CN107967520A - 一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态评估理论方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态评估理论方法，所述方法包括步骤：采用保护装置作为装置自身的监测平台，对保护装置进行自检，获得保护装置第一参数以及二次回路的第二参数，并将第一参数和第二参数发送至信号处理***，二次回路用于监视装置与保护装置所连接的回路；基于第一参数和第二参数进行状态评价包括，根设定评价分量和整体设备的评分原则，用以对继电保护装置中的设备或间隔的运行情况进行评估。应用本发明实现变电站继电保护设备状态检修的“智能采集、风险预警、状态评估、检修策略、处措管理”的智能化闭环管理流程，达到设备运行安全可靠、检修经济合理。

Description

一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态评估理论方法
技术领域
本发明涉及电力***领域，特别涉及一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态评估理论方法
背景技术
随着国民经济的飞速发展，现代电网的规模、技术水平和复杂程度大大提高，对电网的供电可靠性和继电保护设备的维护水平提出了更高的要求：其一，要求电网在 发生故障时，继电保护设备作为电网第一道防线，应该能可靠动作切除故障，确保电 网安全稳定运行；其二，要求继电保护设备的检修工作不能影响到电网***的正常运 行以及供电可靠性；其三，要确保继电保护设备检修工作的高质量水平，保障继电保 护设备正常运行。
传统的继电保护设备检修采用的是定期检验模式，随着现代电网规模和技术的发展，这种检修模式已经越来越不适应电网发展的需要。按照传统定期检修的模式，设 备的检修周期是固定的，无论设备状况的综合状态情况，到期必须强制性停运检修， 设备检修计划的科学性不强；并且传统的检修方式，要在有限的检修时间内完成较多 检修项目，检修重点分散且无针对性，导致检修效率不高，在实际操作过程中存在着 “检修不足”和“检修过量”的问题，导致继电保护设备检修质量水平不高，给电网 安全运行带来了严重影响。本方法就是针对继电保护装置的运行情况进行精确的在线 综合状态评估，根据评估的结果自动生成设备检修策略，提高继电保护装置检修工作 的工作效率和工作水平。
在目前国内的继电保护状态检修产品设计中主要是以状态评价检修导则做为依据，采取的方式仍然是定期检修，数据来源依赖与人工采集。这样就造成离线状态检 修***在设计时一般不考虑相对复杂的通用建模设计，而是直接面向电网公司的状态 检修导则进行***建模，仅仅在局部支持一些状态评价计算公式的配置和维护，其中 的状态量数据直接以数据库表的形式存储，评价算法和检修策略算法则直接固化在程 序中。这种架构的缺陷是：***的状态量定义固化在程序中，不支持动态建模，缺乏 与电网设备模型的有机联系；算法僵化不能为不同的设备配置不同的算法，并且算法 严重依赖检修导则，设备提供商很难参与算法设计，将导致检修导则和检修***的频 繁变更；评价结果简单化，仅仅以单一的状态评价得分来表示状态评价的结果，过于 简单的评价结果无法支撑一个有效的检修决策算法；没有对状态检修和辅助决策过程 的有效抽象，不利于指导***的设计和开发。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态 评估理论方法，以用来解决变电站传统的继电保护设备状态检修的局限性、僵化性、 非动态性等缺陷和不足。通过智能化程度高的自动化继电保护设备状态监测技术和设 备自诊断技术，对继电保护装置及其二次回路的重要部分进行采集，利用数据挖掘分 析设备运行信息和历史状态信息，并结合继电保护设备的数据模型，对继电保护设备 进行量化分析和监测预警；依据状态评估的结果辅助用户制订继电保护状态检修策略， 从而实现变电站继电保护设备状态检修的“智能采集、风险预警、状态评估、检修策 略、处措管理”的智能化闭环管理流程，达到设备运行安全可靠、检修经济合理。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态评估理论方法，所述方法包括步骤：
