CN113595250A - 一种gis母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法和系统，自动记录电网数据，在刀闸操作前，自动导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤，自动调取变电站的主接线形式和操作逻辑，分析本站设备能提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常情况的全部判据种类，自动识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程，开展实时判断，对GIS母线刀闸分合闸位置异常情况进行分析判断，输出异常判断结果，不需要依赖于运行人员的工作经验，解决了现有的间接判断GIS设备母线刀闸分合闸位置异常方法效率低、精度低，而且对人员的技能水平依赖高，缺乏统一的判断标准，容易发生人为误判的技术问题。

Description

一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法和系统

技术领域

本发明涉及GIS刀闸异常分析技术领域，尤其涉及一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法和系统。

背景技术

刀闸分合闸位置异常是指：由于刀闸机构缺陷故障，导致刀闸分合闸无法完成到位(如刀闸在分合闸操作后，分合闸指示器显示没有动作到位或完全没有动作)，或者操作完成、相关分合闸指示器与目标状态一致，但设备内部实际状态与目标状态不一致(如刀闸在分闸操作后，分合闸指示器显示在分闸位置，但设备内容的刀闸触头没有动作到位或完全没有动作)。由于刀闸内部实际机构分为三相，而指示器是三相动作结果的总和，因此刀闸分合闸位置异常还存在个别相位动作不到位和三相动作都不到位两种异常的区别。

气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear，GIS)是一种采用SF6或其他气体作为绝缘介质，并将断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、套管等高压元件密封在接地金属壳体中的电气设备。GIS设备相比敞开支柱式设备运行更稳定可靠，但是由于GIS设备的全封闭性，运行人员对于GIS刀闸分合闸状态的判断不如传统变电站直观，不能通过目测观察刀闸触头接触是否有异常状态。目前只能依靠间接手段进行辅助判断，不能直接有效地进行判断。现有的间接判断方法包括：通过母联开关电流、母线保护差流、送电后线路电流、保护及测控信号等条件进行采集，由运行人员在各个终端平台根据工作经验综合判断，不但效率低、精度低，而且对人员的技能水平依赖高，缺乏统一的判断标准，容易发生人为误判。

发明内容

本发明提供了一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法和系统，用于解决现有的间接判断GIS设备母线刀闸分合闸位置异常方法效率低、精度低，而且对人员的技能水平依赖高，缺乏统一的判断标准，容易发生人为误判的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，包括：

自动记录电网的基础信息和在不同负荷特征下的参数数据，所述基础信息包括拓扑结构和开关量，所述参数数据包括负荷、潮流模型和不平衡度；

导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤；

保存操作前电网的断面数据，执行操作前异常信号判断，若发生异常，则直接闭锁后续操作，若未发生异常，则在检测到母线侧刀闸操作开始的触发信号后，执行母线侧刀闸操作；

调取变电站的主接线形式和操作逻辑，识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程；

在母线侧刀闸操作完毕后，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常。

可选地，在执行操作前异常信号判断时，若存在差流越限信号、事故总信号、控制回路断线信号、气室压力低信号和刀闸电机电源跳闸信号中的一个以上的信号，则判定为发生异常，直接闭锁后续操作。

可选地，变电站的主接线形式包括：双母线接线方式和单母线接线方式；

双母线接线方式对应的操作逻辑包括单间隔并列操作逻辑、倒母线操作逻辑和单间隔分列操作逻辑。

可选地，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

若变电站的运行方式是单间隔并列操作逻辑，则判断刀闸操作前后母联开关三相电流变化率是否低于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔与母联间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常；

若变电站的运行方式是倒母线操作逻辑，则判断刀闸操作前后母联开关三相电流变化率是否高于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔与母联间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常；

若变电站的运行方式是单间隔分列操作逻辑，则判断刀闸操作前后本电压等级所有主变开关和所有出线开关及线路对侧开关三相电流变化率是否低于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常；

根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

检测操作一把刀闸前后，本间隔保护装置、本间隔测控装置、母差保护装置内该刀闸的位置信号是否发生对应的变化，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生信号变化异常；

