SF₆断路器的状态评价建模方法与系统的制作方法

专利名称：SF₆断路器的状态评价建模方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域，且特别是有关于一种断路器状态评价的系统。
背景技术：
设备的安全是电网安全、可靠、稳定运行的基础，对设备进行有效、准确的监测与状态评价，是提高供电可靠率及电网运行智能化水平的重要途径。随着电网规模的不断扩大，电网监视及运行维护工作量日益增大，远程对变电站一次设备的工作情况进行实时监测及分析的技术也日趋普及。贵州电网公司建设了贵州电网变电设备在线监测系统，对整个贵州省的电力一次设备进行远程监测及分析。完整可行的状态评价规则是设备状态评价的基础。为了克服当前不同厂家种类繁多的评价规则，实现用统一模型对全省设备状态进行统计分析，必须制定完整可行的设备状态评价模型。SF6断路器是电力系统中的重要一次设备，其运行状态的好坏直接关系到电力系统的安全运行。如何对SF6断路器状态评价规则进行统一建模是实现电力系统一、二次设备统一监控和管理的基础。

发明内容
本发明目的在于提供一种SF6断路器状态评价建模方法与系统，能够对所关注的范围内的断路器的运行状态进行统计分析，为设备检修提供依据，提高电网运行的稳定性和可靠性。为达成上述目的，本发明提出一种SF6断路器状态评价建模方法与系统。SF6断路器状态评价建模方法，断路器状态评价建模采用树状结构，由上到下依次是设备层(树根)、部件分类层、扣分公式层和计算因子层；部件分类层、扣分公式层、计算因子层利用《南方电网公司IlOkV 500kV SF6断路器状态评价导则》和实际的设备运行数据、设备的性能参数等进行计算、对比和分析操作；基于这些树状结构模型层，设备层获得该SF6断路器的最终状态等级；部件分类层按照SF6断路器中各部件的独立性进行分类，共分为本体、操作机构、并联电容器、合闸电阻和概况五个部件；每一部件都包含“总扣分值”和“状态等级”属性；其中“总扣分值”是其下的扣分公式层的扣分总和，“状态等级”属性是根据该扣分总和的具体情况而得出的状态情况，用以表示该部件的运行情况；扣分总和与状态等级之间通过《南方电网公司IlOkv 500kV SF6断路器状态评价导则》相关联；部件分类层的每个部件之下都定义了多个条目，分别对应该部件的状态量信息，包括部件的原始资料、运行资料、检修试验资料，在部件“本体”之下定义了诸如“套瓷”、“基础下沉”评价条目；这些条目构成了扣分公式层；依据所属部件的不同，对应的扣分公式层的条目数也尽不同；扣分公式层的每个条目都包含“扣分值”和“检修索引”等多个属性，其中“检修索引”属性是根据既定检修规则给出的检修策略，共分为A、B、C、D四类检修，“扣分值”属性则是从该条目下层的计算因子中获取的。按地区、厂站、设备分层建立的SF6断路器树状结构，从而在大的区域范围内对电力系统的SF6断路器进行统一的监控和管理。SF6断路器状态评价系统，包括计算因子层、扣分公式层、部件分类层和设备层。其中，计算因子层包括一系列计算因子，每个计算因子定义一扣分标准及一应扣分值；扣分公式层包括多个评价条目，每个评价条目包括一个或多个前述计算因子，用于根据其所包含的计算因子的应扣分值分别得到一扣分值；部件分类层包括多个部件单元，每个部件单元包括一个或多个前述评价条目，用于根据其所包含的评价条目的扣分值获得一总扣分值，并得到一对应该部件单元的状态等级；设备层用于根据前述多个状态等级确定整个设备的最终状态等级。进一步地，所述计算因子针对一扣分标准定义了基本扣分和权重，并依据基本扣分和权重的乘积得出所述应扣分值。进一步地，所述计算因子层由人工判断或系统分析得出所述应扣分值。进一步地，所述部件扣分层是按照各部件的独立性对设备层进行的细分。