一种基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法
【专利摘要】一种基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，其特征在于，所述状态评估方法包括以下步骤：（1）建立变电站设备模型:设备模型包括设备的属性信息和电网拓扑结构信息；（2）结合电网拓扑结构信息寻找与被分析设备具有电气联系的关联设备；（3）根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估并计算被分析设备对其关联设备的影响。本发明所提供的设备状态评估方法，在考虑设备状态的传统监测指标时，综合考虑了设备在电网拓扑结构中的位置，使设备状态分析不再孤立，更加全面地分析了设备的状态。
【专利说明】一种基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对变电站中一次设备进行状态评估的方法。
【背景技术】
[0002]变电站内关键设备的检修方式从故障检修、定期检修发展到状态检修，大大降低了检修成本，保证了系统的可靠性。关键设备的状态评估有多种方式，大部分都是通过监测设备的运行状态，获取设备运行参数，然后进行计算得到设备状态。
[0003]目前，智能变电站站内设备状态评估方法中，仅是孤立地分析设备运行情况，没有从变电站整体运行状况去分析设备状态，仅是分析设备的个体情况，没有分析设备的相互影响，这种方法明显存在片面性的问题。
[0004]电网中运行的设备，每个设备都只是电网中的一个节点，不是孤立存在的，因此，只有结合电网拓扑结构信息去分析设备状态，才能全面评估设备的状态。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问问题，就在于提供一种基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，它能在设备的在线监测数据的基础上，综合变电站内该设备所处的电网拓扑结构信息，综合评估设备的状态。
[0006]解决上述技术问题，本发明采用技术方案实现:
一种基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，其特征在于，所述状态评估方法包括以下步骤:
(1)建立变电站设备模型:设备模型包括设备的属性信息和电网拓扑结构信息；
(2)结合电网拓扑结构信息寻找与被分析设备具有电气联系的关联设备；
(3)根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估并计算被分析设备对其关联设备的影响。
[0007]上述步骤(I)中所述设备的属性信息包括设备的名称，设备的物理参数，设备所处的环境信息，设备的维修计划等。
[0008]所述设备的物理参数通过变电站内的设备状态监测装置获取；所述设备所处的环境信息从生产系统中的环境信息中获取；所述设备的维修计划从生产系统中的生产计划中获取；所述电网的拓扑结构信息从变电站主接线图中获取。
[0009]步骤(3)中根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估包括根据电网拓扑结构信息和变电站设备中的开关设备的分合闸状态，统计被分析设备的在线运行时间的步骤。由于本发明变电站设备模型引进了电网拓扑结构，可以准确的统计设备真正的在线运行时间，而非现有技术中，粗略的以设备的投入时间作为设备的在线运行时间，相对于现有技术，本发明能更准确的评估设备的绝缘老化情况。
[0010]所述步骤(3)中根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估包括根据变电站设备模型统计被分析设备过负荷次数和过负荷累计时间的步骤，由于之前的设备状态评估方法中仅是孤立地分析设备运行情况，所以无法获知设备的过负荷累计时间，而本发明变电站设备模型引进了电网拓扑结构，可根据关联设备获知设备的过负荷累计情况。
[0011]所述步骤(3)还包括如下步骤:根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估，计算设备的健康状态，在设备处于异常状态时，计算被分析设备对其关联设备的影响，并对这些关联设备进行状态评估；
计算设备的健康状态的步骤为:列出设备状态的影响因素并分别赋予相应权重，计算设备的得分与满分的百分比:85°/Γ?00%健康状态、70°/Γ85%亚健康状态、45%?70%故障状态、0%?45%严重故障状态、小于0%未知状态。