将该刀闸的位置信号的变位速度与历史分合闸信号变位速度的平均值进行比较，判断偏差是否大于限值，若是，则判断为刀闸分合闸过程发生动作速度异常；

根据刀闸操作前后母线电压变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

判断刀闸操作前后三相电压变化率是否低于限值、三相电压不平衡度变化是否低于限值，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电压量异常；

根据刀闸操作后是否出现告警及事故信号判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

在刀闸操作后，若存在差流越限信号、事故总信号、控制回路断线信号、气室压力低信号或刀闸电机电源跳闸信号，则判断为刀闸分合闸过程发生告警和事故；

若在母线侧刀闸操作完毕后，存在电流量异常、信号变化异常、动作速度异常、电压量异常或发生告警和事故，则判断刀闸分合闸发生异常。

可选地，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

检测操作一把刀闸前后，本间隔保护装置、本间隔测控装置、母差保护装置内该刀闸的位置信号是否发生对应的变化，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生信号变化异常；

将该刀闸的位置信号的变位速度与历史分合闸信号变位速度的平均值进行比较，判断偏差是否大于限值，若是，则判断为刀闸分合闸过程发生动作速度异常；

根据刀闸操作前后母线电压变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

判断刀闸操作前后三相电压变化率是否低于限值、三相电压不平衡度变化是否低于限值，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电压量异常；

根据刀闸操作后是否出现告警及事故信号判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

在刀闸操作后，若存在差流越限信号、事故总信号、控制回路断线信号、气室压力低信号或刀闸电机电源跳闸信号，则判断为刀闸分合闸过程发生告警和事故；

若在母线侧刀闸操作完毕后，存在信号变化异常、动作速度异常、电压量异常或发生告警和事故，则判断刀闸分合闸发生异常。

可选地，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，还包括：

若刀闸操作为合闸，则进行送电后电流量异常判断，送电后电流量异常判断包括：

将当前电网的负荷断面参数代入操作前电网潮流模型，计算电流偏差值和不平衡度差值，分析该线路所在电压等级相关电网设备潮流分布是否正常、相关电网设备三相不平衡度变化是否低于限值和与该线路并列运行的线路电流差是否低于限值，若否，则判断为电流量异常。

可选地，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，还包括：

若刀闸操作为合闸，则进行送电后电流量异常判断，送电后电流量异常判断包括：

将当前电网的负荷断面参数代入操作前电网潮流模型，计算电流偏差值和不平衡度差值，分析该线路所在电压等级相关电网设备潮流分布是否正常、相关电网设备三相不平衡度变化是否低于限值和与该线路并列运行的线路电流差是否低于限值，若否，则判断为电流量异常。

可选地，双母线接线方式为双母双分段接线方式、双母带旁路接线方式或双母分段带旁路接线方式，单母线接线方式为单母分段接线方式或单母分段带旁路接线方式。

可选地，还包括：

若刀闸分合闸异常判断结果为合闸无异常或分闸无异常，则将判断结果与外部判断结果比对，若二者的异常判断结果一致，则输出确认合闸无异常或确认分闸无异常，否则，输出合闸判定异常或分闸判定异常的提示，其中，外部判断结果人工判断结果。

本发明第二方面提供了一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析系统，包括：

信息获取模块，用于自动记录电网的基础信息和在不同负荷特征下的参数数据，所述基础信息包括拓扑结构和开关量，所述参数数据包括负荷、潮流模型和不平衡度；

操作票导入模块，用于导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤；

操作前判断模块，用于保存操作前电网的断面数据，执行操作前异常信号判断，若发生异常，则直接闭锁后续操作，若未发生异常，则在检测到母线侧刀闸操作开始的触发信号后，执行母线侧刀闸操作；

逻辑确定模块，用于调取变电站的主接线形式和操作逻辑，识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程；

异常识别模块，用于在母线侧刀闸操作完毕后，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明提供了一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，自动记录电网数据，在刀闸操作前，自动导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤，自动调取变电站的主接线形式和操作逻辑，分析本站设备能提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常情况的全部判据种类，自动识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程，开展实时判断，对GIS母线刀闸分合闸位置异常情况进行分析判断，输出异常判断结果，不需要依赖于运行人员的工作经验，解决了现有的间接判断GIS设备母线刀闸分合闸位置异常方法效率低、精度低，而且对人员的技能水平依赖高，缺乏统一的判断标准，容易发生人为误判的技术问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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相关的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中提供的典型双母线接线方式的变电站接线图；

