CN117670304A - 一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统及方法，属于变压器监测技术领域，包括通过获取变压器在当前时刻下的实时运行数据，以及传感器采集的实时感知数据，使用预设的决策模型计算下一时刻的实时决策数据，不仅能够根据实时数据判断变压器是否运行故障，还能根据下一时刻决策数据对变压器故障进行预测；同时还能基于变压器老化情况对变压器故障进一步判断，提高变压器故障预警的准确性，降低变压器故障预警的漏判率。

Description

一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统及方法

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，更具体的说是涉及一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统及方法。

背景技术

随着我国经济快速的发展，电力系统网架结构的规模在飞速地扩大，越来越多的人对电网电力的需求不断增加，同时对电能质量的要求也不断地提高，而如何保障电网设备稳定及安全可靠的运行是电力员工们目前最重要的事情。但是，由于目前的电力需求越来越旺盛，尤其是在迎峰度夏期间，电力系统经常处于满负荷，甚至过负荷状态。电力设备日常运行中，受自身以及外界的影响，偶尔会出现一定的故障，一旦发生故障，就会给电网运行带来不可挽回的损失。

电网设备监控日常工作职责在于把控电网安全运行，对设备健康状态进行监测预判进而稳定电网全局，电力变压器是变电站中重点监视设备，在海量的监控信息中，准确辨识变压器运行态势受诸多因素限制，如：变压器设备状态感知模型尚不完备，仍主要根据状态检测分析结果，辅以专家经验进行判断，人为主观因素大，容易造成变压器运行状态与预警的错判与误判。

因此，提供一种能够结合多源数据进行光伏电站变压器状态监测与失效预警的系统及方法，提高变压器运行状态监测与失效预警准确率是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统及方法，能够结合变压器运行数据和感知数据进行光伏电站变压器状态监测与失效预警，提高变压器运行状态监测与失效预警准确率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明公开了一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，包括：数据获取模块、控制模块、故障判断模块、故障预测模块、预警模块；

所述数据获取模块，获取当前时刻下变压器的实时运行数据，以及传感器采集的实时感知数据，并输出给所述故障判断模块和所述控制模块；

所述控制模块，根据所述实时运行数据和所述实时感知数据输出下一时刻的决策数据；

所述故障判断模块，根据所述实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下所述变压器的状态，若所述状态为故障，则发送给所述预警模块进行故障预警；若所述状态为正常，则发送给所述故障预测模块；

所述故障预测模块，根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态是否故障，若下一时刻状态为故障，则发送给所述预警模块进行故障预警；若所述下一时刻状态为正常，则所述控制模块根据所述下一时刻的决策数据进行变压器控制；

所述预警模块根据所述故障判断模块和所述故障预测模块的判断结果进行预警。

优选的，还包括决策数据调整模块，所述决策数据调整模块与所述故障预测模块连接，用于当所述故障预测模块根据所述下一时刻的决策数据预测所述下一时刻状态为故障时，根据控制规则调整所述下一时刻的决策数据，并发送至所述故障预测模块进行预测。

优选的，所述控制模块包括决策数据生成单元、主控单元、决策数据判断单元、决策数据确定单元；

所述决策数据生成单元，用于将所述实时运行数据和所述实时感知数据输入训练好的决策模型，输出下一时刻的决策数据；

所述决策数据判断单元用于判断所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据与所述决策数据生成单元输出的下一时刻的决策数据进行比较，若一致，则发送将所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据发送给所述主控单元；若不一致，则将所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据发送给所述决策数据确定单元；

所述决策数据确定单元用于确定所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据是否符合决策要求，若符合，则将所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据输入所述主控单元；若不符合，则发送信号至所述预警模块；

所述主控单元用于接收所述决策数据判断单元，和/或所述决策数据确定单元发送的信号控制所述变压器。

优选的，所述数据获取模块还用于获取所述变压器的工作年限和检修记录。

优选的，还包括老化评估模块，所述老化评估模块包括初步评估单元和修正单元；

所述初步评估单元用于根据所述变压器的工作年限和所述检修记录，对所述变压器老化程度进行评估，确定变压器老化初步评估结果；

所述修正单元用于利用所述实时运行数据和所述实时感知数据对所述变压器老化初步评估结果进行修正，确定变压器老化结果。

优选的，所述故障判断模块还用于根据所述实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下所述变压器的状态为正常时，结合所述变压器老化结果进一步判断所述变压器的状态，若所述状态为故障，则发送给所述预警模块进行故障预警；若所述状态为正常，则发送给所述故障预测模块。

