CN116205484A - 配网设备缺陷故障预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网设备缺陷故障预警系统，包括：风险值查询模块，配网设备缺陷故障风险值查询，支持故障位置单线圈查看、异常波形数据查看以及天气匹配情况查看，配电设备故障情况下进行告警信号提醒；告警记录及统计模块，历史告警信息记录，便于故障问题追溯；存量电池老化查询模块，分别展示未检修和已检修的存量电池数据，了解所有存量电池工作情况，便于检修处理；风险值上送查询模块，风险值上送信息统计查询，整合风险值上送数据；其他上送信号查询模块，设备信息上送信号查询，整合整体设备上送信号。本发明的有益效果：实现实时获取配电设备健康情况的同时减少设备投资、提高配网运行安全性和可靠性。

Description

配网设备缺陷故障预警系统

技术领域

本申请涉及配电网预警技术领域，尤其涉及一种配网设备缺陷故障预警系统。

背景技术

目前配网业务领域虽然已建设新一代配电自动化主站系统平台，但随着配电网规模的快速发展以及配电网一二次设备质量要求的快速提升，配电网设备的检修机制已不再适用电网及设备的管理要求，缺乏专门针对配电网设备健康状态监测与诊断技术相结合的数据监测终端机隐患处理平台，设备健康状态的总体诊断和评价不够。然而，电缆绝缘薄弱后会导致一次频繁放电，轻者相间故障跳闸，重者导致火灾危及设备及人身财产安全；电操机构老化会导致开关缓动、拒动的发生，故障情况下的拒动会出现越级跳闸，停电范围扩大，降低供电可靠性；而电池性能的减退会减少一次停电后的终端工作时间，甚至危及正常工作情况下的遥控成功率，这使得运维更加繁琐，降低配电网运行安全性和可靠性。

且配网设备运维方案的制定缺乏必要的数据支撑，以带电检测为例，其工作计划往往简单地以区域划分进行编制，难以捕捉到间歇性的局放缺陷，检测人员对检测对象的轻重缓急没有可靠的分析判断来源；配电设备缺乏实时性的监测手段，配网运维过多依赖经验的主观判断、各项巡视、检测工作周期化开展。

相关技术中还未建立基于配电网设备状态的数据信息模型，仍需要建立配电网运行状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型，提出配电网设备状态、风险、经济等多维度的科学评价方法，难以通过计算机系统实现各类设备数据的统计分析、状态评估、故障预测等高级功能。

中国专利《一种基于多源信息融合的过电压主动预警方法及系统》，公开号：CN114113884A，公开日：2022年03月01日，公开了采用故障识别装置、继电保护系统和故障录波器的数据作为多源故障信息数据层融合的信息源，并采用加权平均算法对多源信息数据融合层进行融合，对于配电网故障特征进行准确分析，然而该技术仅对于故障情况下的故障信息数据进行处理，无法判断设备健康状况，排除设备故障隐患。

发明内容

本申请针对现有技术中缺乏对于配电网设备健康状态监测与诊断技术相结合的数据监测终端机隐患处理平台，提供一种配网设备缺陷故障预警系统，通过风险值查询模块能够快速获知故障情况下的设备情况，同时查询当前风险值能够展现当前情况下配电网设备健康状态，此时调用告警记录、存量电池数据以及其余设备上送信号能够有效排查处于故障边缘的设备，从而对其进行检修处理，且无需建立运行状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型，减少中间层设备，实现实时获取配电设备健康情况的同时减少设备投资、提高配网运行安全性和可靠性。

为实现上述技术目的，本申请提供的一种配网设备缺陷故障预警系统，包括：风险值查询模块，配网设备缺陷故障风险值查询，支持故障位置单线圈查看、异常波形数据查看以及天气匹配情况查看，配电设备故障情况下进行告警信号提醒；告警记录及统计模块，历史告警信息记录，便于故障问题追溯；存量电池老化查询模块，分别展示未检修和已检修的存量电池数据，了解所有存量电池工作情况，便于检修处理；风险值上送查询模块，风险值上送信息统计查询，整合风险值上送数据；其他上送信号查询模块，设备信息上送信号查询，整合整体设备上送信号，便于对配电设备缺陷故障整合考量。

