CN114243904A - 一种10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法 - Google Patents

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CN114243904A CN202111409023.4A CN202111409023A CN114243904A CN 114243904 A CN114243904 A CN 114243904A CN 202111409023 A CN202111409023 A CN 202111409023A CN 114243904 A CN114243904 A CN 114243904A
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Abstract

本发明提供一种10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法，包括：健康状况评估服务器，健康状况评估服务器用于获取各个变电站及配电网络的运行状态，系统出现跳闸线路时，根据跳闸线路所属配电区域进行数据统计，得出各变电站跳闸数量汇总图；通过汇总图展示各变电站内跳闸数量，突出显示跳闸数量多的变电站；还对系统采集到的配电网电压数据、电流数据、故障跳闸状态、接地状态进行研判，通过研判分析出变电站设备是否存在缺陷隐患，并及时进行通知变电运检中心进行消缺。系统通过基于配网自动化系统的配网运行分析和设备健康状况评估，保障配电网的安全性、可靠性，保障送电质量，提高服务质量和专业分析水平。

Description

一种10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法
技术领域
本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及一种10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法。
背景技术
随着电力行业不断的发展，配电网也在不断地改造和扩建，满足日益增加的用电负荷。现实中对电能的要求也越来越高，需要保证配电网稳定运行。
随着智能开关的增加及配电自动化系统等系统的推广，配电网中产生大数据级的各类信息，但是目前缺少必要的数字化、智能化的配电网数据分析系统。即使有相应的分析系统，也存在配网自动化系统应用还不够深化，配网运行数据无法有针对性的获取和诊断，无法准确的获悉到配电网及变电站的健康状态，因此如何评估配电网及变电站的安全健康状态是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种保障配电网的安全性和可靠性的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统。
系统包括：健康状况评估服务器，健康状况评估服务器用于获取各个变电站及配电网络的运行状态，系统出现跳闸线路时，根据跳闸线路所属配电区域进行数据统计，得出各变电站跳闸数量汇总图；
通过汇总图展示各变电站内跳闸数量，突出显示跳闸数量多的变电站；
还对系统采集到的配电网电压数据、电流数据、故障跳闸状态、接地状态进行研判，通过研判分析出变电站设备是否存在缺陷隐患，并及时进行通知变电运检中心进行消缺。
进一步需要说明的是，系统配置配电主线供电线路以及与配电主线供电线路向连接的配电支线供电线路；
健康状况评估服务器分别获取配电主线供电线路以及配电支线供电线路的跳闸状态，将配电主线供电线路跳闸以及配电支线供电线路跳闸分别统计出占比，通过做饼形图显示配电主线供电线路跳闸、配电支线供电线路跳闸以及占比数据。
进一步需要说明的是，健康状况评估服务器包括：配网数据获取模块、配网数据储存模块以及配网数据处理模块；
每个变电站均设有配网数据处理终端，配网数据采集终端用于采集变电站的运行信息；
配网数据获取模块与配网数据处理终端通信连接，配网数据获取模块获取变电站的运行信息；
配网数据处理模块用于对配网数据获取模块采集的数据进行归一化处理，还对采集的配网数据进行滤波处理，并将处理后的配网数据，通过配网数据储存模块进行储存。
进一步需要说明的是，健康状况评估服务器还包括：配网数据分析模块和配网数据输出模块；
配网数据分析模块用于从数据储存模块中调取配网数据，并对配网数据与对应的预设阈值进行比对判断，判断是否超阈值；