进一步地，所述部件分类层包括本体、操作机构、并联电容器、合闸电阻和概况五个部件，每个部件的总扣分值是其所包含的扣分公式层的扣分值的总和。进一步地，所述状态等级包括正常、注意、异常、严重四个等级，且所述最终状态等级是该设备层所包含的所有部件中的最严重的状态等级。进一步地，所述扣分公式层的每个条目都包含“扣分值”和“检修索引”属性，其中“检修索引”属性是根据既定检修规则给出的检修策略。进一步地，包括多个设备层，且这些设备层按地区、厂站的分层结构建立成树型结构。本发明的有益效果是通过规范SF6断路器状态评价的分层结构，使得可以从部件、设备、厂站、地区多层次对设备状态进行了解和统计，为实现电力系统一、二次设备统一监控和管理提供基础。


图1为本发明实施例的SF6断路器状态评价建模方法与系统的结构示意图。
具体实施例方式为了更好地了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。如图1所示，本实施例的SF6断路器状态评价建模方法与系统的模型是树状结构，由上到下依次是设备层(树根)、部件分类层、扣分公式层和计算因子层。部件分类层、扣分公式层、计算因子层利用《南方电网公司IlOkV 500kV SF6断路器状态评价导则》和实际的设备运行数据、设备的性能参数等进行计算、对比和分析操作。基于这些模型层，设备层可以获得该SF6断路器的最终状态等级。进一步地，按地区、厂站、设备分层建立的SF6断路器树，这样可以在较大的区域范围(如贵州省)内对电力系统的SF6断路器进行统一的监控和管理。进一步地，部件分类层按照SF6断路器中各部件的独立性进行分类，共分为本体、操作机构(包括弹簧机构、液压机构、液压弹簧机构、气动机构等)、并联电容器、合闸电阻和概况五个部件。每一部件都包含“总扣分值”和“状态等级”等多个属性。其中“总扣分值”是其下的扣分公式层的扣分总和，“状态等级”属性是根据该扣分总和的具体情况而得出的状态情况，用以表示该部件的运行情况。扣分总和与状态等级之间通过状态评估导则相关联。进一步地，部件分类层的每个部件之下都定义了多个条目，分别对应该部件的状态量信息，包括但不限于部件的原始资料、运行资料、检修试验资料，如在部件“本体”之下定义了诸如“套瓷”、“基础下沉”等评价条目。这些条目构成了扣分公式层。依据所属部件的不同，对应的扣分公式层的条目数也尽不同。扣分公式层的每个条目都包含“扣分值”和“检修索引”等多个属性，其中“检修索引”属性是根据既定检修规则给出的检修策略，共分为A、B、C、D四类检修，“扣分值”属性则是从该条目下层的计算因子中获取的。进一步地，计算因子层依据所属扣分公式层元素的不同，其评价 公式的数量和类型也不尽相同，但每一种都包含“扣分标准”、“权重”、“基本扣分”和“应扣分值”等多个属性。其中“应扣分值”是“权重”和“基本扣分”的乘积，是由该状态量信息的劣化程度和权重共同决定的。按地区、厂站、设备分层建立的SF6断路器树，这样可以在较大的区域范围(如贵州省)内对电力系统的SF6断路器进行统一的监控和管理。对设备层之下的部件分类层的进一步展示。部件分类层按照SF6断路器中各部件的独立性进行分类，共分为本体、操作机构(包括弹簧机构、液压机构、液压弹簧机构、气动机构等)、并联电容器、合闸电阻和概况五个部件。每一部件都包含“总扣分值”和“状态等级”等多个属性。其中“总扣分值”是其下的扣分公式层的扣分总和，“状态等级”属性是根据该扣分总和的具体情况而得出的状态情况，用以表示该部件的运行情况。扣分总和与状态等级之间通过状态评估导则相关联。上述导则的一个可参考的实例是中国南方电网责任有限公司于2010年发布的《100kV飞OOkV SF6断路器状态评价导则(试行)》，其中对不同的部件规定了正常、注意、异常和严重四种状态。