采用保护装置作为装置自身的监测平台，对所述保护装置进行自检，获得所述保护装置第一参数包括：所述保护装置CPU的交流电压、交流电流、输入监视装置的开 关量的参数，以及对二次回路状态进行监测，获得所述二次回路的第二参数，并将所 述第一参数和所述第二参数发送至信号处理***，其中，所述第二参数包括：跳合闸 回路接线参数，操作电源参数，通讯电缆接线参数，所述二次回路用于监视装置与保 护装置所连接的回路；
基于所述第一参数和所述第二参数分别对继电保护装置以及二次回路进行状态评 价包括：
对所述第一参数评价：微机保护装置内部的电源参数、模拟量数据采集参数、开入量采集参数、跳闸出口参数、通信接口参数、人机交互功能参数进行评价；装置外 评价部分：对装置的运行环境温度和湿度参数、绝缘参数、定值设置参数、平均无故 障时间参数、家族性缺陷参数、报警信号参数、以及通过生产管理***PMS***采集 到的故障数据进行评价，并将评价结果以及故障数据发送至核心计算模块；
对所述第二参数的评价：由保护装置判断实现检测信息包括：电压回路部分、电流回路部分、跳合闸操作回路、信号告警回路的参数，需通过人工巡检实现的电压回 路部分、电流回路部分、跳合闸操作回路、电缆沟封堵情况的参数，以及对智能变电 站的电子互感器、合并单元、智能终端、过程层网络、对时***参数；
根据对所述继电保护装置以及所述二次回路的评价结果以及状态检修信息，设定评价分量和整体设备的评分原则，用以对所述继电保护装置中的设备或间隔的运行情 况进行评估。
可选的，对对所述第一参数评价，包括：
a.对设备运行环境的评价包括：根据设备温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式计算设备环境温度评分Ka1，其中，Xi为设备温度采集数据对应 的电力行业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分比， 当0分时间所占比值超过设定限值时，设备环境温度评分为0；根据湿度采集数据及 其在评价周期内所处时间的长短，利用预先制定的湿度和得分关系图，获得设备环境 湿度评分Ka2，根据设备环境温度评分Ka1和湿度评分Ka2，利用公式Ka＝(Ka1×a％+Ka2 ×b％)计算设备运行环境的综合评分，其中a％和b％为模型中预先设定的百分比数值；
b.对装置无故障时间评价包括：设置预计无故障时间倍数等于实际无故障时间与预计无故障时间的比值，根据预设的无故障时间倍数与分值对应关系，获得装置无故 障时间对应的评分值；
c.对家族性无故障时间的评价包括：同型号无故障时间评分及其评分比例，以及同批次无故障时间评分及其评分比例得到保护装置家族性无故障时间评价综合评分；
d.对保护装置动作正确率的评价包括：保护装置本身正确动作率RCO1＝装置正确动作次数/装置总动作次数×100％，在统计周期内没有动作或动作正确，RCO1等于1， 动作不正确或原因不明本项得0分；保护装置同型号正确动作率RCO2＝装置正确动作 次数/同型号装置总动作次数×100％，在统计周期内没有动作，RCO2等于1，同批次 正确动作率(RCO3)＝装置正确动作次数/同批次装置总动作次数×100％，在统计周 期内没有动作，RCO3等于1，正确动作率RCO＝(30％×RCO2+70×％RCO3)×RCO1， 利用公式B＝B1/B2*100％依次求保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作 率、同批次动作正确率，其中，B1均为保护装置动作次数，B2分别为装置总动作次数、 同型号装置总动作次数、同批次装置总动作次数，根据电力行业设备评价标准，确定 保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作率、同批次动作正确率对保护装 置正确动作率的影响因子，求出保护装置正确动作率以及不同正确动作率对应的评 分；
e.对装置绝缘状况评价，包括：根据变电所内绝缘检测装置支路绝缘测量数据可以上传时绝缘数据和变化率计算评分值Ke1，且在绝缘监察装置不发生接地信号，Ke2 为1分，否则为0分，根据Ke1和Ke2的乘积获得综合评分Ke；
f.对装置数据采样的评价包括：按随机抽取电流、电压通道各组测量值的采样值CTi、 PTi，与其标准值(高精度钳型表或测控数据)的偏差值来判断装置采样的整体性能，评分数Kf1：