图3为本发明实施例中提供的一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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。

为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法的实施例，包括：

步骤101、自动记录电网的基础信息和在不同负荷特征下的参数数据，所述基础信息包括拓扑结构和开关量，所述参数数据包括负荷、潮流模型和不平衡度。

在电网日常运行过程中自动记录电网在不同负荷特征下的参数数据，计算本站的负荷、潮流模型、不平衡度，形成原始参考数据，并记录电网拓扑结构和开关量等基础信息。

步骤102、导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤。

在刀闸操作前，自动导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤。

步骤103、保存操作前电网的断面数据，执行操作前异常信号判断，若发生异常，则直接闭锁后续操作，若未发生异常，则在检测到母线侧刀闸操作开始的触发信号后，执行母线侧刀闸操作。

在刀闸操作前，保存操作前电网断面数据，具体到待操作刀闸操作开始的判断，通过调度程序化操作系统操作步骤进行触发，或者通过测控“遥控预置”信号触发，并执行操作前异常信号判断，若发生异常直接闭锁后续操作。若该间隔原始告警信号存在“差流越限”信号，“事故总”信号、“控制回路断线”信号、“气室压力低”信号或“刀闸电机电源跳闸”信号，则自动闭锁本次刀闸操作。

步骤104、调取变电站的主接线形式和操作逻辑，识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程。

自动调取变电站的主接线形式和操作逻辑，自动决定异常判定思路，根据站内设备配置情况，分析本站设备能提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常情况的全部判据种类，自动识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程，开展“实时判断”。变电站的主接线形式包括双母线接线方式和单母线接线方式，双母接线方式下GIS母线刀闸分合闸位置异常可能产生母差保护误动、运行母线短路、带负荷分合刀闸等连锁后果；单母线接线方式下GIS母线刀闸分合闸位置异常可能导致间隔送电异常等、设备发热等后果。双母线接线需要判断运行方式(分列运行或并列运行)，单母接线无需判断。操作方式包括单间隔操作方式和倒母线操作方式，运行方式与操作方式的叠加配合即构成操作逻辑。由于双母线接线与单母线接线在电气原理上有较大差异，因此需要根据变电站的主接线形式，决定刀闸分合闸异常判定思路。双母线接线方式可分为双母双分段接线方式、双母带旁路接线方式或双母分段带旁路接线方式，单母线接线方式可分为单母分段接线方式或单母分段带旁路接线方式。

步骤105、在母线侧刀闸操作完毕后，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常。

一个典型双母线接线方式的变电站接线如图2所示，以图2来说明双母线接线运行方式，如下：

以2988间隔待操作的Ⅰ母侧29881刀闸为例：

单间隔并列操作逻辑：同一间隔的另一把刀闸在分闸位置(29882刀闸分闸位置)，该电压等级母线为并列运行状态，母联开关及两侧刀闸合(2012开关及两侧刀闸在合闸位置)

倒母线操作逻辑：同一间隔的另一把刀闸在合闸位置(29882刀闸合闸位置)；

单间隔分列操作逻辑：同一间隔的另一把刀闸在分闸位置(29882刀闸分闸位置)，该电压等级母线为分列运行状态,母联开关分(2012开关在分闸位置)，将结果记录供后续判断使用。

根据步骤101，可获得以下信息：

1)刀闸操作发生前的电网拓扑、运行方式和电网等效参数计算结果；

2)操作发生前该电压等级所有母联电流三相值分别记录，计算原始三相不平衡度值；

3)操作发生前该电压等级所有主变间隔、所有线路间隔本侧和对侧电流三相值分别记录，计算原始三相不平衡度值；

4)操作发生前该电压等级所有母线电压三相值分别记录，计算原始三相不平衡度值；

5)历史分合闸信号变位速度记录；

6)历史分合闸位置异常记录，若存在，发出提示“设备高风险”。

在刀闸动作后(监控系统发生“刀闸变位”信号的时刻，即为刀闸操作完毕时刻)，根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常。若存在上述“电流量异常”、“信号变化异常”、“动作速度异常”、“电压量异常”、“告警及事故”中任意信号的，系统输出“合闸异常”或“分闸异常”，合并输出具体异常的原因，否则，输出结果为“合闸无异常”或“分闸无异常”。