可选的，所述风险值查询模块还包括：告警增长率详情查看单元以及告警数量详情查看单元，对告警信息统计增长率以及数量，便于对配电站内放电隐患发掘。

可选的，所述告警记录及统计模块包括：告警记录单元，用以记录所有配电设备的告警信息，按条件筛查所需告警信息；开关告警统计单元，对于历史开关告警情况单独统计数据，按条件查询开关告警信息；故障点告警统计单元，对于历史故障点告警情况单独统计数据，按条件查询故障点告警信息。

可选的，所述开关告警统计单元包括告警次数详情单元以及趋势图查看单元，按条件查询一段时间内的具体告警次数以及告警趋势图，以此判断开关告警因素以及发掘开关故障隐患。

可选的，所述故障点告警统计单元包括故障位置详情单元以及告警次数详情单元，依据拓扑进行风险区域定位，展现故障发生区域，以此对多密度故障区域筛查与检修。

可选的，所述风险值查询模块、告警记录及统计模块、存量电池老化查询模块、风险值上送查询模块以及其他上送信号查询模块的数据信息通过列表或单一查询的方式展现，并通过数据导出进行所需数据的导出。

可选的，所述风险值查询模块还包括填写工单单元以及推送工单单元，在发生告警时，通过填写工单以及推送工单将故障信息发送至检修人员处，便于故障发生后记录、诊断、检修集成化管理。

可选的，所述配网设备缺陷故障预警系统采集配电网中的数据信息计算当前风险值，并与设定风险阈值进行对比，当前风险值大于设定风险阈值时，进行故障分析，风险值上送进行告警信号提醒。

可选的，所述配网设备缺陷故障预警系统将配电网中的数据信息、波形以及天气数据相互匹配，分析发生频次以及演化趋势。

可选的，所述风险值的计算方法为：

S＝F₁×A₁+F₂×A₂+F₃×A₃+F₄×A₄；

其中，S为风险值，F₁为1表示当前电流越线波形符合瞬时放电识别条件，否则为0，A₁为加权系数；F₂为1表示最近10次告警的频率值越线，否则为0，A₂为加权系数；F₃为1表示24小时内总告警次数的越线并正增加，否则为0，A₃为加权系数；F₄为1表示站房内告警和温湿度同时越线，否则为0，A₄为加权系数。

本申请的有益效果：通过风险值查询模块能够快速获知故障情况下的设备情况，同时查询当前风险值能够展现当前情况下配电网设备健康状态，此时调用告警记录、存量电池数据以及其余设备上送信号能够有效排查处于故障边缘的设备，从而对其进行检修处理，且无需建立运行状态评估模型、风险评估模型以及经济评估模型，减少中间层设备，实现实时获取配电设备健康情况的同时减少设备投资、提高配网运行安全性和可靠性。

附图说明

图1为本申请配网设备缺陷故障预警系统一种实施例情况下的结构示意图。

图2为本申请配网设备缺陷故障预警系统一种实施例情况下的工作架构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本申请的一种最佳实施例，仅用以解释本申请，并不限定本申请的保护范围，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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本申请提供一种配网设备缺陷故障预警系统，包括风险值查询模块、告警记录及统计模块、存量电池老化查询模块、风险值上送查询模块、其他上送信号查询模块五部分。其中，配网设备缺陷故障预警系统利用采集设备采集配电站中温湿度环境信息、相电流、零序电流等电气量信息，并利用互近似熵的方法对电流变化瞬时值越线的波形进行识别，并采用多指标加权的综合研判方法进行站内放电隐患的发掘，可通过风险值查询模块当前状态下的风险值，且在风险值超过设定风险阈值时，进行告警信号提醒以便于工作人员及时发现配电网存在的缺陷问题并加以消缺，提高配电网运行可靠性。

具体的，配网设备缺陷故障预警系统与录波设备通讯连接，支持录波设备上传的录波文件信息、配电设备对应的拓扑信息以及配置文件的输入，接收到由录波设备上传的数据信息后对于录波信息、拓扑信息进行故障波形分析，并进行接地波形特征匹配，根据匹配结果将波形进行分类，根据波形发生时间、间隔以及波形特征匹配进行分别存储于风险值查询模块的异常波形数据查看中，并将异常波形图片存储于风险值查询模块的异常波形图片查看中，便于工作人员的查询。

