CN112559967A - 一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法、系统及存储介质，基于现有的SCADA平台和61850通讯采集二次设备提供的光纤接口发送光强数据，二次设备光强测量数据入历史库，在每个给定时间间隔内分别计算光强的算数平均值和标准差，分别用来评价光模块的老化程度和稳定性；使用最小二乘法对计算得到的所有平均值和标准差分别进行自适应回归分析，得到两个回归方程；检修人员通过SCADA监控后台实时给定光强强度检修阈值和光强标准差检修阈值，获得基于回归方程的建议检修时间。本发明有效地提升了过程层光模块的运行状态预测水平，实现了对检修时间的动态预测，实现检修资源的优化配置和促进检修效率的提高。

Description

一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法、系统及存 储介质
技术领域
本发明涉及智能变电站过程层状态检修领域，尤其涉及一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法、系统及存储介质。
背景技术
继电保护系统是电力系统中的重要组成部分。对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用。目前，从电力系统实际运行情况来看，因为电力继电保护引起的事故还是较多的，造成局部电网解列失压，带来不少经济损失，对电网安全构成很大威胁。
目前，继电保护的检修以人工进行定期检验为主。定期检修的试验方法、结果真实可信，试验项目齐全，可以发现问题，消除安全隐患。但这种不根据设备的实际情况、单纯按规定的时间间隔进行维修的方式，会造成设备有效利用时间的损失，甚至会引发维修故障，并且两次检修之间装置发生故障不能及时发现。
状态检修通过充分利用微机保护装置本身所具有的装置硬件监测以及部分二次回路在线监测功能，对设备的状态进行采集评价，国内外一些电力企业应用电力设备状态检修的实践都能证明，这种设备检修管理策略具有明显的社会效益和经济效益，其具有准确度高、检修压力小、供电可靠性高的特点。
近年来，智能变电站的工程应用为继电保护系统的状态检修和智能诊断提供了良好的基础条件，能变电站中传统的不可在线检测的二次电缆变成为了可在线检测的光纤网络，同时继电保护装置的智能化程度不断提高，对装置本身关键信息的监视能力越来越强，为智能变电站过程层网络在线监测和状态检修提供了良好的基础。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有基于光模块监视技术存在数据量大，利用不充分，无法精确预测光模块工作状态，更无法为检修人员提供有效信息的问题。
为了解决上述技术问题，本发明专利的方案是：
一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，包括以下步骤：
1)在智能变电站站控层监控系统中设置光强数据分析模块，由SCADA平台采集二次设备提供的光纤接口发送光强数据；
2)二次设备光强测量数据入历史库，给定时间间隔，分别计算光强的算数平均值和标准差；
3)使用最小二乘法对计算得到的所有平均值和标准差分别进行自适应回归分析，并根据SCADA监控后台实时给定的光强强度检修阈值和光强标准差检修阈值计算基于回归方程的建议检修时间，为设备状态检修提供依据。
一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修系统，包括以下程序模块：
光强数据采集模块：在智能变电站站控层监控系统中设置光强数据分析模块，由SCADA平台采集二次设备提供的光纤接口发送光强数据；
光强计算模块：二次设备光强测量数据入历史库，给定时间间隔，分别计算光强的算数平均值和标准差；
检修时间计算模块：使用最小二乘法对计算得到的所有平均值和标准差分别进行自适应回归分析，并根据SCADA监控后台实时给定的光强强度检修阈值和光强标准差检修阈值计算基于回归方程的建议检修时间，为设备状态检修提供依据。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法的步骤。
本发明所达到的有益效果是：
本发明的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法及系统，对现有系统资源消耗低，可操作性强，有效地提升了过程层监控数据的利用效率，有效地预测过程层网络需要检修的时间点，可支撑实现更优化的智能站过程层网络的检修计划制定。
附图说明
图1是本发明专利一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法的功能模块设计示意图；
图2是本发明专利一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法中光强时间序列统计示意图；
图3是本发明专利一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法中光强平均值时间序列统计示意图。
图4是本发明专利一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法中光强标准差时间序列统计示意图。
图5是本发明专利一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法中自适应线性回归分析算法示意图。
具体实施方式
为使本发明专利的技术方案与特点更加明确，下面对本发明专利作进一步的阐述。
一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，包括以下步骤：
1)在智能变电站站控层监控系统中设置光强数据分析模块，由SCADA平台采集二次设备提供的光纤接口发送光强数据；
2)二次设备光强测量数据入历史库，给定时间间隔，分别计算光强的算数平均值和标准差；
3)使用最小二乘法对计算得到的所有平均值和标准差分别进行自适应回归分析，并根据SCADA监控后台实时给定的光强强度检修阈值和光强标准差检修阈值计算基于回归方程的建议检修时间，为设备状态检修提供依据。
进一步，在步骤1)中，基于现有SCADA平台和61850通讯协议采集二次设备提供的光纤接口光强数据；
