参数，判断输变电设备的状态是否为正常；如正常则跳转到步骤S1，如异常则执行步骤S22；
S22、全面评价，根据第一警告参数和第二警告参数，给出设备状态评价，判断输变电设备的状态是否为正常，如正常则跳转到步骤S1，如异常则执行步骤S3。
8.根据权利要求7所述的一种输变电设备状态监测管理方法，其特征在于，在步骤S21中，在进行判断输变电设备的状态是否为正常时，是根据输变电设备在之前一段时间的参数来评判输变电设备的状态是否为正常；
优选地，是判断输变电设备当前的参数与输变电设备在之前一段时间内该参数的平均值之间的差值是否超过阈值，如超过，则输变电设备的状态为异常，否则，输变电设备的状态为正常。
9.根据权利要求6所述的一种输变电设备状态监测管理方法，其特征在于，还包括根据各参数的关联性，修正采集模块在采集参数时的允许误差。
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