本发明提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，自动记录电网数据，在刀闸操作前，自动导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤，自动调取变电站的主接线形式和操作逻辑，分析本站设备能提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常情况的全部判据种类，自动识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程，开展实时判断，对GIS母线刀闸分合闸位置异常情况进行分析判断，输出异常判断结果，不需要依赖于运行人员的工作经验，解决了现有的间接判断GIS设备母线刀闸分合闸位置异常方法效率低、精度低，而且对人员的技能水平依赖高，缺乏统一的判断标准，容易发生人为误判的技术问题。

在一个实施例中，将GIS母线刀闸分合闸位置异常判定结果保存，作为历史记录入库，便于后期的记录查询，为电网的刀闸动作情况分析作为有力的参考依据。

在一个实施例中，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，具体包括：

1)根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常：从监控系统获取刀闸操作前后母联开关电流变化信号，记录刀闸操作前后该电压等级电网设备电流三相值，此时，根据具体的操作逻辑类型来进行电流量异常判断：

单间隔并列操作逻辑：判断刀闸操作前后母联开关三相电流变化率是否低于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔与母联间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常。判断三相电流变化值是否低于限值的原因是刀闸在“双跨”时必然会对母联开关进行分流，若在刀闸操作过程中有足够高的电流变化率，则刀闸在单间隔操作时发生异常双跨，则另一把母线刀闸存在合/分闸未到位。

倒母线操作逻辑：判断刀闸操作前后母联开关三相电流变化率是否高于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔与母联间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常。判断三相电流变化值是否高于限值的原因是刀闸在“双跨”时必然会对母联开关进行分流，若在刀闸操作过程中没有足够高的电流变化率，则闸双跨未分流/双跨消失分流未消失，则本刀闸合/分闸未到位。

单间隔分列操作逻辑：判断刀闸操作前后本电压等级所有主变开关和所有出线开关及线路对侧开关三相电流变化率是否低于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常。此处判断电网电流变化值低于限值的原因是在母线分列运行的情况下，正常两段母线所挂的设备在本站内没有电气连接，刀闸在“双跨”时必然会对该电压等级的潮流分布产生影响，若该电压等级电网相关线路在刀闸操作过程中有足够高的电流变化率，则刀闸在单间隔操作时发生异常双跨，则另一把母线刀闸存在合/分闸未到位。

2)根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况判断刀闸分合闸是否发生异常：刀闸操作前后测控及保护刀闸变位信号取自本间隔保护装置、本间隔测控装置和母差保护装置，操作一把刀闸前后，本间隔保护装置、本间隔测控装置、母差保护装置内该刀闸的位置信号均应发生对应的变化，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生信号变化异常；将该刀闸的位置信号的变位速度(刀闸位置发生对应变化的时间-发出分闸指令的时间)与历史分合闸信号变位速度的平均值进行比较，判断偏差是否大于限值，若是，则判断为刀闸分合闸过程发生动作速度异常。

3)根据刀闸操作前后母线电压变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常：判断刀闸操作前后，三相电压变化率是否低于限值(各相独立比较)、三相电压不平衡度变化是否低于限值，否则判断为“电压量异常”。

4)根据刀闸操作后是否出现告警及事故信号判断刀闸分合闸是否发生异常：告警及事故信号取自后台监控机：主要取用操作中间隔的“事故总”信号、“控制回路断线”信号、“气室压力低”信号、“刀闸电机电源跳闸”信号以及母差保护“母联TA断线”信号，合并输出为“告警及事故”。

若在母线侧刀闸操作完毕后，存在电流量异常、信号变化异常、动作速度异常、电压量异常或发生告警和事故，则判断刀闸分合闸发生异常。

另外，还可以分析历史分合闸位置异常的记录，若刀闸近1年内曾经输出过异常的分合闸告警的，可伴随异常判断结果提示“设备高风险”。

在一个实施例中，对于双母线接线方式，若刀闸操作为合闸，则在合闸操作完毕后，进行送电后电流量异常判断，送电后电流量异常判断包括：

将当前电网的负荷断面参数代入操作前电网潮流模型，计算电流偏差值和不平衡度差值，分析该线路所在电压等级相关电网设备潮流分布是否正常、相关电网设备三相不平衡度变化是否低于限值和与该线路并列运行的线路电流差是否低于限值，若否，则判断为电流量异常。即，对于双母线接线方式，可执行两次电流量异常判断，一次是在刀闸分合闸动作完毕后进行，另一次是在刀闸合闸送电后进行。