[0012]相对于现有技术，本发明具有如下有益效果:本发明所提供的设备状态评估方法，在考虑设备状态的传统监测指标时，综合考虑了设备在电网拓扑结构中的位置，使设备状态分析不再孤立，更加全面地分析了设备的状态。
【具体实施方式】
[0013]下面结合本发明的【具体实施方式】，详细介绍下本发明的基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法。
[0014]本发明的基于变电站内电网拓扑结构的设备状态评估方法具体包括如下步骤: 步骤1:建立变电站设备模型
设备模型包括设备的属性信息和电网拓扑结构信息，所述设备的属性信息包括设备的名称，设备的物理参数如电压、电流、温度、压力等，设备所处的环境信息如山火、雷电、雾霾等，设备的维修计划等。
[0015]结合设备的物理参数、设备所处的环境信息、设备的维修计划评估设备状态的方法为现有技术。本发明主要发明点在于本发明的设备状态评估方法结合了电网拓扑结构，电网拓扑结构信息反应了设备与设备之间的连接关系，以何种方式连接。
[0016]变电站设备模型以xml格式文件描述。
[0017]上述步骤I包括如下步骤:
获取设备的物理参数，设备的物理参数通过变电站中的设备状态监测装置获取，所述设备状态监测装置是指测控、保护等装置，可以采集设备的运行状态参数；
获取设备的环境信息和运维计划，在生产系统中获取设备的环境信息和运维计划信息；
获取电网拓扑结构信息，通过变电站的主接线图获取电网拓扑结构信息，这里的主接线图主要是指变电站的一次设备接线图。电网拓扑结构信息描述了设备间的互联关系，例如，主变的高压侧与哪个断路器相连接，母线与哪些断路器相连接。
[0018]步骤2:结合电网拓扑结构信息寻找与被分析设备具有电气联系的关联设备如在电网拓扑结构信息中，母线I通过高压断路器A与主变1#相连，在进行设备状态评估的时候，需要考虑高压断路器A的分合闸状态，如果高压断路器A处于分闸状态，则母线I和主变1#无电气联系，即主变1#和母线I之间无相互影响，如果高压断路器处于合闸状态，则主变1#的状态可能会对母线I有影响，同理母线I的状态也会对主变1#的运行有影响。
[0019]步骤3:根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估并计算被分析设备对其关联设备的影响
设备状态影响因素与设备种类密切相关，各种设备的状态影响因素和如果根据设备状态影响因素对设备进行状态评估现有技术中已有介绍，但由于本发明的变电站设备模型结合了电网拓扑结构信息，所以，本发明中可以获取更准确的设备状态影响因素:
如设备的过负荷次数、过负荷累计时间、在线运行时间等。现有技术中，粗略的以设备的投入时间作为设备的在线运行时间，而本发明可以根据电网拓扑结构信息和变电站设备中的开关设备的分合闸状态，准确的统计出被分析设备真正的带电在线运行时间，从而更准确的评估设备的绝缘老化情况。
[0020]上述步骤3还可以包括如下步骤:根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估，计算设备的健康状态，在设备处于异常状态时，计算被分析设备对其关联设备的影响，并对这些关联设备进行状态评估；
计算设备的健康状态的步骤为:列出设备状态的影响因素并分别赋予相应权重，计算设备的得分与满分的百分比:85°/Γ?00%健康状态、70°/Γ85%亚健康状态、45%?70%故障状态、0%?45%严重故障状态、小于0%未知状态。
[0021]下面为采用本发明方法进行设备状态评估的实例:
电力变压器:
对于变电站内电力变压器的状态评估，综合考虑电力变压器的物理参数如相电压、线电压、相电流、油温等，电力变压器环境信息，电力变压器的维修计划，以及与电力变压器相关联的电网拓扑结构信息通过该信息可以判断电力变压器的运行时间、功率穿越情况等，再按照不同的权重计算电力变压器的健康状态。
[0022]与电力变压器相连接的设备，变压器高压侧有隔离开关和断路器，低压侧有断路器。
[0023]假如电力变压器的高压侧的断路器为分闸状态，则电力变压器无电，电力变压器无电时，则不用对电力变压器的状态进行评估，本发明讨论的是需要进行状态评估的设备。