优选的，所述故障预测模块还用于根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态为故障时，结合所述变压器老化结果进一步判断所述变压器的状态，若所述状态为故障，则发送给所述预警模块进行故障预警；若所述状态为正常，则发送所述下一时刻的决策数据至所述控制模块，所述控制模块根据所述下一时刻的决策数据进行变压器控制。

另一方面，本发明公开了一种光伏电站变压器状态监测与失效预警方法，包括以下步骤：

获取当前时刻下变压器的实时运行数据，以及传感器采集的实时感知数据，并根据所述实时运行数据和所述实时感知数据输出下一时刻的决策数据；

根据所述实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下所述变压器的状态，若所述状态为故障，则进行故障预警；若所述状态为正常，则进行故障预测；

根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态是否故障，若下一时刻状态为故障，则进行故障预警；若所述下一时刻状态为正常，则根据所述下一时刻的决策数据进行变压器控制。

优选的，当根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态为故障时，根据控制规则调整所述下一时刻的决策数据，并重新进行故障预测。

优选的，所述方法还包括：

获取所述变压器的工作年限和检修记录；

根据所述变压器的工作年限和所述检修记录，对所述变压器进行老化程度进行评估，确定变压器老化初步评估结果；

利用所述实时运行数据和所述实时感知数据对所述变压器老化初步评估结果进行修正，确定变压器老化结果；

根据所述实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下判断所述变压器的状态为正常，则结合所述变压器老化结果进一步判断所述变压器的状态，若所述状态为故障，则进行故障预警；若所述状态为正常，则进行故障预测；

根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态为故障时，则结合所述变压器老化结果进一步判断所述变压器的状态，若所述状态为故障，则发送给进行故障预警；若所述状态为正常，则根据所述下一时刻的决策数据进行变压器控制。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统及方法，通过获取变压器在当前时刻下所的实时运行数据，以及传感器采集的实时感知数据，使用预设的决策模型计算下一时刻的实时决策数据，不仅能够根据实时数据判断变压器是否运行故障，还能根据下一时刻决策数据对变压器故障进行预测；同时还能基于变压器老化情况对变压器故障进一步判断，提高变压器故障预警的准确的，降低变压器故障预警的漏判率。

附图说明

为了更清楚地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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的控制模块的结构示意图；

图3为本发明的老化评估模块；

图4为本发明预警方法的流程图。

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。

如图1所示，本发明实施例公开了一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，包括：数据获取模块、控制模块、故障判断模块、故障预测模块、预警模块；

数据获取模块，获取当前时刻下变压器的实时运行数据，以及传感器采集的实时感知数据，并输出给故障判断模块和控制模块；变压器的运行数据主要监测的是变压器的电气性能检测数据(电压、电流、功率等)、变压器标识，感知数据主要包括温度、声音、油位、油温油压等。

控制模块，根据实时运行数据和实时感知数据输出下一时刻的决策数据；

故障判断模块，根据实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下变压器的状态，若状态为故障，则发送给预警模块进行故障预警；若状态为正常，则发送给故障预测模块；

故障预测模块，根据下一时刻的决策数据、实时运行数据和实时感知数据预测变压器的下一时刻的状态是否故障，若下一时刻状态为故障，则发送给预警模块进行故障预警；若下一时刻状态为正常，则发送下一时刻的决策数据至控制模块，控制模块根据下一时刻的决策数据进行变压器控制。

故障预测模块首先根据决策数据和实时运行数据以及感知数据预测下一时刻的运行数据和感知数据，基于下一时刻的运行数据和感知数据，通过变压器故障诊断模型对下一时刻的运行数据和感知数据进行故障诊断，确定下一时刻变压器的状态。

预警模块根据故障判断模块和故障预测模块的判断结果进行预警。预警模块根据预设值判断故障的等级，进行分级预警。

优选的，还包括决策数据调整模块，决策数据调整模块与故障预测模块连接，当故障预测模块根据下一时刻的决策数据预测下一时刻状态为故障时，根据控制规则调整下一时刻的决策数据，并发送至故障预测模块进行预测。