在一个实施例中，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，具体包括：

1)根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况判断刀闸分合闸是否发生异常：操作一把刀闸前后，本间隔保护装置、本间隔测控装置、母差保护装置内该刀闸的位置信号应发生对应的变化，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生信号变化异常；将该刀闸的位置信号的变位速度(刀闸位置发生对应变化的时间-发出分闸指令的时间)与历史分合闸信号变位速度的平均值进行比较，判断偏差是否大于限值，若是，则判断为刀闸分合闸过程发生动作速度异常。

2)根据刀闸操作前后母线电压变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常：判断刀闸操作前后三相电压变化率是否低于限值(各相独立比较)、三相电压不平衡度变化是否低于限值，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电压量异常。

3)根据刀闸操作后是否出现告警及事故信号判断刀闸分合闸是否发生异常：告警及事故信号取自后台监控机，在刀闸操作后，若存在差流越限信号、事故总信号、控制回路断线信号、气室压力低信号或刀闸电机电源跳闸信号，则判断为刀闸分合闸过程发生告警和事故；

若在母线侧刀闸操作完毕后，存在信号变化异常、动作速度异常、电压量异常或发生告警和事故，则判断刀闸分合闸发生异常。

另外，还可以分析历史分合闸位置异常的记录，若刀闸近1年内曾经输出过异常的分合闸告警的，可伴随异常判断结果提示“设备高风险”。

在一个实施例中，对于单母线接线方式，若刀闸操作为合闸，则在合闸操作完毕后，进行送电后电流量异常判断，送电后电流量异常判断包括：

将当前电网的负荷断面参数代入操作前电网潮流模型，计算电流偏差值和不平衡度差值，分析该线路所在电压等级相关电网设备潮流分布是否正常、相关电网设备三相不平衡度变化是否低于限值和与该线路并列运行的线路电流差是否低于限值，若否，则判断为电流量异常。即，单母线接线方式的电流量异常是在刀闸合闸送电后进行。

在一个实施例中，步骤105之后，还包括：

步骤106、若刀闸分合闸异常判断结果为合闸无异常或分闸无异常，则将判断结果与外部判断结果比对，若二者的异常判断结果一致，则输出确认合闸无异常或确认分闸无异常，否则，输出合闸判定异常或分闸判定异常的提示。

除了本发明中提供的刀闸分合闸异常判断方式之外，还可以引入其他外部异源判断结果进行比较。在步骤105输出刀闸分合闸异常判断结果后，若判断结果为合闸无异常或分闸无异常，此时与引入的外部异源结果进行比较(如视频系统判断、机器人判断、人工判断等)，若比较的异常判断结果是一致的，则输出“确认合闸无异常”或“确认分闸无异常”信号，并根据实际决定是否进行“设备高风险”提示。若比较结果不同，则输出“分合闸判定异常”提示。若操作是程序化操作，输出“确认合闸无异常”或“确认分闸无异常”，则不闭锁执行程序化操作的下一步，如果输出结果有异常，则自动闭锁下一步操作；如操作是人工操作，则输出结果给操作人员。

综上所述，本发明中提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，具有一下优点：

提炼出刀闸分合闸正常与异常情况下所产生的二次信息(电流量、位置信号变化、动作速度、电压量、发生的告警和事故)的不同，充分利用一体化大数据平台提供的多个源头的模拟量、开关量、电网运行参数等二次信息变化情况，以及长期电网数据产生的电网潮流模型，自动利用多个判据为运行人员和调度遥控操作人员提供自动的刀闸分合闸异常情况分析工作，自动完成对刀闸动作过全过程进行全方位的监视比较，通过大数据记录的分析结果，代替人员的观察记录，同时动态循环记录该间隔的历史分判定结果，体现了闭环管理。

在主接线方式为双母接线方式时，双母线并列运行情况下的利用同电压等级电网电流数据+母联电流值计算、在双母线分列运行情况下利用同电压等级电网电流数据的计算代替读取母差保护差流的方法，解决现有变电站的母差保护采样电流一般只能在保护屏幕上读取，影响判断效率的问题。

