CN112798883A - 一种110kV变电站一二次设备的状态监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法及装置,包括:基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态;根据二次设备的压板动作定义二次设备状态;根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵;实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果。在定义一次设备状态的基础上,结合二次设备状态共同监测变电站中电气设备的运行情况,通过监测二次设备的压板动作,大幅提升压板投退的准确性,减少了因操作失误而发生的变电站事故。
Description
技术领域
本发明属于电力设备监测领域,尤其涉及一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法及装置。
背景技术
由于变电站的安全性和稳定性对整个电力系统的运行有着重要的影响,为了维持电力系统的安全运行,需要实时监测电气设备的运行情况。变电站中的电气设备分为一次设备和二次设备,一次设备指用于生产、变换、传输高压电的电气设备,如在高压侧的发电机、电动机、变压器、隔离开关等,二次设备指对电力系统内一次设备进行测量、控制、保护、调节的辅助设备,与电能不产生联系,如电能表、继电器、断路器等。
近年来,国网公司多座110kV及以上电压等级变电站连续出现因运检操作和运检措施不正确、不到位造成保护勿动、拒动等问题的出现,对电网安全稳定运行造成了很大危害。为了解决上述问题,通常对变电站中用于生产、变换、传输高压电的一次设备进行实时监测,但忽略了用于继电保护的断路器、隔离开关等二次设备,导致监测结果不准确。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺点和不足,本发明提出了一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,包括:
基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态;
根据二次设备的压板动作定义二次设备状态;
根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵;
实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果。
可选的,所述一次设备间隔包括独立隔离和组合隔离;
所述独立间隔包括线路间隔、母线间隔、变压器各侧间隔、母联间隔以及分段间隔;
所述组合间隔由若干个独立间隔组成,其中变压器间隔为主间隔,其他独立间隔为子间隔。
可选的,所述基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态,包括:
基于一次设备的拓扑结构对一次设备划分独立间隔;
基于变电站中二次设备的拓扑结构确定二次设备的保护范围,将属于同一保护范围内的独立间隔组成组合间隔;
以组合间隔中的主间隔的状态为单位,通过枚举子间隔的状态对组合间隔定义一次设备状态。
可选的,所述独立间隔的状态包括运行状态、热备用状态、冷备用状态以及检修状态;
其中,所述检修状态分为线路检修状态、开关检修状态以及线路开关同时检修状态。
可选的,所述根据二次设备的压板动作定义二次设备状态,包括:
定义二次设备的压板关键字;
根据压板的跳闸情况对压板关键字赋值,基于赋值结果定义二次设备状态。
可选的,所述根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵,包括:
获取一次设备状态与二次设备状态的联动变化情况;
基于联动变化情况确定一次设备状态与二次设备状态的映射关系,建立包含所述映射关系的映射关系矩阵。
可选的,所述述实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果,包括:
实时监测一次设备的开关刀闸的开合情况,根据开合情况确定一次设备状态;
通过映射关系矩阵获取与一次设备状态对应的二次设备状态;
将获取到的二次设备状态与二次设备压板的投退动作进行比对,若比对结果不一致,则生成一二次设备运行异常的报警信号。
本发明还具有同样的思路提出了一种110kv变电站一二次设备的状态监测装置,包括:
第一定义单元:用于基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态;
第二定义单元:用于根据二次设备的压板动作定义二次设备状态;
映射单元:用于根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵;
监测单元:用于实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果。
