CN106877503B - 二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法 - Google Patents

二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了二次设备智能运维***中的风险识别和预警方法。该方法从二次设备智能运维***的设备巡检信息、保护装置告警信息、保护装置启动动作信息中，识别出***潜在的风险，给出处理措施建议，对***中装置的亚健康状态提前预警，引起运行维护人员的注意，提醒运维人员进行保护装置的维护检修，从而达到提前对设备事故进行防范的目的。该方法可以识别出的风险包括单台保护装置启动、保护装置扰动启动、保护装置久未启动、保护装置频繁告警、保护装置差流异常、保护装置三相电压不平衡、保护装置三相电流不平衡、保护装置零序回路异常等。

Description

二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法
技术领域
本发明属于二次设备运行维护监视技术领域，特别涉及二次设备智能运维***中的风险识别与预警的内容。
背景技术
随着变电站无人值守运行管理模式的推广应用，在电网调度获取准确的二次设备实时运行情况越来越成为电网稳定运行的必要条件，调度人员是否能够有效获取变电站端二次设备状况，全面直观了解和整体掌握电网实时运行信息，快速发现电网运行状态的变化，并及时做出调整决策，对电网安全稳定运行至关重要。同时智能变电站大量投运和远方操作的推广应用，使得原有变电站的管控手段和二次设备运维管理模式存在的问题和困难逐步显现，二次设备智能运维应运而生，实现变电站内保护装置、合并单元、智能终端、测控、二次虚回路、服务器、台式机、交换机等二次设备的智能运维，主要功能包括二次设备数据采集存储、设备运行工况监视、设备状态巡检、设备台账、设备远程维护、缺陷诊断、检修安措指导、运行状态评估等。
目前二次设备智能运维***中对二次设备一般采用定期检修或者出现问题后再检修的模式，尚无二次设备风险提前预警的相关技术，如果能充分利用设备巡检信息、保护装置告警信息、保护装置启动及动作信息、保护装置故障录波数据，识别出***潜在的风险，则能起到对***中二次设备的亚健康状态提前预警的作用，从而引起运行维护人员的注意，提醒运维人员进行保护装置的维护检修，达到提前对设备事故进行防范的目的。基于上述背景，本发明提出了二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法。
发明内容
为了对二次运设备智能维***中的设备亚健康状态进行预警，从而达到提前对设备事故进行防范的目的，本发明公开了在二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法。
本发明具体采用以下技术方案。
二次设备智能运维***中的风险识别和预警方法，在二次设备智能运维***中利用设备巡检信息、保护装置告警信息、保护装置启动信息、保护装置动作信息、保护装置故障录波数据，识别二次设备智能运维***中的风险并预警。
二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：二次设备智能运维***在线监视采集二次设备运行信息并存入历史数据库，包括保护装置告警信息、保护装置启动信息、保护装置动作信息、保护装置故障录波数据；
步骤2：保存设定时间段内的保护装置启动和保护装置动作信息，如果该设定时间段内，只有一台保护装置启动且未动作，则识别出该台保护装置存在启动风险；
步骤3：周期性地从二次设备智能运维***的历史数据库中获取每台保护装置的最近一次启动时间，计算最近一次启动时间和当前时间的差值，如果某台保护装置超过了预先配置的时间间隔阈值，则识别出该台保护装置存在久未启动风险；
步骤4：周期性地从二次设备智能运维***的历史数据库中获取该周期内每台保护装置启动且未动作次数，计算同一变电站内所有保护装置的平均启动且未动作次数，如果某台保护装置在该周期内的启动且未动作次数大于同一变电站内的平均启动且未动作次数的预设指定倍数，则识别出该台保护装置存在扰动启动风险；
步骤5：周期性地从二次设备智能运维***的历史数据库中获取该周期内每台保护装置告警信号的告警次数，如果某台保护装置在该周期内的告警次数大于预先设置的告警次数阈值，则识别出该台保护装置存在频繁告警风险；
步骤6：周期性地对保护装置进行巡检，对于差动保护装置，获取每台保护装置的实测差流，计算差动保护允许值倍数S，计算该周期内的保护装置差流得分，如果得分小于设定阈值，则识别出该台保护装置存在差流异常风险；
步骤7：周期性地对保护装置进行巡检，计算每台保护装置该在周期内三相电压幅值的平均值，计算三相电压幅值的不平衡度，当不平衡度大于预先设定的电压不平衡度阈值时，则识别出该台保护装置存在三相电压不平衡风险；