可选的，接地波形特征包括中性点不接地、经消弧线圈接地、小电阻接地下等。

更为具体的，配电设备缺陷故障预警系统通过内置的采集设备，采集当前电网运行数据以及天气情况，电网运行数据包括过流信号、电流信号以及零序过流信号，天气情况包括气象数据如温湿度条件。对应监控设备建立数据模型，即对应的配电设备对应一个采集数据表，将采集到的电网运行数据以及天气情况定点录入到对应的数据模型中，使每个检测设备都有对应的采集数据，数据信息存储至其他上送信号查询模块中，并基于历史事故信号分析，匹配瞬时告警信息对应的波形、天气等，分析发生频次以及演化趋势，判断当前配电站设备故障可能性。

进一步，调用上述存储的波形数据、电网运行数据以及天气情况所匹配的结果进行风险值的计算，计算公式为：

S＝F₁×A₁+F₂×A₂+F₃×A₃+F₄×A₄；

其中，S为风险值，F₁为1表示当前电流越线波形符合瞬时放电识别条件，否则为0，A₁为加权系数；F₂为1表示最近10次告警的频率值(告警间隔时间)越线，否则为0，A₂为加权系数；F₃为1表示24小时内总告警次数的越线并正增加，否则为0，A₃为加权系数；F₄为1表示站房内告警和温湿度同时越线，否则为0，A₄为加权系数；得到的风险值与设定风险阈值进行对比，当风险值大于设定风险阈值时，上送风险值，并记录于风险值上送查询模块中。

优选的，A₁取0.4；A₂取0.25；A₃取0.25；A₄取0.1。

进一步优选的，如图2所示，在配网领域，现阶段DTU主要用于遥测、遥信与遥控功能，均未集成状态监测与预警功能；此外现阶段各大厂家DTU设备中也就不具备针对蓄电池老化的在线研判功能。国家电网公司2019年发布的文件中定义了站所终端(DTU)的详细功能，主要包含遥测、遥信、遥控以及故障判别功能，并未包括断路器状态监测、蓄电池老化监测以及瞬时放电检测等功能，也未提出针对上述状态监测功能的边缘计算能力要求。本申请所提供的配网设备缺陷故障预警系统包括具备多信息感知和边缘计算能力的DTU设备，DTU设备作为站所终端通讯连接于配电设备以及用户端之间，综合对于当前电网运行数据以及天气情况的采集、录波设备上传数据的接收、对于采集接收数据的分析匹配、风险值的计算以及故障判断，将当前电网运行方式、遥信告警、遥测信息、天气情况、波形文件等已知特征点作为输入，对设备未来运行情况进行预测，并结合电网事件的多维因果关系模型，进一步实现对设备未来缺陷状态预警、预测，并将数据信息以及告警信息上送至用户端，通过风险值查询模块、告警记录及统计模块、存量电池老化查询模块、风险值上送查询模块、其他上送信号查询模块五部分加以展示。通过DTU的边缘计算特性，将大量的“端”数据集中于DTU内进行计，不需要额外增加大量的中间层设备，减少了设备投资，简化了配电房、开闭所或环网柜中的设备接线，提高了供电安全和运维安全。

更为具体的，当DTU设备上送风险值大于设定风险阈值或特征数据在线路衰减值大于既定阈值或者瞬时动作复归时，启动风险区域定位功能，根据初始设备拓扑信息以及大数据分析判断缺陷故障设备所在区域，并通过风险值查询模块中的告警信号提示弹出告警界面告知用户故障区域。

优选的，在确定故障设备区域后可将故障位置通过线路拓扑在图上标明故障位置，方便用户通过告警记录及统计模块中的故障位置详情单元以及风险值查询模块中故障位置单线圈查看单元获知具体的故障设备区域。

具体的，用户端展示包括风险值查询模块、告警记录及统计模块、存量电池老化查询模块、风险值上送查询模块、其他上送信号查询模块五部分。

风险值查询模块包括刷新设置单元、告警信号提醒单元、查询单元、列表单元、推送工单单元、填写工单单元、故障位置单线圈查看单元、异常波形数据查看单元、异常波形图片查看单元、告警增长率详情查看单元、告警数量详情查看单元、天气匹配情况查看单元、查看详情单元以及数据导出单元，用户可进行配网设备缺陷故障风险值查询以及整体告警信息增长率及数量查询，便于对配电站内放电隐患的发掘，同时在故障告警时可通过填写工单以及推送工单将故障信息发送至检修人员处，便于故障发生后记录、诊断、检修集成化管理。