可选的,所述第一定义单元具体用于:
基于一次设备的拓扑结构对一次设备划分独立间隔;
基于变电站中二次设备的拓扑结构确定二次设备的保护范围,将属于同一保护范围内的独立间隔组成组合间隔;
以组合间隔中的主间隔的状态为单位,通过枚举子间隔的状态对组合间隔定义一次设备状态。
可选的,所述第二定义单元具体用于:
定义二次设备的压板关键字;
根据压板的跳闸情况对压板关键字赋值,基于赋值结果定义二次设备状态。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
在定义一次设备状态的基础上,结合二次设备状态共同监测变电站中电气设备的运行情况,通过监测二次设备的压板动作,大幅提升压板投退的准确性,减少了因操作失误而发生的变电站事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法的流程示意图;
图2为本发明提出的一种110kv变电站一二次设备的状态监测装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的结构和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。
实施例一
如图1所示,本发明提出了一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,包括:
S1:基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态。
在高压组合电气设备中,将独立的功能单元称为一个独立间隔,所述独立间隔包括线路间隔、母线间隔、变压器各侧间隔、母联间隔以及分段间隔。将多个紧密连接、具有某些共同功能的独立间隔组合成为一个组合间隔,组合间隔内的多个独立间隔一般在一次电气连接特性和二次继电保护配置上具有密切的配合关系,即所述组合间隔由若干个独立间隔组成,其中变压器间隔为主间隔,其他独立间隔为子间隔。
例如,表1所示的110kv主变压器(以下简称“主变”)的组合间隔,表2 所示的110kv备用电源自动投入使用装置(以下简称“备自投”)的组合间隔。
表1
表2
基于上述对一次设备间隔的描述,基于一次设备的拓扑结构对一次设备划分独立间隔,再基于变电站中二次设备的拓扑结构确定二次设备的保护范围,将属于同一保护范围内的独立间隔组成组合间隔,最后,以组合间隔中的主间隔的状态为单位,通过枚举子间隔的状态对组合间隔定义一次设备状态。
具体的,独立间隔状态分为运行状态、热备用状态、冷备用状态以及检修状态。所述运行状态值电源侧带电,断路器及两侧隔离开关均在合闸位置且带电,已将电送出的状态;所述热备用状态是指随时可以投入运行的状态,此时断路器在开闸位置,但两侧隔离开关均在合闸位置,断路器一经合闸,即可将电送出;所述冷备用状态是指在投入运行前需要进行一系列技术检测的状态,此时断路器在开闸位置,两侧隔离开关也在开闸位置,断路器如果合闸,也不能将电送出;所述检修状态是指在冷备用状态的基础上,接地隔离开关在合闸位置。其中,在本实施例中,所述检修状态分为线路检修状态、开关检修状态以及线路开关同时检修状态,使的一次设备状态能够反映的状态更清晰详细。
表3中所示的本实施例中对组合间隔定义的一次设备状态,以110kv线路作为主间隔为例,其组合隔离中的子间隔包括线路开关、母线闸刀、线路闸刀、母线侧接地闸刀、开关线路侧接地闸刀以及线路接地闸刀,分别在110kv线路的某一状态下对上述子间隔的分闸状态、合闸状态进行枚举:
表3
S2:根据二次设备的压板动作定义二次设备状态。
定义二次设备的压板关键字,本实施例中定义的压板关键字如表4所示。
表4
根据压板的跳闸情况对压板关键字赋值,基于赋值结果定义二次设备状态。关键字赋值为1表示对应压板投入,关键字赋值为0表示对应压板退出,由赋值后的关键字组成的字符串表示二次设备状态,例如,字符串“GOS_LINE1==1,GOS_BRG==1,SV_LINE==1,SV_BRG==1,FUN_YB==1,BLO CK1==1,BLOCK2==1,GOS_LINE2==1”表示#1跳进线GOOSE软压板、跳桥 GOOSE软压板、进线SV接收软压板、内桥SV接收软压板、功能压板、#1备自投闭锁、#2备自投闭锁以及#2跳进线GOOSE软压板均投入。
S3:根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵。
获取一次设备状态与二次设备状态的联动变化情况。在变电站实际运维、检修工作中,以一次设备状态为基准,与一次设备有关联的二次设备的状态会与其存在一个固定的联动变化。
基于联动变化情况确定一次设备状态与二次设备状态的映射关系,建立包含所述映射关系的映射关系矩阵。在本实施例中,以主变一次设备状态与二次设备状态的映射关系如表5所示。
表5
通过建立一次设备状态与二次设备状态的映射关系矩阵,构建对一次设备与二次设备的状态监测模型,能够及时获取一次设备与二次设备的联动变化,提高了状态监测的效率。