如图2所示，控制模块包括决策数据生成单元、主控单元、决策数据判断单元、决策数据确定单元；

决策数据生成单元，用于将实时运行数据和实时感知数据输入训练好的决策模型，输出下一时刻的决策数据；

决策数据判断单元用于判断故障预测模块发送的下一时刻的决策数据与决策数据生成单元输出的下一时刻的决策数据进行比较，若故障预测模块发送的下一时刻的决策数据与决策数据生成单元输出的下一时刻的决策数据一致，则发送将故障预测模块发送的下一时刻的决策数据发送给主控单元；若故障预测模块发送的下一时刻的决策数据与决策数据生成单元输出的下一时刻的决策数据不一致，则将故障预测模块发送的下一时刻的决策数据发送给决策数据确定单元；

决策数据确定单元用于确定故障预测模块发送的下一时刻的决策数据是否符合决策要求，若符合，则将故障预测模块发送的下一时刻的决策数据输入主控单元；若不符合，则发送信号至预警模块。

主控单元用于接收决策数据判断单元，和/或决策数据确定单元发送的信号控制变压器。

优选的，数据获取模块还用于获取变压器的工作年限和检修记录。

如图3所示，该系统还包括老化评估模块，老化评估模块包括初步评估单元和修正单元；

初步评估单元用于根据变压器的工作年限和检修记录，对变压器进行老化程度评估，确定变压器老化初步评估结果；

修正单元用于利用实时运行数据和实时感知数据对变压器老化初步评估结果进行修正，确定变压器老化结果。

优选的，故障判断模块还用于根据实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下变压器的状态为正常，则结合变压器老化结果进一步判断变压器的状态，若状态为故障，则发送给预警模块进行故障预警；若状态为正常，则发送给故障预测模块。

优选的，故障预测模块还用于根据下一时刻的决策数据、实时运行数据和实时感知数据预测变压器的下一时刻的状态为故障时，则结合变压器老化结果进一步判断变压器的状态，若状态为故障，则发送给预警模块进行故障预警；若状态为正常，则发送下一时刻的决策数据至控制模块，控制模块根据下一时刻的决策数据进行变压器控制。

另一方面，本发明还公开了一种光伏电站变压器状态监测与失效预警方法，如图4所示，包括以下步骤：

获取当前时刻下变压器的实时运行数据，以及传感器采集的实时感知数据，并根据实时运行数据和实时感知数据输出下一时刻的决策数据；

根据实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下变压器的状态，若状态为故障，则进行故障预警；若状态为正常，则进行故障预测；

根据下一时刻的决策数据、实时运行数据和实时感知数据预测变压器的下一时刻的状态是否故障，若下一时刻状态为故障，则进行故障预警；若下一时刻状态为正常，则根据下一时刻的决策数据进行变压器控制。

优选的，当根据下一时刻的决策数据、实时运行数据和实时感知数据预测变压器的下一时刻的状态为故障时，根据控制规则调整下一时刻的决策数据，并重新进行故障预测。

优选的，方法还包括：

获取变压器的工作年限和检修记录；

根据变压器的工作年限和检修记录，对变压器进行老化程度进行评估，确定变压器老化初步评估结果；

利用实时运行数据和实时感知数据对变压器老化初步评估结果进行修正，确定变压器老化结果；

根据实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下判断变压器的状态为正常，则结合变压器老化结果进一步判断变压器的状态，若状态为故障，则进行故障预警；若状态为正常，则进行故障预测；

根据下一时刻的决策数据、实时运行数据和实时感知数据预测变压器的下一时刻的状态为故障时，则结合变压器老化结果进一步判断变压器的状态，若状态为故障，则发送给进行故障预警；若状态为正常，则根据下一时刻的决策数据进行变压器控制。

进一步的，在根据调整后的下一时刻的决策数据判断下一时刻变压器状态未出现故障时，将下一时刻的决策数据与调整后输出的下一时刻的决策数据进行比较，若调整后的下一时刻的决策数据与第一次输出的下一时刻的决策数据一致，则根据第一输出的下一时刻的决策数据控制变压器运行；若不一致，则判断调整后的下一时刻的决策数据是否符合决策要求，若符合，则根据调整后的下一时刻的决策数据控制变压器运行；若不符合，则进行预警。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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)

1.一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，其特征在于，包括：数据获取模块、控制模块、故障判断模块、故障预测模块、预警模块；

所述数据获取模块，获取当前时刻下变压器的实时运行数据，以及传感器采集的实时感知数据，并输出给所述故障判断模块和所述控制模块；

所述控制模块，根据所述实时运行数据和所述实时感知数据输出下一时刻的决策数据；

所述故障判断模块，根据所述实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下所述变压器的状态，若所述状态为故障，则发送给所述预警模块进行故障预警；若所述状态为正常，则发送给所述故障预测模块；