可选的，风险值查询模块支持当前电网运行状态下的风险值查询，也可以支持一段时间内的风险值查询，即可以通过单一查询信息展示或列表展示的方式，便于用户对于当前时间段风险值的查询或是对于长期风险值变化的监控，从而直观展现当前电网运行状态下设备健康状态，且该健康状态可以是持续一段时间内的健康状态，便于挖掘设备缺陷故障隐患。

可选的，用户可通过数据导出单元对于所需数据的导出，便于历史数据的储存与查看。

优选的，在未发生告警时，用户可根据当前风险值以及故障位置单线圈查看单元、异常波形数据查看单元、异常波形图片查看单元、告警增长率详情查看单元、告警数量详情查看单元、天气匹配情况查看单元存储的数据信息对应填写检修需求至工单并上传；在发生告警后，系统可根据告警信号自行填写工单并推送工单至检修人员处，以保证即使在无人监控的情况下也可以实现告警检修，确保配网运行可靠性，减少人力需求，降低成本。

可选的，用户可根据刷新设置单元对于设定风险阈值进行设置以及刷新当前状态下的风险告警状态，从而根据不同情况下的电网状态运行监测设备健康状况。

告警记录及统计模块包括告警记录单元、开关告警统计单元以及故障点告警统计单元。告警记录单元用以记录所有配电设备的告警信息，按条件筛查所需告警信息，包含查询单元、列表单元、波形图片查看单元以及数据导出单元，其中波形图片查看单元即可以根据告警信息查看当时电数据波形，以便用户直观知晓故障来源；开关告警统计单元用以按条件查询一段时间内的具体告警次数以及告警趋势图，以此判断开关告警因素以及发掘开关故障隐患，包含查询单元、列表单元、告警次数详情单元、趋势图查看单元以及数据导出单元，通过告警次数以及趋势图以便用户直观知晓开关故障情况，从而进一步知晓检修需求；故障点告警统计单元对于历史故障点告警情况单独统计数据，按条件查询故障点告警信息，包含查询单元、列表单元、故障位置详情单元、告警次数详情单元、检修图片单元以及数据导出单元，通过故障位置以及告警次数可以直观判断故障点检修优先级以及最优检修路线，通过检修图片可以调用历史检修情况，从而明确历史检修信息，便于当前或以后的检修对照。

存量电池老化查询模块分为未检修单元以及已检修单元两个部分，便于用户监控存量电池检修情况，未检修单元与已检修单元均包含查询单元、列表单元、查看详情单元以及数据导出单元，未检修单元还包含推送工单单元以及填写工单单元，用以提供检修需求。

优选的，系统可定时对于存量电池情况进行检修，未到时间检修的存量电池信息存储于未检修单元，当需要检修时，按照当前电网运行情况进行检修工单填写并推送至检修人员处，当检修完毕后，该存量电池信息自动存储于已检修单元，由此可以采用部分存量电池检修、部分存量电池运行，即对于备份电池同时监控，在不影响到电网正常运行的情况下完成存量电池的检修。

风险值上送查询模块包括查询单元、列表单元、推送工单单元、填写工单单元、详情单元以及数据导出单元，可通过该模块查询DTU上送的风险值，并对应进行检修。

其他上送信号查询模块包括未检修单元以及已检修单元两部分，未检修单元包含查询单元、列表单元、推送工单单元、填写工单单元以及数据导出单元，已检修单元包含查询单元、列表单元、数据导出单元，在风险值未超阈值但部分设备发生信号瞬变等问题时，作为其他上送信号上送至用户端，进一步记录当前电网异常数据，便于用户的分类查看。

上述中不同模块存在查询单元、列表单元、数据导出单元等相同描述的单元，可以理解的是，这些相同描述的单元在不同模块中实现了不同数据的查询、调用、存储以及导出等。

优选的，列表单元可根据告警信息、故障位置详情以及设备告警次数详情等因素排列故障检修顺序，并根据该顺序自动填写对应工单，从而提高运维效率。

通过具备多信息感知和边缘计算能力的DTU设备，可以在配电设备出现缺陷的早期及时发现一次瞬时放电、电操机构老化、电池性能减退等问题，提前安排停电计划进行问题消缺，避免因电缆烧毁、开关拒动导致的非计划停电带来的设备和人员安全问题，提高配电网运行的可靠性，减少了设备损坏或报废造成的电网重复投资，提升了企业效益和社会效益。本申请通过集成数据采集、数据分析、数据存储、风险计算以及故障判断实现了各类设备健康状态监测集成化平台化，并且通过存储的数据信息动态调整设备的检修时间，与当前天气情况、设备运行状态相匹配，对健康状况欠佳的设备进行及时检修，对健康状况较好的设备可以延长检修间隔，减少消缺成本。