若超阈值，则通过配网数据输出模块进行报警提示；
配网数据输出模块还用于将配网数据分析模块分析的结果数据生成变电站的配网数据分析结果报表和分析曲线图。
进一步需要说明的是，配网数据分析模块还用于分析变电站及配电网络的运行状态，评估变电站及配电网络的健康状态，判断是否存在跳闸线路；
如未存在跳闸线路，通过变电站及配电网络分析评估单元，评估运行的稳定性。
进一步需要说明的是，配网数据处理模块还用于分析评估配网数据中的数据与变电站健康状态的匹配程度；
并设置变电站健康匹配单元，变电站健康匹配单元用于配置待分析配网数据与预设指标值之间的匹配性，分析配网数据重要度；
进一步需要说明的是，配网数据输出模块还用于将各模块的处理数据生成数据日志，并以报表的形式进行显示并保存；
还用于将变电站及配电网络的健康评估报表配置成变电站运行配网数据、变电站运行健康度变化曲线以及当前变电站的健康状态结果；
还用于输出变电站运行配网数据、变电站各指标与健康度的匹配性系数；将跳闸诊断报进行显示供变电站维护人员提供参考。
本发明还提供一种10kV配网运行分析和设备健康状况评估方法，方法包括：
步骤一、获取变电站运行数据；
步骤二、通过分析变电站的运行状态，评估变电站运行的稳定性；
步骤三、分析配网数据中各类指标与健康状态的匹配性，分析变电站所有配网数据与运行稳定性的关系程度；
步骤四、对变电站进行跳闸诊断，分析变电站是否存在跳闸状态；
步骤五、将分析的结果数据生成变电站的配网数据分析结果报表和分析曲线图进行显示。
进一步需要说明的是，步骤二还包括：接收预处理后的变电站及配电网络正常状态下的配网数据；
对变电站及配电网络分析评估单元的配网数据进行训练，对训练完成后的变电站及配电网络分析评估单元进行保存，用以评估变电站运行的稳定性。
将实时获取的变电站的运行信息配到变电站及配电网络分析评估单元中，评估变电站运行稳定性
通过可视化变电站健康度曲线，显示变电站的健康状态。通过设定预设阈值将变电站分为正常和跳闸两个状态，通过变电站健康度曲线了解变电站的健康状态。
进一步需要说明的是，步骤三还包括：
接收配网数据；
利用待分析配网数据与预设指标值之间的匹配性，分析配网数据重要度；
匹配性分析采用如下公式：
Figure BDA0003373238880000041
其中，P为匹配性分析指标，h表示采集的配网数据，Q表示预设指标值，Cov(h,Q)为两数值的协方差，E(h)与E(Q)分别表示数据的方差；
对匹配性分析指标进行归一化处理，处理后的值为配网数据重要度，配网数据重要度越高则影响变电站稳定运行的程度越高；在评估变电站运行的稳定性时，需要重点关注。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法可以根据跳闸线路所属变电站进行数据统计，得出各变电站跳闸数量汇总图。通过汇总图可直观看出各变电站跳闸数量多少，跳闸数量多的变电站则需要进一步进行分析，对配网自动化系统采集到的运行数据，如历史的电压、电流曲线、故障跳闸、接地等情况进行研判，通过研判分析出变电站设备是否存在缺陷隐患并及时进行通知变电运检中心进行消缺。
系统配置配电主线供电线路以及与配电主线供电线路向连接的配电支线供电线路；健康状况评估服务器分别获取配电主线供电线路以及配电支线供电线路的跳闸状态，将配电主线供电线路跳闸以及配电支线供电线路跳闸分别统计出占比，通过做饼形图显示配电主线供电线路跳闸、配电支线供电线路跳闸以及占比数据。
系统还通过数字运营中心的自助分析工具，运用趋势分析、交叉分析的方法，将能反应配网设备运行状况及健康状况的相关数据通过可视化直观展示出来，并将这些数据快速转换成有用的信息，提升配网运行分析和设备健康状况评估的深度和广度。
系统通过基于配网自动化系统的配网运行分析和设备健康状况评估，保障配电网的安全性、可靠性，保障送电质量，提高服务质量和专业分析水平。
本发明提供的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法对变电站进行跳闸诊断，分析变电站跳闸前的运行状态数据与跳闸后的状态数据，并进行显示，提供跳闸前后的诊断决策；将各模块的处理数据生成数据日志，并以报表的形式进行显示并保存；输出变电站运行配网数据、变电站各指标与健康度的匹配性系数；将跳闸诊断报进行显示供变电站维护人员提供参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统示意图；