“正常状态”指设备各状态量均处于稳定且在规程规定的警示值、标准限值的范围内，可以正常运行；“注意状态”指设备单项(或多项)状态量变化趋势朝接近标准限值方向发展，但未超过标准限值，或部分一般状态量超过标准值，仍可以继续运行，但应加强运行中的监视；“异常状态”是指设备单项重要状态量变化较大，已接近或略微超过标准限值，应监视运行，并适时安排停电检修；“严重状态”指设备单项重要状态量严重超过标准限值，需要尽快安排停电检修。部件分类层的每个部件之下都定义了多个条目，分别对应该部件的状态量信息，包括但不限于部件的原始资料、运行资料、检修试验资料，如在部件“本体”之下定义了诸如“套瓷”、“基础下沉”等评价条目。这些条目构成了扣分公式层。依据所属部件的不同，对应的扣分公式层的条目数也尽不同。例如，图1示例中的本体部件下定义了 η个扣分公式，分别对应η个评分的状态量信息。扣分公式层的每个条目都包含“扣分值”和“检修索引”等多个属性，其中“检修索弓I”属性是根据既定检修规则给出的检修策略，共分为Α、B、C、D四类检修，“扣分值”属性则是从该条目下层的计算因子中获取的。
计算因子层依据所属扣分公式层元素的不同，其评价公式的数量和类型也不尽相同，但每一种都包含“扣分标准”、“权重”、“基本扣分”和“应扣分值”等多个属性。其中“应扣分值”是“权重”和“基本扣分”的乘积，是由该状态量信息的劣化程度和权重共同决定的。在图1的示例中，扣分公式I具有m个计算因子，分别对应m个评分项目。假定计算因子I是对“SF6”的Formulal的评价公式，则依据图5的定义，其扣分标准是“两次补气间隔小于一年大于半年”，权重是3，基本扣分是4，S卩、满足扣分标准中的定义时，该项目要扣除12分(3X4)。该扣分动作可以是系统自动完成，也可以是由人工判断完成。在本实施例SF6断路器状态评价建模方法与系统的实际应用中，计算因子层通过系统分析或人工判断得到各计算因子值[yi，(1=0, 1，…，m)]。之后，扣分公式层[4(%，…，ym)，(j=0,l,-,n)]根据其下的计算因子值判断是否扣分；部件分类层利用[Pfftl+，…，+fn，(k=0, I,…，I)]累加其所属的扣分公式的结果以得到对应部件的扣分总值，Ak(pk)通过分析各部件的扣分总值得到各部件的状态等级；在设备层，通过公式Max (Atl (Ptl),……， A1(P1))取其所属部件的最严重的状态等级而获得整个设备最终状态等级，既、当任一部件状态为“注意”、“异常”或“严重”状态时，SF6断路器的整体评价应为其中最严重的状态；仅当所有部件的状态都是“正常”时，断路器的整体评价才是“正常”。综上所述，本发明SF6断路器状态评价建模方法与评价系统通过规范SF6断路器状态评价的分层结构，使得可以从部件、设备、厂站、地区多层次对设备状态进行了解和统计，为实现电力系统一、二次设备统一监控和管理提供基础。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种SF6断路器状态评价建模方法，其特征在于，断路器状态建模采用树状结构，由上到下依次是设备层(树根)、部件分类层、扣分公式层和计算因子层；部件分类层、扣分公式层、计算因子层利用《南方电网公司IlOkV 500kV SF6断路器状态评价导则》和实际的设备运行数据、设备的性能参数等进行计算、对比和分析操作；基于这些树状结构模型层，设备层获得该SF6断路器的最终状态等级； 部件分类层按照SF6断路器中各部件的独立性进行分类，共分为本体、操作机构、、并联电容器、合闸电阻和概况五个部件；每一部件都包含“总扣分值”和“状态等级”属性；其中“总扣分值”是其下的扣分公式层的扣分总和，“状态等级”属性是根据该扣分总和的具体情况而得出的状态情况，用以表示该部件的运行情况；扣分总和与状态等级之间通过《南方电网公司IlOkV 