CTi为保护各通道采样值，CTi(标准)为测控显示值。测试时电流应大于0.1IN。取测 量值的各电压、电流通道采样误差测试数据的最大值来判断装置采样的整体性能，发生开入异常装置评价分数Kf2得0分，不发生开入异常得1分，采样评分Kf＝Kf1×Kf2；
g.对通信状况的评价包括：设置年检次数为N，最高分数值为10，当通讯终端或 错误频率为0时，通信状况对应最高评分，为最高时对应最低评分，根据最高评分和 最低评分组成的线性关系图，确定不同通讯状况对应的评分；
h.对纵联通道运行状况的评价包括：获得通讯终端、告警频率次数，根据误码率、丢包率、通道时延倍数与分值的对应关系，得到光纤通道运行状况评分Kh2，得到光纤 通道综合得分Kh＝Kh2/(光纤通道告警、中断次数+1)；
i.对差动保护差流检查情况的评价包括：，在差流数据不超过原始数据时，设置为最高分，设置超过预设范围值时为最低分，并设置差流数据在最低分与最高分对应分 数；
j.对版本和定值检查情况的评价包括：设置软件版本检查一致时Kj1为0分，不 一致时为-10分；设置保护定值检查情况评分Kj2定值一致Kj2为0分，定值不一致为 -100分，设置软件版本和保护定值检查情况综合得分Kj＝Kj1+Kj2。
可选的，对所述第二参数的评价，包括：
a.对运行环境评价，包括：根据设备温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式计算设备环境温度评分K1，其中，Xi为设备温度采集数据对应的电 力行业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分比，当0 分时间所占比值超过设定限值时，设备环境温度评分为0；根据湿度采集数据及其在评 价周期内所处时间的长短，利用预先制定的湿度和得分关系图，获得设备环境湿度评 分K2，根据设备环境温度评分K1和湿度评分K2，利用公式K＝(K1×c％+K2×d％)计 算设备运行环境的综合评分，其中c％和d％为模型中预先设定的百分比数值；
b.对操作箱无故障时间评价，包括：设置预计无故障时间倍数为实际无故障时间与预计无故障时间的比值，并将所述预计无故障时间倍数作为操作箱无故障时间评价 信息；
c.对操作箱家族性无故障时间评价，包括：根据预计无缺陷时间倍数与分值的关系，确定同型号无故障时间Kc1，以及预计无缺陷时间倍数与分值的关系，确定同批次 无故障时间Kc2，二次电缆家族性无故障时间评价综合评分Kc3＝Kc1×C1％+Kc2×C2％， 以及操作箱家族性无故障时间评价综合评分Kc4＝Kc1×C3％+Kc2×C4％，设定二次回路家 族性无故障时间评价综合评分K＝Min(Kc3、Kc4)；
d.对回路绝缘状况评价，包括：根据变电所内绝缘检测装置支路绝缘测量数据无法上传时绝缘数据和变化率，获得Kd1；绝缘监察装置不发生接地信号，Kd2得1分， 因装置绝缘原因发生接地信号得0分；绝缘状况综合得分Kd＝Kd1×Kd2，得到绝缘状况 综合得分；
e.对抗干扰措施的评价，包括：设置抗干扰反措未完成数量为得分值的反比例下降关系，根据反比例关系获得抗干扰反措未完成数量得到对应评分值；
f.对二次回路红外温度的评价，包括：设置回路温度为0至标准值使得分为最高分，温度达到标准值加15分为最高分以一定斜率下降为分数0；
g.对锈蚀状况的评价，包括：分别计算二次回路的锈蚀情况评分和端子箱渗水现象评分，当锈腐程度小于锈腐程度设定的最小值时，锈蚀情况评分最高，当锈腐程度 大于锈腐程度，对应的评分为最低，并连接这两点在坐标轴上的直线，得到锈蚀程度 与评分值的比例关系；当端子箱无渗水现象时，端子箱渗水现象评分为最高，反之则 为最低；二次回路的锈蚀情况评分和端子箱渗水现象评分的乘积即为二次回路锈蚀状 况的综合评分；
h.对封堵状况的评价，包括：以未完成防火封堵和防火措施数量与预设分数值的关系，得到在电缆孔洞封堵不全，防火墙和防火涂料不齐全以及齐全情况下的得分；
i.保护装置二次回路接线正确评分为1，否则为负100。
本发明提供的一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态评估理论方法，为解决现有技术问题，所产生的有益效果如下：
1、从实际出发，结合现场实际特点，制定了继电保护设备继电保护状态检修风险评估方案，并成功地将其应用到实际状态评估工作中去。综合考虑保护设备类型和电 压等级、保护对象负荷性质、有无替代设备、厂商服务质量和备品备件数量等因素， 对电网中各种设备风险水平进行科学的评估，大大提高了继电保护设备状态评估水平；