图2为10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统实施例示意图；
图3为10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统实施例示意图；
图4为10kV配网运行分析和设备健康状况评估方法流程图。
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。
本发明提供的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
本发明提供的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
在本发明提供的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
如图1至3所示，本发明提供的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统包括：健康状况评估服务器。每个变电站均设有配网数据处理终端，配网数据采集终端用于采集变电站的运行信息；
系统架构可以包括配网数据处理终端，网络和健康状况评估服务器。网络是用以在健康状况评估服务器和配网数据处理终端之间提供通信链路的介质。网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。根据实现需要，可以具有任意数目的配网数据处理终端、网络和健康状况评估服务器。比如健康状况评估服务器可以是多个服务器组成的服务器集群等。
本发明中，健康状况评估服务器与配网数据处理终端之间可以利用诸如HTTP(HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议进行通信，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)，广域网(“WAN”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络，以及任何当前已知或未来研发的网络。
具体来讲，健康状况评估服务器用于获取各个变电站及配电网络的运行状态，系统出现跳闸线路时，根据跳闸线路所属配电区域进行数据统计，得出各变电站跳闸数量汇总图；通过汇总图展示各变电站内跳闸数量，突出显示跳闸数量多的变电站；
根据跳闸线路所属厂站进行数据统计，得出各变电站跳闸数量汇总图。通过汇总图可直观看出各变电站跳闸数量多少，跳闸数量多的变电站则需要进一步进行分析，对配网自动化系统采集到的运行数据，如历史的电压、电流曲线、故障跳闸、接地等情况进行研判，通过研判分析出变电站设备是否存在缺陷隐患并及时进行通知变电运检中心进行消缺。
系统配置配电主线供电线路以及与配电主线供电线路向连接的配电支线供电线路；健康状况评估服务器分别获取配电主线供电线路以及配电支线供电线路的跳闸状态，将配电主线供电线路跳闸以及配电支线供电线路跳闸分别统计出占比，通过做饼形图显示配电主线供电线路跳闸、配电支线供电线路跳闸以及占比数据。
系统还通过数字运营中心的自助分析工具，运用趋势分析、交叉分析的方法，将能反应配网设备运行状况及健康状况的相关数据通过可视化直观展示出来，并将这些数据快速转换成有用的信息，提升配网运行分析和设备健康状况评估的深度和广度。
系统通过基于配网自动化系统的配网运行分析和设备健康状况评估，保障配电网的安全性、可靠性，保障送电质量，提高服务质量和专业分析水平。
本发明中，健康状况评估服务器包括：配网数据获取模块、配网数据储存模块以及配网数据处理模块；
配网数据获取模块与配网数据处理终端通信连接，配网数据获取模块获取变电站的运行信息；
配网数据处理模块用于对配网数据获取模块采集的数据进行归一化处理，还对采集的配网数据进行滤波处理，并将处理后的配网数据，通过配网数据储存模块进行储存。
本发明中，健康状况评估服务器还包括：配网数据分析模块和配网数据输出模块；
配网数据分析模块用于从数据储存模块中调取配网数据，并对配网数据与对应的预设阈值进行比对判断，判断是否超阈值；
若超阈值，则通过配网数据输出模块进行报警提示；
配网数据输出模块还用于将配网数据分析模块分析的结果数据生成变电站的配网数据分析结果报表和分析曲线图。
本发明中，配网数据输出模块还用于通过显示窗口，通过可视化方式的显示在配网数据窗口中；