进一步，在步骤1)中，按设定的采集周期t0采集二次设备提供的光纤接口光强数据，该采集周期t0可由检修人员根据实际情况设定。
进一步，在步骤1)中，对采集到的二次设备提供的光纤接口光强数据按时序进行记录，得到光强数据的时序序列记录为S(x,t):(x1,t1),(x2,t2),…,(xi,ti),…,(xn,tn)。
进一步，在步骤2)中，对光强时序序列S(x,t)按设定的计算间隔T0计算光强的算数平均值
Figure BDA0002825015950000041
和标准差
Figure BDA0002825015950000042
其中系数
Figure BDA0002825015950000043
得到光强均值时序序列
Figure BDA0002825015950000044
和标准差时序序列S(σ,T):(σ1,T1),(σ2,T2),…,(σi,Ti),…,(σn,Tn)，
Figure BDA0002825015950000045
为每个计算周期内光强平均值；
σ1，σ2，…，σn为每个计算周期内光强标准差；
T1，T2，…，Tn为每个采样周期。
进一步，在步骤3)中，使用最小二乘法对光强均值时序序列
Figure BDA0002825015950000046
和标准差时序序列S(σ,T)分别进行自适应一元线性回归计算，得到光强均值回归方程xT＝ax+bxT和光强标准差回归方程σT＝aσ+bσT，
其中ax，bx分别为光强均值线性回归的参数一与参数二，T为采样周期，aσ，bσ分别为标准差回归方程的参数一与参数二。
进一步，在步骤3)中，对光强均值回归方程xT＝ax+bxT和光强标准差回归方程σT＝aσ+bσT进行相关性分析和方差分析，分析得到的结果不满足相关性分析和方差分析条件时，则分别对光强均值时序序列
Figure BDA0002825015950000051
和标准差时序序列S(σ,T)做直线型变量替换，得到新序列：
Figure BDA0002825015950000052
Figure BDA0002825015950000053
对新序列重新进行回归分析，得到新的回归方程
fx(x)＝ax+bxfTx(T)和fσ(σ)＝aσ+bσfTσ(T)，
Figure BDA0002825015950000054
分别为以光强均值和时间为变量的直线型变换函数；
fσ(σ),fTσ(T)分别为以标准差和时间为变量的直线型变换函数。
为光强均值直线型变换函数一和光强均值直线型变换函数二；为标准差均值直线型变换函数一和标准差均值直线型变换函数二进一步，在步骤3)中，通过SCADA监控后台设置光强强度检修阈值xlimit和光强标准差检修阈值σlimit。
进一步，在步骤3)中，将检修阈值xlimit和σlimit分别代入回归方程，得到光强强度建议检修时间
Figure BDA0002825015950000055
或
Figure BDA0002825015950000056
和光强标准差建议检修时间
Figure BDA0002825015950000057
或
Figure BDA0002825015950000058
分别为变换函数fTx(T)、变换函数fTσ(T)的对应反函数。
进一步，在步骤3)中，将光强强度建议检修时间Tx_s和光强标准差建议检修时间Tσ_s取最小值，得到智能站二次设备光模块检修建议时间Ts＝Min(Tx_s,Tσ_s)。
进一步，在步骤3)中，将智能站二次设备光模块检修建议时间Ts通过SCADA监控系统发送给检修人员，为设备状态检修提供依据。
一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修系统，包括以下程序模块：
光强数据采集模块：在智能变电站站控层监控系统中设置光强数据分析模块，由SCADA平台采集二次设备提供的光纤接口发送光强数据；
光强计算模块：二次设备光强测量数据入历史库，给定时间间隔，分别计算光强的算数平均值和标准差；
检修时间计算模块：使用最小二乘法对计算得到的所有平均值和标准差分别进行自适应回归分析，并根据SCADA监控后台实时给定的光强强度检修阈值和光强标准差检修阈值计算基于回归方程的建议检修时间，为设备状态检修提供依据。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法的步骤。
实施例1
在智能变电站站控层监控系统中增加光强数据分析模块，如附图1所示。
基于现有SCADA平台和61850通讯协议按设定的采集周期t0＝5min采集智能站过程层交换机设备提供的某个光纤接口的光强数据，二次设备光强测量数据入历史库，形成光强数据的时序序列记录为S(x,t):(x1,t1),(x2,t2),…,(xi,ti),…,(xn,tn)，如附图2所示。
对光强时序序列S(x,t)按设定的计算间隔T0＝168小时，计算光强的算数平均值
Figure BDA0002825015950000061
和标准差
Figure BDA0002825015950000062
其中
Figure BDA0002825015950000063
得到光强均值时序序列
Figure BDA0002825015950000064
如附图3所示，和标准差时序序列S(σ,T):(σ1,T1),(σ2,T2),…,(σi,Ti),…,σn,Tn)，如附图4所示。
进一步，使用最小二乘法对光强均值时序序列
Figure BDA0002825015950000065
和标准差时序序列S(σ,T)分别进行自适应一元线性回归计算，如附图5所示，得到光强均值回归方程xT＝ax+bxT，如附图3所示，和光强标准差回归方程σT＝aσ+bσT，如附图4所示。
通过SCADA监控后台设置光强强度检修阈值xlimit＝-20dBm和光强标准差检修阈值σlimit＝0.2，将检修阈值xlimit和σlimit分别代入回归方程，得到光强强度建议检修时间
Figure BDA0002825015950000071
和光强标准差建议检修时间
Figure BDA0002825015950000072
Figure BDA0002825015950000073
二者取最小值，得到智能站二次设备光模块检修建议时间
Figure BDA0002825015950000074
并通过SCADA监控系统发送给检修人员，为设备状态检修提供依据。