所述故障预测模块，根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态是否故障，若下一时刻状态为故障，则发送给所述预警模块进行故障预警；若所述下一时刻状态为正常，则所述控制模块根据所述下一时刻的决策数据进行变压器控制；

所述预警模块根据所述故障判断模块和所述故障预测模块的判断结果进行预警。

2.根据权利要求1所述的一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，其特征在于，还包括决策数据调整模块，所述决策数据调整模块与所述故障预测模块连接，用于当所述故障预测模块根据所述下一时刻的决策数据预测所述下一时刻状态为故障时，根据控制规则调整所述下一时刻的决策数据，并发送至所述故障预测模块进行预测。

3.根据权利要求2所述的一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，其特征在于，所述控制模块包括决策数据生成单元、主控单元、决策数据判断单元、决策数据确定单元；

所述决策数据生成单元，用于将所述实时运行数据和所述实时感知数据输入训练好的决策模型，输出下一时刻的决策数据；

所述决策数据判断单元用于判断所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据与所述决策数据生成单元输出的下一时刻的决策数据进行比较，若一致，则发送将所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据发送给所述主控单元；若不一致，则将所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据发送给所述决策数据确定单元；

所述决策数据确定单元用于确定所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据是否符合决策要求，若符合，则将所述故障预测模块发送的下一时刻的决策数据输入所述主控单元；若不符合，则发送信号至所述预警模块；

所述主控单元用于接收所述决策数据判断单元，和/或所述决策数据确定单元发送的信号控制所述变压器。

4.根据权利要求1所述的一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，其特征在于，所述数据获取模块还用于获取所述变压器的工作年限和检修记录。

5.根据权利要求4所述的一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，其特征在于，还包括老化评估模块，所述老化评估模块包括初步评估单元和修正单元；

所述初步评估单元用于根据所述变压器的工作年限和所述检修记录，对所述变压器老化程度进行评估，确定变压器老化初步评估结果；

所述修正单元用于利用所述实时运行数据和所述实时感知数据对所述变压器老化初步评估结果进行修正，确定变压器老化结果。

6.根据权利要求5所述的一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，其特征在于，所述故障判断模块还用于根据所述实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下所述变压器的状态为正常时，结合所述变压器老化结果进一步判断所述变压器的状态，若所述状态为故障，则发送给所述预警模块进行故障预警；若所述状态为正常，则发送给所述故障预测模块。

7.根据权利要求5所述的一种光伏电站变压器状态监测与失效预警系统，其特征在于，所述故障预测模块还用于根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态为故障时，结合所述变压器老化结果进一步判断所述变压器的状态，若所述状态为故障，则发送给所述预警模块进行故障预警；若所述状态为正常，则发送所述下一时刻的决策数据至所述控制模块，所述控制模块根据所述下一时刻的决策数据进行变压器控制。

8.一种光伏电站变压器状态监测与失效预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取当前时刻下变压器的实时运行数据，以及传感器采集的实时感知数据，并根据所述实时运行数据和所述实时感知数据输出下一时刻的决策数据；

根据所述实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下所述变压器的状态，若所述状态为故障，则进行故障预警；若所述状态为正常，则进行故障预测；

根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态是否故障，若下一时刻状态为故障，则进行故障预警；若所述下一时刻状态为正常，则根据所述下一时刻的决策数据进行变压器控制。

9.根据权利要求8所述的一种光伏电站变压器状态监测与失效预警方法，其特征在于，当根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态为故障时，根据控制规则调整所述下一时刻的决策数据，并重新进行故障预测。

10.根据权利要求8所述的一种光伏电站变压器状态监测与失效预警方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述变压器的工作年限和检修记录；

根据所述变压器的工作年限和所述检修记录，对所述变压器进行老化程度进行评估，确定变压器老化初步评估结果；

利用所述实时运行数据和所述实时感知数据对所述变压器老化初步评估结果进行修正，确定变压器老化结果；

根据所述实时运行数据和实时感知数据判断当前时刻下判断所述变压器的状态为正常，则结合所述变压器老化结果进一步判断所述变压器的状态，若所述状态为故障，则进行故障预警；若所述状态为正常，则进行故障预测；

根据所述下一时刻的决策数据、所述实时运行数据和所述实时感知数据预测所述变压器的下一时刻的状态为故障时，则结合所述变压器老化结果进一步判断所述变压器的状态，若所述状态为故障，则发送给进行故障预警；若所述状态为正常，则根据所述下一时刻的决策数据进行变压器控制。