配网数据分析模块还用于分析变电站及配电网络的运行状态，评估变电站及配电网络的健康状态，判断是否存在跳闸线路；
如未存在跳闸线路，通过变电站及配电网络分析评估单元，评估运行的稳定性；
配网数据处理模块还用于分析评估配网数据中的数据与变电站健康状态的匹配程度；
并设置变电站健康匹配单元，变电站健康匹配单元用于配置待分析配网数据与预设指标值之间的匹配性，分析配网数据重要度；
配网数据分析模块用于对变电站进行跳闸诊断，分析变电站跳闸前的运行状态数据与跳闸后的状态数据，并进行显示，提供跳闸前后的诊断决策；
配网数据输出模块还用于将各模块的处理数据生成数据日志，并以报表的形式进行显示并保存；
还用于将变电站及配电网络的健康评估报表配置成变电站运行配网数据、变电站运行健康度变化曲线以及当前变电站的健康状态结果；
还用于输出变电站运行配网数据、变电站各指标与健康度的匹配性系数；将跳闸诊断报进行显示供变电站维护人员提供参考。
基于上述系统，如图4所示，本发明还提供一种10kV配网运行分析和设备健康状况评估方法，方法包括：
S1、获取变电站运行数据；
对获取的变电站运行数据以及配网数据进行数据扫查，判断获取的数据是否有缺失，如具有缺失进行补缺；
S2、通过分析变电站的运行状态，评估变电站运行的稳定性；
其中，接收预处理后的变电站及配电网络正常状态下的配网数据；
对变电站及配电网络分析评估单元的配网数据进行训练，对训练完成后的变电站及配电网络分析评估单元进行保存，用以评估变电站运行的稳定性。
将实时获取的变电站的运行信息配到变电站及配电网络分析评估单元中，评估变电站运行稳定性
通过可视化变电站健康度曲线，显示变电站的健康状态。通过设定预设阈值将变电站分为正常和跳闸两个状态，通过变电站健康度曲线了解变电站的健康状态。
S3、分析配网数据中各类指标与健康状态的匹配性，分析变电站所有配网数据与运行稳定性的关系程度；
进一步的讲，接收配网数据；
利用待分析配网数据与预设指标值之间的匹配性，分析配网数据重要度；
匹配性分析采用如下公式：
Figure BDA0003373238880000091
其中，P为匹配性分析指标，h表示采集的配网数据，Q表示预设指标值，Cov(h,Q)为两数值的协方差，E(h)与E(Q)分别表示数据的方差。
对匹配性分析指标进行归一化处理，处理后的值为配网数据重要度，配网数据重要度越高则影响变电站稳定运行的程度越高；在评估变电站运行的稳定性时，需要重点关注。
S4、对变电站进行跳闸诊断，分析变电站是否存在跳闸状态；
接收配网数据后，配网数据中包含健康状态配网数据与跳闸状态配网数据，对配网数据进行分析；
利用深度信念网络单元的配网数据重要度权值和配网数据偏离阈值情况进行比对，诊断变电站是否跳闸，或者变电站是否具有跳闸趋势；
S5、将分析的结果数据生成变电站的配网数据分析结果报表和分析曲线图进行显示。
本发明提供的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属技术领域的技术人员能够理解，本发明提供的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统及方法的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统，其特征在于，包括：健康状况评估服务器，健康状况评估服务器用于获取各个变电站及配电网络的运行状态，系统出现跳闸线路时，根据跳闸线路所属配电区域进行数据统计，得出各变电站跳闸数量汇总图；
通过汇总图展示各变电站内跳闸数量，突出显示跳闸数量多的变电站；
还对系统采集到的配电网电压数据、电流数据、故障跳闸状态、接地状态进行研判，通过研判分析出变电站设备是否存在缺陷隐患，并及时进行通知变电运检中心进行消缺。
2.根据权利要求1所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统，其特征在于，系统配置配电主线供电线路以及与配电主线供电线路向连接的配电支线供电线路；
健康状况评估服务器分别获取配电主线供电线路以及配电支线供电线路的跳闸状态，将配电主线供电线路跳闸以及配电支线供电线路跳闸分别统计出占比，通过做饼形图显示配电主线供电线路跳闸、配电支线供电线路跳闸以及占比数据。
3.根据权利要求1所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统，其特征在于，