S4:实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果。
实时监测一次设备的开关刀闸的开合情况,根据开合情况确定一次设备状态;通过映射关系矩阵获取与一次设备状态对应的二次设备状态;将获取到的二次设备状态与二次设备的压板动作进行比对,若比对结果不一致,说明二次设备存在故障风险,可能会因二次设备的继电保护失效而造成电力设备运行事故,因此生成一二次设备运行异常的报警信号。可在显示界面通过颜色标注、消息弹窗等形式提示出二次设备的压板动作异常位置,从而大幅提升压板投退的准确性,减少因操作失误导致的变电站事故。
实施例二
如图2所示,本发明提出了一种110kv变电站一二次设备的状态监测装置5,包括:
第一定义单元51:用于基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态。
在高压组合电气设备中,将独立的功能单元称为一个独立间隔,所述独立间隔包括线路间隔、母线间隔、变压器各侧间隔、母联间隔以及分段间隔。将多个紧密连接、具有某些共同功能的独立间隔组合成为一个组合间隔,组合间隔内的多个独立间隔一般在一次电气连接特性和二次继电保护配置上具有密切的配合关系,即所述组合间隔由若干个独立间隔组成,其中变压器间隔为主间隔,其他独立间隔为子间隔。
例如,表1所示的110kv主变压器(以下简称“主变”)的组合间隔,表2 所示的110kv备用电源自动投入使用装置(以下简称“备自投”)的组合间隔。
表1
表2
基于上述对一次设备间隔的描述,基于一次设备的拓扑结构对一次设备划分独立间隔,再基于变电站中二次设备的拓扑结构确定二次设备的保护范围,将属于同一保护范围内的独立间隔组成组合间隔,最后,以组合间隔中的主间隔的状态为单位,通过枚举子间隔的状态对组合间隔定义一次设备状态。
具体的,独立间隔状态分为运行状态、热备用状态、冷备用状态以及检修状态。所述运行状态值电源侧带电,断路器及两侧隔离开关均在合闸位置且带电,已将电送出的状态;所述热备用状态是指随时可以投入运行的状态,此时断路器在开闸位置,但两侧隔离开关均在合闸位置,断路器一经合闸,即可将电送出;所述冷备用状态是指在投入运行前需要进行一系列技术检测的状态,此时断路器在开闸位置,两侧隔离开关也在开闸位置,断路器如果合闸,也不能将电送出;所述检修状态是指在冷备用状态的基础上,接地隔离开关在合闸位置。其中,在本实施例中,所述检修状态分为线路检修状态、开关检修状态以及线路开关同时检修状态,使的一次设备状态能够反映的状态更清晰详细。
表3中所示的本实施例中对组合间隔定义的一次设备状态,以110kv线路作为主间隔为例,其组合隔离中的子间隔包括线路开关、母线闸刀、线路闸刀、母线侧接地闸刀、开关线路侧接地闸刀以及线路接地闸刀,分别在110kv线路的某一状态下对上述子间隔的分闸状态、合闸状态进行枚举:
表3
第二定义单元52:用于根据二次设备的压板动作定义二次设备状态。
定义二次设备的压板关键字,本实施例中定义的压板关键字如表4所示。
表4
根据压板的跳闸情况对压板关键字赋值,基于赋值结果定义二次设备状态。关键字赋值为1表示对应压板投入,关键字赋值为0表示对应压板退出,由赋值后的关键字组成的字符串表示二次设备状态,例如,字符串“GOS_LINE1==1,GOS_BRG==1,SV_LINE==1,SV_BRG==1,FUN_YB==1,BLO CK1==1,BLOCK2==1,GOS_LINE2==1”表示#1跳进线GOOSE软压板、跳桥GOOSE软压板、进线SV接收软压板、内桥SV接收软压板、功能压板、#1备自投闭锁、#2备自投闭锁以及#2跳进线GOOSE软压板均投入。
映射单元53:用于根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵。
获取一次设备状态与二次设备状态的联动变化情况。在变电站实际运维、检修工作中,以一次设备状态为基准,与一次设备有关联的二次设备的状态会与其存在一个固定的联动变化。
基于联动变化情况确定一次设备状态与二次设备状态的映射关系,建立包含所述映射关系的映射关系矩阵。在本实施例中,以主变一次设备状态与二次设备状态的映射关系如表5所示。
表5
通过建立一次设备状态与二次设备状态的映射关系矩阵,构建对一次设备与二次设备的状态监测模型,能够及时获取一次设备与二次设备的联动变化,提高了状态监测的效率。
监测单元54:用于实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果。
实时监测一次设备的开关刀闸的开合情况,根据开合情况确定一次设备状态;通过映射关系矩阵获取与一次设备状态对应的二次设备状态;将获取到的二次设备状态与二次设备的压板动作进行比对,若比对结果不一致,说明二次设备存在故障风险,可能会因二次设备的继电保护失效而造成电力设备运行事故,因此生成一二次设备运行异常的报警信号。可在显示界面通过颜色标注、消息弹窗等形式提示出二次设备的压板动作异常位置,从而大幅提升压板投退的准确性,减少因操作失误导致的变电站事故。