通过智能判断的母线刀闸分合闸结果若有异常，立即自动停止操作。还可结合其他原理的外部异源判定结果共同输出辅助判断结果，可以提高判断可靠性，判定结果可以直接输出至调度端。对于确认无异常的结果，如果操作是程序化操作，则不闭锁程序化操作的下一步；如操作是人工操作，则输出结果给操作人员。

为了便于理解，请参阅图3，本发明中还提供了一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析系统的实施例，包括：

信息获取模块301，用于自动记录电网的基础信息和在不同负荷特征下的参数数据，所述基础信息包括拓扑结构和开关量，所述参数数据包括负荷、潮流模型和不平衡度；

操作票导入模块302，用于导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤；

操作前判断模块303，用于保存操作前电网的断面数据，执行操作前异常信号判断，若发生异常，则直接闭锁后续操作，若未发生异常，则在检测到母线侧刀闸操作开始的触发信号后，执行母线侧刀闸操作；

逻辑确定模块304，用于调取变电站的主接线形式和操作逻辑，识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程；

异常识别模块305，用于在母线侧刀闸操作完毕后，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常。

本发明提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析系统，自动记录电网数据，在刀闸操作前，自动导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤，自动调取变电站的主接线形式和操作逻辑，分析本站设备能提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常情况的全部判据种类，自动识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程，开展实时判断，对GIS母线刀闸分合闸位置异常情况进行分析判断，输出异常判断结果，不需要依赖于运行人员的工作经验，解决了现有的间接判断GIS设备母线刀闸分合闸位置异常方法效率低、精度低，而且对人员的技能水平依赖高，缺乏统一的判断标准，容易发生人为误判的技术问题。

需要说明的是，本发明实施例中提供的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析系统，用于执行前述GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法实施例中的方法，可取得与前述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法实施例相同的技术效果，在此不再进行赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，包括：

自动记录电网的基础信息和在不同负荷特征下的参数数据，所述基础信息包括拓扑结构和开关量，所述参数数据包括负荷、潮流模型和不平衡度；

导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤；

保存操作前电网的断面数据，执行操作前异常信号判断，若发生异常，则直接闭锁后续操作，若未发生异常，则在检测到母线侧刀闸操作开始的触发信号后，执行母线侧刀闸操作；

调取变电站的主接线形式和操作逻辑，识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程；

在母线侧刀闸操作完毕后，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常。

2.根据权利要求1所述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，在执行操作前异常信号判断时，若存在差流越限信号、事故总信号、控制回路断线信号、气室压力低信号和刀闸电机电源跳闸信号中的一个以上的信号，则判定为发生异常，直接闭锁后续操作。

3.根据权利要求1所述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，变电站的主接线形式包括：双母线接线方式和单母线接线方式；

双母线接线方式对应的操作逻辑包括单间隔并列操作逻辑、倒母线操作逻辑和单间隔分列操作逻辑。

4.根据权利要求3所述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

若变电站的运行方式是单间隔并列操作逻辑，则判断刀闸操作前后母联开关三相电流变化率是否低于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔与母联间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常；

若变电站的运行方式是倒母线操作逻辑，则判断刀闸操作前后母联开关三相电流变化率是否高于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔与母联间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常；

若变电站的运行方式是单间隔分列操作逻辑，则判断刀闸操作前后本电压等级所有主变开关和所有出线开关及线路对侧开关三相电流变化率是否低于限值、三相不平衡度变化是否低于限值和对应母线上所有间隔电流和是否为0，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电流量异常；

根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

检测操作一把刀闸前后，本间隔保护装置、本间隔测控装置、母差保护装置内该刀闸的位置信号是否发生对应的变化，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生信号变化异常；

将该刀闸的位置信号的变位速度与历史分合闸信号变位速度的平均值进行比较，判断偏差是否大于限值，若是，则判断为刀闸分合闸过程发生动作速度异常；

根据刀闸操作前后母线电压变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

判断刀闸操作前后三相电压变化率是否低于限值、三相电压不平衡度变化是否低于限值，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电压量异常；