2、继电保护设备具备较完善状态检测功能技术条件，建立具有工程应用水平的继电保护智能决策***。继电保护装置动作时间：近端故障8-10ms，全线速动小于25ms； 提供较完善的动作、自检信息；加强了继电保护专业设备巡检、以及变电运行人员设 备巡视工作，部分单位利用继电保护信息管理***对设备状态实现了远程在线监控， 使得继电保护设备设备的运行情况和健康水平可控、在控。通过开展继电保护装置及 二次回路红外测温工作，发现了一些二次电流回路和装置的隐患，并及时得到了排除， 大大提高了继电保护二次回路的安全健康水平；
3、通过开展继电保护状态评估，优化了检修策略，提高了设备状态检修决策的科学性，检修计划更具有针对性，检修工作的重点转移到真正需要检修的设备上面，继 电保护设备检修管理水平得到了极大提高。***投入使用后，增加了继电保护设备的 运行可靠性，大幅减少了常规的检修工作，检修质量也得到了明显提高。具不完全统 计，***全面使用后，电网220kV线路故障停运时间减少了198小时；通过开展继电 保护设备状态评估工作，压缩了40％检修工作量，减少了电网220kV线路停运检修100 条次，约为4800小时，按日电量1400万KWH计算,为全省增加供电能力约686.27万 KWH。初步达到了减少设备停电次数和操作，设备的运行可用性指标现状提高，有效降 低了设备管理成本，取得了较好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的继电保护状态评价结构图；
图2是本发明的继电保护装置数据采集和在线检测示意图；
图3是本发明的继电保护状态评价算法体系图；
图4a和图4b是设备运行环境的评价示意图；
图5是装置无故障时间评价示意图；
图6a和图6b是家族性无故障时间的评价示意图；
图7是保护装置动作正确率的评价示意图；
图8a和图8b是装置绝缘状况评价示意图；
图9是装置数据采样的评价示意图；
图10是通信状况的评价示意图；
图11是纵联通道运行状况的评价示意图；
图12是差动保护差流检查情况的评价示意图；
图13a和13b是版本和定值检查情况的评价示意图；
图14a、14b是二次回路中运行环境评价的评价示意图；
图15a、15b是回路绝缘状况评价示意图；
图16是抗干扰措施的评价示意图；
图17是二次回路红外温度的评价示意图；
图18是锈蚀状况的评价示意图；
图19是封堵状况的评价示意图；
图20是及接线状况的评价示意图。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明技术方案进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅 用以解释本发明技术方案，并不用于限制本发明技术方案的范围。
为解现有技术问题，本发明实施例提供一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态评估理论方法，所述方法包括步骤：
采用保护装置作为装置自身的监测平台，对所述保护装置进行自检，获得所述保护装置第一参数包括：所述保护装置CPU的交流电压、交流电流、输入监视装置的开 关量的参数，以及对二次回路状态进行监测，获得所述二次回路的第二参数，并将所 述第一参数和所述第二参数发送至信号处理***，其中，所述第二参数包括：跳合闸 回路接线参数，操作电源参数，通讯电缆接线参数，所述二次回路用于监视装置与保 护装置所连接的回路；
基于所述第一参数和所述第二参数分别对继电保护装置以及二次回路进行状态评 价包括：
对所述第一参数评价：微机保护装置内部的电源参数、模拟量数据采集参数、开入量采集参数、跳闸出口参数、通信接口参数、人机交互功能参数进行评价；装置外 评价部分：对装置的运行环境温度和湿度参数、绝缘参数、定值设置参数、平均无故 障时间参数、家族性缺陷参数、报警信号参数、以及通过生产管理***PMS***采集 到的故障数据进行评价，并将评价结果以及故障数据发送至核心计算模块；
对所述第二参数的评价：由保护装置判断实现检测信息包括：电压回路部分、电流回路部分、跳合闸操作回路、信号告警回路的参数，需通过人工巡检实现的电压回 路部分、电流回路部分、跳合闸操作回路、电缆沟封堵情况的参数，以及对智能变电 站的电子互感器、合并单元、智能终端、过程层网络、对时***参数；