[0024]在对电力变压器进行状态评估时，如果电力变压器的状态为轻度过负荷状态，那么高压侧的隔离开关和断路器则具有较大电流通过。从电力变压器的设备特点可以知道，电力变压器有很强的过负荷能力，例如在过负荷1.3倍时，安装在户外的电力变压器可以运行120分钟。对于电力变压器高压侧的隔离开关和断路器来说，则需要考虑大电流长时间运行状态对设备的影响，承受的过负荷电流越大，设备的损耗越大，经过多次长时间的累积，设备的绝缘部分会老化。
[0025]隔离开关和断路器与电力变压器高压侧相连，如果隔离开关或者断路器流过的电流较大，超过了一定范围，则可能会导致电力变压器过负荷的产生，可以根据过负荷时间的长短，来判断过负荷对电力变压器的影响，而通过电力变压器的过负荷保护装置来判断，则不容易计算过负荷的累积情况。
[0026]断路器:
对于变电站内断路器的状态评估，综合考虑断路器的物理参数如分合闸时间、断口情况等、断路器的维修计划，所处环境信息，以及与断路器相关联的电网拓扑结构信息，按照不同的权重计算断路器的健康状态。
[0027]统计断路器的分合闸次数，用于统计断路器的弹簧机构的动作次数，因为弹簧机构动作，会发生磨损，统计次数，主要用于预测弹簧机构的剩余寿命，弹簧机构损坏，断路器也就损坏了 ；计算断路器合闸运行的总时间，从而评估断路器的绝缘老化情况；判断断路器处于合闸状态时与断路器相连的设备的运行状态并计算所述设备如变压器、母线、隔离开关、接地开关等的运行时间，从而统计各设备的带电运行时间，评估各设备绝缘老化的情况；综合考虑断路器的分合状态的参数如分合时间、断口情况等、断路器的维修计划，计算断路器的健康状态。
【权利要求】
1.一种基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，其特征在于，所述状态评估方法包括以下步骤: (1)建立变电站设备模型:设备模型包括设备的属性信息和电网拓扑结构信息； (2)结合电网拓扑结构信息寻找与被分析设备具有电气联系的关联设备； (3)根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估并计算被分析设备对其关联设备的影响。
2.根据权利要求1所述的基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，其特征在于，上述步骤(I)中所述设备的属性信息包括设备的名称，设备的物理参数，设备所处的环境信息，设备的维修计划。
3.根据权利要求2所述的基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，其特征在于，所述设备的物理参数通过变电站内的设备状态监测装置获取；所述设备所处的环境信息从生产系统中的环境信息中获取；所述设备的维修计划从生产系统中的生产计划中获取；所述电网的拓扑结构信息从变电站主接线图中获取。
4.根据权利要求Γ3任一项权利要求所述的基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，其特征在于，上述步骤(3)中根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估包括根据电网拓扑结构信息和变电站设备中的开关设备的分合闸状态，统计被分析设备的在线运行时间的步骤。
5.根据权利要求4任一项权利要求所述的基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，其特征在于，上述步骤(3)中根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估包括根据变电站设备模型统计被分析设备过负荷次数和过负荷累计时间的步骤。
6.根据权利要求1所述的基于电网拓扑结构的变电站设备状态评估方法，其特征在于，上述步骤(3)还包括如下步骤:根据设备状态影响因素对被分析设备进行状态评估，计算设备的健康状态，在设备处于异常状态时，计算被分析设备对其关联设备的影响，并对这些关联设备进行状态评估； 计算设备的健康状态的步骤为:列出设备状态的影响因素并分别赋予相应权重，计算设备的得分与满分的百分比:85°/Γ?00%健康状态、70°/Γ85%亚健康状态、45%?70%故障状态、0%?45%严重故障状态、小于0%未知状态。
【文档编号】G06F17/50GK104281982SQ201410520820
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】朱广名, 王申强, 贺臣, 魏雷远, 曹彦朝, 余斌, 周健, 牛智勇, 刘国伟, 都海坤, 张火良, 周井生, 杨永, 李剑桥 申请人:广东电网有限责任公司茂名供电局