步骤8：周期性地对保护装置进行巡检，获取每台保护装置在该周期内三相电流幅值的平均值，计算三相电流幅值的不平衡度，当不平衡度大于预先设定的电流不平衡度阈值时，则识别出该台保护装置存在三相电流不平衡风险；
步骤9：从保护装置故障录波文件中获取每台保护装置的三相电流、零序电流，计算三相电流之和与零序电流的差值，如果差值连续25ms大于设定的零序阈值，则识别出该台保护装置存在零序回路异常风险；
步骤10：将上述各步骤中识别出的风险进行预警，发送到二次设备智能运维***的告警窗口，同时展示在二次设备智能运维***的操作员界面上。
本发明进一步包括以下优选方案：
在步骤2中，所述设定时间段为1-5分钟。
在步骤2中，所述设定时间段为3分钟。
在步骤3中，每天从二次设备智能运维***的历史数据库中获取每台保护装置的最近一次启动时间，计算最近一次启动时间和当前时间的差值；
所述时间间隔阈值为1年。
在步骤4中，所述周期性是指每月，所述预设指定倍数是指同一变电站内所有保护装置平均启动且未动作次数的3倍。
在步骤5中，所述周期性是指每天，所述预先设置的告警次数阈值为10。
在步骤6中，所述差动保护装置的允许值倍数S按下式计算：
S＝Icd/k*Ib
其中，Icd为实测差流，k为调整系数，Ib为基准值；
对母线差动保护装置k取1，Ib取值为100～200mA；
对线路光纤差动保护装置k取0.1，Ib取值为巡检时最大相负荷电流；
对主变差动保护装置k取0.1，Ib取值为高压侧最大相负荷电流；
按照以下公式计算保护装置差流得分K：
当0≤S<0.5时，K＝15；
当0.5≤S≤1.0时，K＝-21S+25；
当S>1.0时，K＝0。
在步骤6中，所述周期是指一天，所述设定阈值为8分，
计算一天内每天保护装置的差流得分，如果得分小于设定阈值8，则识别出该台保护装置存在差流异常风险。
在步骤7中，所述周期是指一天，所述电压不平衡度阈值为5％。
在步骤8中，所述周期是指一天，所述电流不平衡度阈值为10％。
在步骤9中，所述零序阈值为
其中，为三相电流矢量，为零序电流矢量，In为该保护装置所属的额定电流值。
相对于现有技术，本发明具有如下有益的技术效果：
通过充分利用二次设备智能运维***中的设备巡检信息、保护装置告警信息、保护装置启动信息、保护装置动作信息、保护装置故障录波数据进行多维度深入分析，识别出保护装置等二次设备潜在的风险并告警，提醒运维人员及时对保护装置进行维护检修，提高***的运行水平。
附图说明
图1为本发明二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法示意图；
图2为二次设备智能运维***功能框图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。
本发明提出的二次设备智能运维***按功能模块划分如图2所示，主要包括数据采集与存储、二次设备巡检、设备运行状态评估、故障及动作行为分析、缺陷诊断管理、检修安措管理、风险识别与预警、告警监视、人机交互界面等功能模块。
数据采集与存储模块实时采集并存储二次设备的运行数据，包括保护装置告警信息、保护装置启动动作信息、保护装置故障录波数据，采集的数据供其它功能模块使用。
告警监视模块对保护装置中的告警信息进行分类展示，分类标准包括对二次设备的影响程度、告警类型、影响范围等。
人机交互界面是运维人员与二次设备智能运维***的交互接口，为运维人员使用***各功能提供统一、便捷、直观的入口，是运维人员最常用最实用的功能之一。
二次设备巡检模块周期或者手动给二次设备发送巡检命令，对二次设备的运行状况进行检查。
设备运行状态评估模块从设备在线监测状态、历史态两方面对二次设备的状态进行综合评估，在线监测状态评估依据非检修设备的在线数据，如告警、特征值、运行量值、通信状态、自动化测试等，对设备的当前运行情况进行评估；历史运行水平评价则根据非检修设备的历史信息，如动作记录、动作正确性、缺陷记录等数据，对设备的历史运行水平进行评价。最终结合在线监测状态评估、历史运行水平两个方面得出二次非检修设备运行状态的综合评价。
故障及动作行为分析模块根据发生电网故障时采集到的保护定值、压板、录波文件等数据，进行进一步深入分析，分析故障相别、跳闸相别、故障测距、是否重合闸、开关跳闸命令执行时间及保护装置动作行为是否正常等。
缺陷诊断管理模块根据采集到的保护装置告警信息、保护装置通讯信息，对保护装置进行实时缺陷诊断、历史缺陷统计管理等。
检修安措管理模块对***中的二次设备提供一套检修安措知识库，提供对每一个二次设备的检修建议、安措建议、注意事项的维护管理。
风险识别与预警模块利用采集到的设备巡检信息、保护装置告警信息、保护装置启动及动作信息、保护装置故障录波数据，识别出***潜在的风险，对***中二次设备的亚健康状态提前预警，给出处理措施建议,引起运行维护人员的注意，提醒运维人员进行保护装置的维护检修。