健康状况评估服务器包括：配网数据获取模块、配网数据储存模块以及配网数据处理模块；
每个变电站均设有配网数据处理终端，配网数据采集终端用于采集变电站的运行信息；
配网数据获取模块与配网数据处理终端通信连接，配网数据获取模块获取变电站的运行信息；
配网数据处理模块用于对配网数据获取模块采集的数据进行归一化处理，还对采集的配网数据进行滤波处理，并将处理后的配网数据，通过配网数据储存模块进行储存。
4.根据权利要求3所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统，其特征在于，
健康状况评估服务器还包括：配网数据分析模块和配网数据输出模块；
配网数据分析模块用于从数据储存模块中调取配网数据，并对配网数据与对应的预设阈值进行比对判断，判断是否超阈值；
若超阈值，则通过配网数据输出模块进行报警提示；
配网数据输出模块还用于将配网数据分析模块分析的结果数据生成变电站的配网数据分析结果报表和分析曲线图。
5.根据权利要求4所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统，其特征在于，
配网数据分析模块还用于分析变电站及配电网络的运行状态，评估变电站及配电网络的健康状态，判断是否存在跳闸线路；
如未存在跳闸线路，通过变电站及配电网络分析评估单元，评估运行的稳定性。
6.根据权利要求5所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统，其特征在于，
配网数据处理模块还用于分析评估配网数据中的数据与变电站健康状态的匹配程度；
并设置变电站健康匹配单元，变电站健康匹配单元用于配置待分析配网数据与预设指标值之间的匹配性，分析配网数据重要度。
7.根据权利要求5所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统，其特征在于，
配网数据输出模块还用于将各模块的处理数据生成数据日志，并以报表的形式进行显示并保存；
还用于将变电站及配电网络的健康评估报表配置成变电站运行配网数据、变电站运行健康度变化曲线以及当前变电站的健康状态结果；
还用于输出变电站运行配网数据、变电站各指标与健康度的匹配性系数；将跳闸诊断报进行显示供变电站维护人员提供参考。
8.一种10kV配网运行分析和设备健康状况评估方法，其特征在于，方法采用如权利要求1至7任意一项所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估系统；
方法包括：
步骤一、获取变电站运行数据；
步骤二、通过分析变电站的运行状态，评估变电站运行的稳定性；
步骤三、分析配网数据中各类指标与健康状态的匹配性，分析变电站所有配网数据与运行稳定性的关系程度；
步骤四、对变电站进行跳闸诊断，分析变电站是否存在跳闸状态；
步骤五、将分析的结果数据生成变电站的配网数据分析结果报表和分析曲线图进行显示。
9.根据权利要求8所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估方法，其特征在于，
步骤二还包括：接收预处理后的变电站及配电网络正常状态下的配网数据；
对变电站及配电网络分析评估单元的配网数据进行训练，对训练完成后的变电站及配电网络分析评估单元进行保存，用以评估变电站运行的稳定性；
将实时获取的变电站的运行信息配到变电站及配电网络分析评估单元中，评估变电站运行稳定性
通过可视化变电站健康度曲线，显示变电站的健康状态；通过设定预设阈值将变电站分为正常和跳闸两个状态，通过变电站健康度曲线了解变电站的健康状态。
10.根据权利要求8所述的10kV配网运行分析和设备健康状况评估方法，其特征在于，
步骤三还包括：
接收配网数据；
利用待分析配网数据与预设指标值之间的匹配性，分析配网数据重要度；
匹配性分析采用如下公式：
Figure FDA0003373238870000031
其中，P为匹配性分析指标，h表示采集的配网数据，Q表示预设指标值，Cov(h,Q)为两数值的协方差，E(h)与E(Q)分别表示数据的方差；
对匹配性分析指标进行归一化处理，处理后的值为配网数据重要度，配网数据重要度越高则影响变电站稳定运行的程度越高；在评估变电站运行的稳定性时，需要重点关注。
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