根据对所述继电保护装置以及所述二次回路的评价结果以及状态检修信息，设定评价分量和整体设备的评分原则，用以对所述继电保护装置中的设备或间隔的运行情 况进行评估。
本发明实施例，用来解决变电站传统的继电保护设备状态检修的局限性、僵化性、非动态性等缺陷和不足。通过智能化程度高的自动化继电保护设备状态监测技术和设 备自诊断技术，对继电保护装置及其二次回路的重要部分进行采集，利用数据挖掘分 析设备运行信息和历史状态信息，并结合继电保护设备的数据模型，对继电保护设备 进行量化分析和监测预警；依据状态评估的结果辅助用户制订继电保护状态检修策略， 从而实现变电站继电保护设备状态检修的“智能采集、风险预警、状态评估、检修策 略、处措管理”的智能化闭环管理流程，达到设备运行安全可靠、检修经济合理。
另外，可以基于OSA-CBM标准架构设计，具有强大的业务过程描述能力，能够满 足各种管理需求。把整个状态检修评价过程分为数据采集与存储过程、各类指标体系 建模过程、算法库配置过程、状态检修评价过程和辅助决策过程。提供可视化平台建 模工具，实现建模自动化，可提高定制、扩展、二次开发工作的质量和效率；预留接 口，无缝接入现有管理***中的继电保护设备全寿命周期的相关数据。
可以理解的是，对继电保护装置、相关辅助设备及二次回路进行梳理，明确完成保护功能关键作用的环节；分析相关环节的主要故障模式和相应特征量，明确实现完 全状态检测所需提取的状态信息集合。同时，结合当前状态检修的实际情况，对可部 分状态检测的***根据其状态信息缺项，提出指导性检修建议。
需要说明的是，状态评估模型将基于经典可靠性理论和历史维修数据进行建模。可结合相关参照***对状态信息缺项给出合理假设，以适应状态检测信息不完备的现 状。检修决策模型是综合考虑状态评估结果和设备风险评价的二维关系模型，根据设 备健康状况、设备风险等级确定检修优先级。对继电保护装置的实时状态量属性进行 建模。即状态量属于单一设备模型所包含的属性模型，独立与设备模型的其它属性。 同时设计了一套针对继电保护装置的状态评价指标体系，做为其进行状态评价的输入 性标准，最大限度的屏蔽不同设备的差异性。在算法体系的构造中包含了状态量、评 价分量、评价结果、检修策略和预警规则等算法类型。算法公式以各类指标模型为基 础，实现状态检修评价算法的灵活配置和满足不同复杂计算公式的技术特性，从而达 到支撑辅助决策分析的能力，为继电保护状态检修智能决策***的实现奠定基础。
继电保护设备状态量信息实时采集处理及传送是实现继电保护设备在线状态监测 和评价的最关键过程。继电保护设备关键环节检测技术的运用实现了自动实时采集运行状态信息、自检状态信息和在线检测信息(主要包括信号采集功能、数据传送功能 和数据处理功能组成)，通过前置装置现有的通讯口，按照标准定义的通信规约实时把 状态量信息传送至继电保护信息主站，通过数据质量校验，把数据转储到状态检修应 用***中，从而完成保护装置状态量元数据的构建。要保证设备的实时状态检测的同 时，也要保证原有***的可靠性和持续性。继电保护设备关键状态信息的在线检测技 术的实现，将推动继电保护***的智能状态检修技术的发展，为最终实现继电保护设 备可靠的实时状态检修奠定基础。
继电保护检测技术的实际应用依托于相关设备的研制。结合具较为完善状态检测功能的继电保护设备，实现在线动态监测的状态检修智能决策***的研究性工程，将 为我国电力行业继电保护设备整体状态检修技术管理水平的提高奠定了扎实的基础。
参见图1，为利用本发明方法所实现的一个具体实施例，继电保护装置进行自动化采集状态量数据，并将在线状态量数据发送至状态量库进行保存，同时还包括运行人 员手动进入录入的数据，可以为巡检单和巡视单，即工作人员的巡视数据输入到状态 量库；然后状态粮库的数据输送到核心计算模块，然后将继电保护装置评价倒着通过 自适应评价算法模型输入算法公式至核心计算模块；另外，还可以通过PMS等***得 到采集的数据，并将缺陷数据发送至核心计算模块，通过以上输入的数据和公式得到 检测预警结果，还可以通过人员进行干预，如通过保护运行人员的选择的方式发起对 继电保护设备状态的评价。