下面对本发明的实施方案作进一步详细描述。如图1所示，本申请公开的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法包括以下步骤：
步骤1：二次设备智能运维***在线监视采集二次设备运行信息并存入历史数据库，包括保护装置告警信息、保护装置启动信息、保护装置动作信息、保护装置故障录波文件等；
步骤2：保存连续设定时间段内的保护装置启动和保护装置动作信息，如果该设定时间段内，只有一台保护装置启动且未动作，则识别出单台保护装置启动风险，提醒运行人员这可能是一次误启动，建议检查一下这台保护装置的状态；
其中所述设定时间段为1-5分钟，本申请实施例优选为3分钟。
步骤3：每天从二次设备智能运维***的历史数据库中获取每台保护装置的最近一次启动时间，计算最近启动时间和当前时间的差值，如果超过了预先配置的时间间隔阈值，本申请优选时间间隔阈值为1年，则识别出保护装置久未启动风险，提醒运行人员这台保护装置可能已经年久失修了。
步骤4：每月从二次设备智能运维***的历史数据库中获取这个月内每台保护装置启动且未动作次数，计算同一变电站内保护装置的平均启动且未动作次数，平均启动次数等于变电站内所有保护装置启动且未动作总和除以变电站内保护装置数目，如果某台保护装置的启动且未动作次数大于同一变电站内的平均启动且未动作次数的预设指定倍数，则识别出保护装置扰动启动风险。其中，预设制定倍数取为统同一周期内同一变电站内的平均启动且未动作次数的2-5倍，本实施例优选取值为3倍。
步骤5：每天从二次设备智能运维***的历史数据库中获取这一天内每台保护装置告警信号的告警次数，如果次数大于预先设置的告警次数阈值，则识别出保护装置频繁告警风险。其中，告警次数阈值可设置为5-15，本申请优选配置为10。
步骤6：每天对保护装置进行巡检，按以下步骤计算这一天内保护装置差流得分：
①计算差动保护装置的允许值倍数S：
S＝Icd/k*Ib
其中Icd为实测差流，k为调整系数，Ib为基准值。
对母线差动保护装置k取1，Ib推荐值为100～200mA；
对线路光纤差动保护装置k取0.1，Ib推荐值为巡检时最大相负荷电流；
对主变差动保护装置k取0.1，Ib推荐值为高压侧最大相负荷电流(折算至基准值为高压侧额定电流Ie计算)；
②按下式计算差流数据得分K：
当0≤S<0.5时，K＝15；
当0.5≤S≤1.0时，K＝-21S+25；
当S>1.0时，K＝0。
如果差流数据得分K小于设定阈值(本申请实施例配置为8分)，则识别出保护装置差流异常风险。
步骤7：每天对保护装置进行巡检，按以下步骤计算这一天内的三相电压不平衡度：
①计算每台保护装置这一天内三相电压幅值的平均值：
i为采集的次数，Uai为第i次采集的A相电压幅值，n为一天内总的采集次数，用同样的方法计算出Ub、Uc。
②计算三相电压不平衡度：
三相电压不平衡度＝(max(Ua,Ub,Uc)-avg(Ua,Ib,Ic))/avg(Ua,Ub,Uc),max表示取最大值，avg表示取平均值。
当三相电压不平衡度大于设定的电压不平衡度阈值(本申请优选为5％)时，则识别出保护装置三相电压不平衡风险。
步骤8：每天对保护装置进行巡检，按以下步骤计算这一天内的三相电流不平衡度：
①计算每台保护装置这一天内三相电流幅值的平均值：
i为采集的次数，Iai为第i次采集的A相电流幅值，n为一天内总的采集次数，用同样的方法计算出Ib、Ic。
②计算三相电流不平衡度：
三相电流不平衡度＝(max(Ia,Ib,Ic)-avg(Ia,Ib,Ic))/avg(Ia,Ib,Ic),max表示取最大值，avg表示取平均值。
当三相电流不平衡度大于预设的电流不平衡阈值(本申请优选为10％)时，则识别出保护装置三相电流不平衡风险。
步骤9：接收到保护装置故障录波数据后，从录波文件中获取如果连续25ms，满足以下条件：
则识别出保护装置零序回路异常风险，其中为该保护装置的三相电流矢量、为零序电流矢量，In为该保护装置所属设备的额定电流。其中， 为零序阈值。
从录波文件中获取三相电流计算出一个零序电流，和采集到的零序电流进行比较，如果连续25ms两者之差大于零序阈值，则表识别出保护装置零序回路异常风险。
步骤10：风险告警与展示：
以上步骤识别出不同类型的风险后有两种主要展示方式：
①在二次设备智能运维***的告警窗口中展示，展示的内容包括风险被识别出来的时间、风险的类型、风险所属的保护装置及变电站，风险概述等。
②在二次设备智能运维***的操作员监视界面上，在主页以小图标及数字的形式展示新识别出的风险数目(类似未读短信条数)，点击小图标后进行详细展示界面，以表格一览的形式展示识别出的所有风险，不同类型的风险展示方式、颜色字体各异且可以自由配置，如果对某条风险比较关注，可以通过双击表格中这条记录展开风险的详细信息。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：二次设备智能运维***在线监视采集二次设备运行信息并存入历史数据库，包括保护装置告警信息、保护装置启动信息、保护装置动作信息、保护装置故障录波数据；