500kV SF6断路器状态评价导则》相关联； 部件分类层的每个部件之下都定义了多个条目，分别对应该部件的状态量信息，包括部件的原始资料、运行资料、检修试验资料，在部件“本体”之下定义了诸如“套瓷”、“基础下沉”评价条目；这些条目构成了扣分公式层；依据所属部件的不同，对应的扣分公式层的条目数也尽不同；扣分公式层的每个条目都包含“扣分值”和“检修索引”等多个属性，其中“检修索引”属性是根据既定检修规则给出的检修策略，共分为A、B、C、D四类检修，“扣分值”属性则是从该条目下层的计算因子中获取的。
2.根据权利要求1所述的SF6断路器状态建模方法，其特征在于，按地区、厂站、设备分层建立的SF6断路器树状结构，从而在大的区域范围内对电力系统的SF6断路器进行统一的监控和管理。
3.SF6断路器状态评价系统，其特征是包括 计算因子层，包括一系列计算因子，每个计算因子定义一扣分标准及一应扣分值； 扣分公式层，包括多个评价条目，每个评价条目包括一个或多个前述计算因子，用于根据其所包含的计算因子的应扣分值分别得到一扣分值； 部件分类层，包括多个部件单元，每个部件单元包括一个或多个前述评价条目，用于根据其所包含的评价条目的扣分值获得一总扣分值，并得到一对应该部件单元的状态等级；部件分类层包括本体、操作机构、并联电容器、合闸电阻和概况五个部件单元，每个部件单元的总扣分值是其所包含的评价条目的扣分值的总和； 设备层，用于根据前述多个状态等级确定整个设备的最终状态等级； 所述计算因子针对一扣分标准定义了基本扣分和权重，并依据基本扣分和权重的乘积得出所述应扣分值； 所述计算因子层由人工判断得出所述应扣分值或由系统分析得出所述应扣分值。
4.根据权利要求3所述的SF6断路器状态评价系统，其特征在于，所述部件单元按照各部件的独立性对设备层进行细分。
5.根据权利要求3所述的SF6断路器状态评价系统，其特征在于，所述最终状态等级是所述多个状态等级中的最严重的状态。
6.根据权利要求3所述的SF6断路器状态评价系统，其特征在于，所述状态等级包括正常、注意、异常、严重四个等级，且所述最终状态等级是该设备层所包含的所有部件中的最严重的状态等级。
7.根据权利要求1所述的SF6断路器状态评价系统，其特征在于，所述扣分公式层的每个条目都包含“扣分值”和“检修索引”属性，其中“检修索引”属性是根据既定检修规则给出的检修策略。
8.根据权利要求1所述的SF6断路器状态评价系统，其特征在于，包括多个设备层，且这些设备层按地区、厂站的分层结构建立成树型结构。
全文摘要
本发明提供一种SF6断路器状态评价建模方法与系统，包括计算因子层、扣分公式层、部件分类层和设备层。计算因子层包括多个计算因子，每个计算因子定义一扣分标准及一应扣分值；扣分公式层包括多个评价条目，每个评价条目包括多个前述计算因子，用于根据其所包含的计算因子得到一扣分值；部件分类层包括多个部件单元，每个部件单元包括多个前述评价条目，用于根据其评价条目获得一总扣分值，并得到一对应该部件单元的状态等级；设备层用于根据前述多个状态等级确定整个设备的最终状态等级。通过规范SF6断路器状态评价的分层结构，本发明使得可以从多层次对设备状态进行了解和统计，为实现电力系统一、二次设备统一监控和管理提供基础。
文档编号G06Q50/06GK103020870SQ20121050164
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者赵立进, 黄 良, 吴湘黔, 曾华荣, 吕黔苏, 杨涛, 常夏勤, 王永, 王斌, 潘玉春, 张代新, 顾全 申请人:贵州电力试验研究院, 南京南瑞继保电气有限公司