以上实施例仅为说明本发明专利的技术思想，不能以此限定本发明专利的保护范围，凡是按照本发明专利提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明专利保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)由SCADA平台采集二次设备提供的光纤接口发送光强数据；
2)二次设备光强测量数据入历史库，给定时间间隔，分别计算光强的算数平均值和标准差；
3)使用最小二乘法对计算得到的所有平均值和标准差分别进行自适应回归分析，并根据SCADA监控后台实时给定的光强强度检修阈值和光强标准差检修阈值计算基于回归方程的建议检修时间，为设备状态检修提供依据。
2.根据权利要求1所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤1)中，基于现有SCADA平台和61850通讯协议采集二次设备提供的光纤接口光强数据。
3.根据权利要求1所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤1)中，按设定的采集周期t0采集二次设备提供的光纤接口光强数据。
4.根据权利要求1所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤1)中，对采集到的二次设备提供的光纤接口光强数据按时序进行记录，得到光强数据的时序序列记录为
S(x，t)：(x1，t1)，(x2，t2)，...，(xi，ti)，...，(xn，tn)。
5.根据权利要求4所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤2)中，对光强时序序列S(x，t)按设定的计算间隔T0计算光强的算数平均值
Figure FDA0002825015940000011
和标准差
Figure FDA0002825015940000012
其中系数
Figure FDA0002825015940000013
得到光强均值时序序列：
Figure FDA0002825015940000014
和标准差时序序列：
S(σ，T)：(σ1，T1)，(σ2，T2)，...，(σi，Ti)，...，(σn，Tn)，
Figure FDA0002825015940000021
为每个计算周期内光强平均值；
σ1，σ2，....，σn为每个计算周期内光强标准差；
T1，T2，....，Tn为每个采样周期。
6.根据权利要求5所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤3)中，使用最小二乘法对光强均值时序序列
Figure FDA0002825015940000022
和标准差时序序列S(σ，T)分别进行自适应一元线性回归计算，得到光强均值回归方程xT＝ax+bxT和光强标准差回归方程σT＝aσ+bσT，
其中ax，bx分别为光强均值线性回归的参数一与参数二，T为采样周期，aσ，bσ分别为标准差回归方程的参数一与参数二。
7.根据权利要求6所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤3)中，对光强均值回归方程xT＝ax+bxT和光强标准差回归方程σT＝aσ+bσT进行相关性分析和方差分析，分析得到的结果不满足相关性分析和方差分析条件时，则分别对光强均值时序序列
Figure FDA0002825015940000023
和标准差时序序列S(σ，T)做直线型变量替换，得到新序列：
Figure FDA0002825015940000024
Figure FDA0002825015940000025
对新序列重新进行回归分析，得到新的回归方程
fx(x)＝ax+bxfTx(T)和fσ(σ)＝aσ+bσfTσ(T)，
Figure FDA0002825015940000026
fTx(T)分别为以光强均值和时间为变量的直线型变换函数；
fσ(σ)，fTσ(T)分别为以标准差和时间为变量的直线型变换函数。
8.根据权利要求7所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤3)中，通过SCADA监控后台设置光强强度检修阈值xlimit和光强标准差检修阈值σlimit。
9.根据权利要求8所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤3)中，将检修阈值xlimit和σlimit分别代入回归方程，得到光强强度建议检修时间
Figure FDA0002825015940000031
或
Figure FDA0002825015940000032
和光强标准差建议检修时间
Figure FDA0002825015940000033
或
Figure FDA0002825015940000034
Figure FDA0002825015940000035
分别为变换函数fTx(T)、变换函数fTσ(T)的对应反函数。
10.根据权利要求9所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法，其特征在于，在步骤3)中，将光强强度建议检修时间Tx_s和光强标准差建议检修时间Tσ_s取最小值，得到智能站二次设备光模块检修建议时间Ts＝Min(Tx_s，Tσ_s)。
11.一种基于二次设备光强趋势分析的状态检修系统，其特征在于，包括以下程序模块：
光强数据采集模块：由SCADA平台采集二次设备提供的光纤接口发送光强数据；
光强计算模块：二次设备光强测量数据入历史库，给定时间间隔，分别计算光强的算数平均值和标准差；
检修时间计算模块：使用最小二乘法对计算得到的所有平均值和标准差分别进行自适应回归分析，并根据SCADA监控后台实时给定的光强强度检修阈值和光强标准差检修阈值计算基于回归方程的建议检修时间，为设备状态检修提供依据。
12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-10任一项所述的基于二次设备光强趋势分析的状态检修方法的步骤。
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