根据刀闸操作后是否出现告警及事故信号判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

在刀闸操作后，若存在差流越限信号、事故总信号、控制回路断线信号、气室压力低信号或刀闸电机电源跳闸信号，则判断为刀闸分合闸过程发生告警和事故；

若在母线侧刀闸操作完毕后，存在电流量异常、信号变化异常、动作速度异常、电压量异常或发生告警和事故，则判断刀闸分合闸发生异常。

5.根据权利要求3所述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

检测操作一把刀闸前后，本间隔保护装置、本间隔测控装置、母差保护装置内该刀闸的位置信号是否发生对应的变化，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生信号变化异常；

将该刀闸的位置信号的变位速度与历史分合闸信号变位速度的平均值进行比较，判断偏差是否大于限值，若是，则判断为刀闸分合闸过程发生动作速度异常；

根据刀闸操作前后母线电压变化情况判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

判断刀闸操作前后三相电压变化率是否低于限值、三相电压不平衡度变化是否低于限值，若否，则判断为刀闸分合闸过程发生电压量异常；

根据刀闸操作后是否出现告警及事故信号判断刀闸分合闸是否发生异常，包括：

在刀闸操作后，若存在差流越限信号、事故总信号、控制回路断线信号、气室压力低信号或刀闸电机电源跳闸信号，则判断为刀闸分合闸过程发生告警和事故；

若在母线侧刀闸操作完毕后，存在信号变化异常、动作速度异常、电压量异常或发生告警和事故，则判断刀闸分合闸发生异常。

6.根据权利要求5所述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，还包括：

若刀闸操作为合闸，则进行送电后电流量异常判断，送电后电流量异常判断包括：

将当前电网的负荷断面参数代入操作前电网潮流模型，计算电流偏差值和不平衡度差值，分析该线路所在电压等级相关电网设备潮流分布是否正常、相关电网设备三相不平衡度变化是否低于限值和与该线路并列运行的线路电流差是否低于限值，若否，则判断为电流量异常。

7.根据权利要求4所述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，还包括：

若刀闸操作为合闸，则进行送电后电流量异常判断，送电后电流量异常判断包括：

将当前电网的负荷断面参数代入操作前电网潮流模型，计算电流偏差值和不平衡度差值，分析该线路所在电压等级相关电网设备潮流分布是否正常、相关电网设备三相不平衡度变化是否低于限值和与该线路并列运行的线路电流差是否低于限值，若否，则判断为电流量异常。

8.根据权利要求1所述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，双母线接线方式为双母双分段接线方式、双母带旁路接线方式或双母分段带旁路接线方式，单母线接线方式为单母分段接线方式或单母分段带旁路接线方式。

9.根据权利要求1所述的GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析方法，其特征在于，还包括：

若刀闸分合闸异常判断结果为合闸无异常或分闸无异常，则将判断结果与外部判断结果比对，若二者的异常判断结果一致，则输出确认合闸无异常或确认分闸无异常，否则，输出合闸判定异常或分闸判定异常的提示，其中，外部判断结果人工判断结果。

10.一种GIS母线刀闸分合闸位置异常自动分析系统，其特征在于，包括：

信息获取模块，用于自动记录电网的基础信息和在不同负荷特征下的参数数据，所述基础信息包括拓扑结构和开关量，所述参数数据包括负荷、潮流模型和不平衡度；

操作票导入模块，用于导入操作票或调令票，识别操作票或调令票中涉及母线侧刀闸的操作步骤；

操作前判断模块，用于保存操作前电网的断面数据，执行操作前异常信号判断，若发生异常，则直接闭锁后续操作，若未发生异常，则在检测到母线侧刀闸操作开始的触发信号后，执行母线侧刀闸操作；

逻辑确定模块，用于调取变电站的主接线形式和操作逻辑，识别刀闸动作前后的网络拓扑、运行方式和刀闸操作过程；

异常识别模块，用于在母线侧刀闸操作完毕后，若变电站的主接线形式为双母线接线方式，则根据刀闸操作前后母联开关电流变化情况、刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常，若变电站的主接线形式为单母线接线方式，则根据刀闸操作前后测控及保护刀闸变位情况、刀闸操作前后母线电压变化情况和刀闸操作后是否出现告警及事故信号，判断刀闸分合闸是否发生异常。

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