步骤2：保存设定时间段内的保护装置启动和保护装置动作信息，如果该设定时间段内，只有一台保护装置启动且未动作，则识别出该台保护装置存在启动风险；
步骤3：周期性地从二次设备智能运维***的历史数据库中获取每台保护装置的最近一次启动时间，计算最近一次启动时间和当前时间的差值，如果某台保护装置超过了预先配置的时间间隔阈值，则识别出该台保护装置存在久未启动风险；
步骤4：周期性地从二次设备智能运维***的历史数据库中获取该周期内每台保护装置启动且未动作次数，计算同一变电站内所有保护装置的平均启动且未动作次数，如果某台保护装置在该周期内的启动且未动作次数大于同一变电站内的平均启动且未动作次数的预设指定倍数，则识别出该台保护装置存在扰动启动风险；
步骤5：周期性地从二次设备智能运维***的历史数据库中获取该周期内每台保护装置告警信号的告警次数，如果某台保护装置在该周期内的告警次数大于预先设置的告警次数阈值，则识别出该台保护装置存在频繁告警风险；
步骤6：周期性地对保护装置进行巡检，对于差动保护装置，获取每台保护装置的实测差流，计算差动保护允许值倍数S，计算该周期内的保护装置差流得分，如果得分小于设定阈值，则识别出该台保护装置存在差流异常风险；
步骤7：周期性地对保护装置进行巡检，计算每台保护装置在该周期内三相电压幅值的平均值，计算三相电压幅值的不平衡度，当不平衡度大于预先设定的电压不平衡度阈值时，则识别出该台保护装置存在三相电压不平衡风险；
步骤8：周期性地对保护装置进行巡检，获取每台保护装置在该周期内三相电流幅值的平均值，计算三相电流幅值的不平衡度，当不平衡度大于预先设定的电流不平衡度阈值时，则识别出该台保护装置存在三相电流不平衡风险；
步骤9：从保护装置故障录波文件中获取每台保护装置的三相电流、零序电流，计算三相电流之和与零序电流的差值，如果差值连续25ms大于设定的零序阈值，则识别出该台保护装置存在零序回路异常风险；
所述零序阈值为
其中，为三相电流矢量，为零序电流矢量，In为该保护装置所属的额定电流值；
步骤10：将上述各步骤中识别出的风险进行预警，发送到二次设备智能运维***的告警窗口，同时展示在二次设备智能运维***的操作员界面上。
2.根据权利要求1所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤2中，所述设定时间段为1-5分钟。
3.根据权利要求2所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤2中，所述设定时间段为3分钟。
4.根据权利要求1所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤3中，每天从二次设备智能运维***的历史数据库中获取每台保护装置的最近一次启动时间，计算最近一次启动时间和当前时间的差值；
所述时间间隔阈值为1年。
5.根据权利要求1所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤4中，所述周期性是指每月，所述预设指定倍数是指同一变电站内所有保护装置平均启动且未动作次数的3倍。
6.根据权利要求1所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤5中，所述周期性是指每天，所述预先设置的告警次数阈值为10。
7.根据权利要求1所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤6中，所述差动保护装置的允许值倍数S按下式计算：
S＝Icd/k*Ib
其中，Icd为实测差流，k为调整系数，Ib为基准值；
对母线差动保护装置k取1，Ib取值为100～200mA；
对线路光纤差动保护装置k取0.1，Ib取值为巡检时最大相负荷电流；
对主变差动保护装置k取0.1，Ib取值为高压侧最大相负荷电流；
按照以下公式计算保护装置差流得分K：
当0≤S<0.5时，K＝15；
当0.5≤S≤1.0时，K＝-21S+25；
当S>1.0时，K＝0。
8.根据权利要求7所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤6中，所述周期是指一天，所述设定阈值为8分，
计算一天内每天保护装置的差流得分，如果得分小于设定阈值8，则识别出该台保护装置存在差流异常风险。
9.根据权利要求1所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤7中，所述周期是指一天，所述电压不平衡度阈值为5％。
10.根据权利要求1所述的二次设备智能运维***中的风险识别与预警方法，其特征在于：
在步骤8中，所述周期是指一天，所述电流不平衡度阈值为10％。
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