上述实施例中的各个序号仅仅为了描述,不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。
以上所述仅为本发明的实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,其特征在于,所述状态监测方法包括:
基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态;
根据二次设备的压板动作定义二次设备状态;
根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵;
实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果。
2.根据权利要求1所述的一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,其特征在于,所述一次设备间隔包括独立隔离和组合隔离;
所述独立间隔包括线路间隔、母线间隔、变压器各侧间隔、母联间隔以及分段间隔;
所述组合间隔由若干个独立间隔组成,其中变压器间隔为主间隔,其他独立间隔为子间隔。
3.根据权利要求2所述的一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,其特征在于,所述基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态,包括:
基于一次设备的拓扑结构对一次设备划分独立间隔;
基于变电站中二次设备的拓扑结构确定二次设备的保护范围,将属于同一保护范围内的独立间隔组成组合间隔;
以组合间隔中的主间隔的状态为单位,通过枚举子间隔的状态对组合间隔定义一次设备状态。
4.根据权利要求2所述的一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,其特征在于,所述独立间隔的状态包括运行状态、热备用状态、冷备用状态以及检修状态;
其中,所述检修状态分为线路检修状态、开关检修状态以及线路开关同时检修状态。
5.根据权利要求1所述的一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,其特征在于,所述根据二次设备的压板动作定义二次设备状态,包括:
定义二次设备的压板关键字;
根据压板的跳闸情况对压板关键字赋值,基于赋值结果定义二次设备状态。
6.根据权利要求1所述的一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,其特征在于,所述根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵,包括:
获取一次设备状态与二次设备状态的联动变化情况;
基于联动变化情况确定一次设备状态与二次设备状态的映射关系,建立包含所述映射关系的映射关系矩阵。
7.根据权利要求1所述的一种110kv变电站一二次设备的状态监测方法,其特征在于,所述实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果,包括:
实时监测一次设备的开关刀闸的开合情况,根据开合情况确定一次设备状态;
通过映射关系矩阵获取与一次设备状态对应的二次设备状态;
将获取到的二次设备状态与二次设备压板的投退动作进行比对,若比对结果不一致,则生成一二次设备运行异常的报警信号。
8.一种110kv变电站一二次设备的状态监测装置,其特征在于,所述状态监测装置,包括:
第一定义单元:用于基于变电站中一次设备与二次设备的拓扑结构,划分一次设备间隔,定义一次设备状态;
第二定义单元:用于根据二次设备的压板动作定义二次设备状态;
映射单元:用于根据一次设备状态与二次设备状态的对应关系建立映射关系矩阵;
监测单元:用于实时监测一次设备的开关刀闸的开合动作以及二次设备压板的投退动作,将实时监测的结果与映射关系矩阵进行比对,根据比对结果输出状态监测结果。
9.根据权利要求8所述的一种110kv变电站一二次设备的状态监测装置,其特征在于,所述第一定义单元具体用于:
基于一次设备的拓扑结构对一次设备划分独立间隔;
基于变电站中二次设备的拓扑结构确定二次设备的保护范围,将属于同一保护范围内的独立间隔组成组合间隔;
以组合间隔中的主间隔的状态为单位,通过枚举子间隔的状态对组合间隔定义一次设备状态。
10.根据权利要求8所述的一种110kv变电站一二次设备的状态监测装置,其特征在于,所述第二定义单元具体用于:
定义二次设备的压板关键字;
根据压板的跳闸情况对压板关键字赋值,基于赋值结果定义二次设备状态。
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