可选的，通过DTU上送的报文，存取电池劣化信息的站所和卡涩的间隔信息进行入库，并通过告警窗提示。

可选的，将缺陷故障隐患信息通过接口传递至电网四区进行消缺闭环管理，即进行检修消缺。如图2所示，当一次瞬时放电、电操机构老化、电池性能减退时，DTU设备接收到对应的电数据信息、设备信息以及天气信息，通过边缘计算信息处理，将风险值信息以及其他设备瞬时变化信息上传至用户端，进行检修工单填写以及消缺闭环管理。

以上所述之具体实施方式为本申请配网设备缺陷故障预警系统的较佳实施方式，并非以此限定本申请的具体实施范围，本申请的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本申请之形状、结构所作的等效变化均在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

包括：

风险值查询模块，配网设备缺陷故障风险值查询，支持故障位置单线圈查看、异常波形数据查看以及天气匹配情况查看，配电设备故障情况下进行告警信号提醒；

告警记录及统计模块，历史告警信息记录，便于故障问题追溯；

存量电池老化查询模块，分别展示未检修和已检修的存量电池数据，了解所有存量电池工作情况，便于检修处理；

风险值上送查询模块，风险值上送信息统计查询，整合风险值上送数据；

其他上送信号查询模块，设备信息上送信号查询，整合整体设备上送信号，便于对配电设备缺陷故障整合考量。

2.如权利要求1所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述风险值查询模块还包括：告警增长率详情查看单元以及告警数量详情查看单元，对告警信息统计增长率以及数量，便于对配电站内放电隐患发掘。

3.如权利要求1所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述告警记录及统计模块包括：

告警记录单元，用以记录所有配电设备的告警信息，按条件筛查所需告警信息；

开关告警统计单元，对于历史开关告警情况单独统计数据，按条件查询开关告警信息；

故障点告警统计单元，对于历史故障点告警情况单独统计数据，按条件查询故障点告警信息。

4.如权利要求3所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述开关告警统计单元包括告警次数详情单元以及趋势图查看单元，按条件查询一段时间内的具体告警次数以及告警趋势图，以此判断开关告警因素以及发掘开关故障隐患。

5.如权利要求3所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述故障点告警统计单元包括故障位置详情单元以及告警次数详情单元，依据拓扑进行风险区域定位，展现故障发生区域，以此对多密度故障区域筛查与检修。

6.如权利要求1所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述风险值查询模块、告警记录及统计模块、存量电池老化查询模块、风险值上送查询模块以及其他上送信号查询模块的数据信息通过列表或单一查询的方式展现，并通过数据导出进行所需数据的导出。

7.如权利要求1所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述风险值查询模块还包括填写工单单元以及推送工单单元，在发生告警时，通过填写工单以及推送工单将故障信息发送至检修人员处，便于故障发生后记录、诊断、检修集成化管理。

8.如权利要求1所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述配网设备缺陷故障预警系统采集配电网中的数据信息计算当前风险值，并与设定风险阈值进行对比，当前风险值大于设定风险阈值时，进行故障分析，风险值上送进行告警信号提醒。

9.如权利要求8所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述配网设备缺陷故障预警系统将配电网中的数据信息、波形以及天气数据相互匹配，分析发生频次以及演化趋势。

10.如权利要求9所述的配网设备缺陷故障预警系统，其特征在于：

所述风险值的计算方法为：

S＝F₁×A₁+F₂×A₂+F₃×A₃+F₄×A₄；

其中，S为风险值，F₁为1表示当前电流越线波形符合瞬时放电识别条件，否则为0，A₁为加权系数；F₂为1表示最近10次告警的频率值越线，否则为0，A₂为加权系数；F₃为1表示24小时内总告警次数的越线并正增加，否则为0，A₃为加权系数；F₄为1表示站房内告警和温湿度同时越线，否则为0，A₄为加权系数。

Images