在本发明的一个实施例中，如图2所示为继电保护装置数据采集和在线检测示意，是的智能变电站和中调模块，智能终端和合并模块通过GOOSE网与测控装置和保护装 置相连，并通过MMS网实现保护装置与测控装置同信息一体化平台子***保护信息系 统子站的通信，然后信息一体化平台子***保护信息***子站通过103或者61850协 议与保护信息***主站或者SCADA***进行通信，然后通过网络隔离以后与状态检修 ***进行通信；另外，智能化变电站中的继电保护装置状态检修数据手工维护终端与 PMX/OMS***进行通信，并通过网络隔离装置发送继电保护装置状态数据至状态检修系 统。
具体的，应用图2的实施例，在线状态监测***的组成应该是微机保护装置运行自检数据及告警数据与状态监测装置采集的数据结合。现行的微机保护装置由于具有 强大的自检功能，可以实时的在线监测装置内部的各部分的运行状态，并通过装置现 有的通讯口提供给后台，而成为在线状态监测的主要工具。但对于二次接线，保护装 置无法判别其接线异常情况，这需要安装具有对二次回路进行监测的辅助状态监测设 备或通过智能操作箱来实时完成保护装置外部接线检测过程。
在继电保护设备使用期内连续不断检查和判断运行情况，就是要构建一个数据采集***，完成对继电保护装置的电压、电流、频率、外部特征量等的采集，找出运行 特征值，提供给故障诊断***。设计一个在线状态监测***必须具有如下的功能：
信号采集功能包括：连续不断的监测和判断设备状态，必须寻找合适的手段。一个最便捷的方法是利用运行中的微机保护实时数据采集功能，微机保护装置作为装置自 身的监测平台，能够很好的对CPU板中的各部分模块进行自检，例如利用A/D采样监 视交流电压、交流电流；利用开关量输入监视装置的开关量的正确性，并将数据传送 给保护信息子站。同时对二次回路状态进行监测，用于监视与装置所连接的外部二次 回路接线情况，包括跳合闸回路接线，操作电源，通讯电缆等，并将所获信息通过通 讯接口传送给后台。
数据传送部分包括：信号处理***通常距监测设备较远，需通过通信路径进行传递。 由于各种通信工具广泛应用于电力***，使得保护装置传送信息变的更加便捷。继电保护装置通过以太网向后台传送数据，可将状态监修的数据提供给后台用于评估分析。
数据处理部分包括：***数据处理环节收到继电保护装置传送的状态量信息后，利 用各种不同数学方法对数据进行处理，得到分析处理所需要的故障特征量，通过数据辨识处理技术使继电保护装置在线监测更加实时和精确。
本发明实施例中，继电保护设备状态评价由继电保护装置状态评价和二次回路状态 评价两个部分组成。
继电保护装置评价
继电保护装置评价包含装置内评价部分，即对微机保护装置内部的电源部分、模拟 量数据采集部分、开入量采集部分、跳闸出口部分、通信接口部分、人机交互等功能 部分进行评价；装置外评价部分，即对装置的运行环境温度、湿度、绝缘、定值设置、 平均无故障时间、家族性缺陷、报警信号等进行评价。
装置内状态检测评价即对微机型继电保护装置内部各个功能部件进行状态评价，充 分利用其强大的装置自检和在线监测报警功能，对其关键部件回路进行装置内评价。装置内评价主要对关键环节进行监控，根据保护装置检修策略，及不同异常情况对保 护安全运行的影响评价，检测评价信息如表1所示。
表1
在对继电保护装置进行装置内状态评价时，可以充分利用其具备的自检报警能力， 提前发现装置中存在的问题，进行预警，并消除其中存在的问题
装置外状态检测评价即对装置自动检测内容不可能覆盖外的所有环节进行状态评 价，如装置的环境温度、湿度、保护压板、出口回路、液晶显示、定值设置、平均无 故障时间，家族性缺陷。装置外状态评价主要通过专业技术人员的现场巡视、巡检， 得到装置外部状态信息，作为开展装置状态评估的依据，如表2所示。
表2
本发明实施例中，二次回路主要包括装置的电流电压输入回路，跳合闸操作回路，信号告警回路等。这些回路的完整性，关系到保护装置的正确动作，应纳入继电保护 ***状态检测范围。
可由保护装置判断实现的二次回路部分检测信息主要包括，如表3所示：
表3
需通过人工巡检实现的检测内容包括如表4所示：
表4
对智能变电站，由于过程层网络的存在，继电保护***的检修内容需增加表5事项：
表5
可以根据表1至表5中的检测范围中检测参数评价结果，从而获得对保护装置以及二次回路的评价结果，对于继电保护设备状态检修策略辅助决策分析，可以采用： 为有效对继电保护***运行状态进行动态监测，根据各类状态检修信息，设定评价分 量和整体设备的评分原则。对设备或间隔的运行情况进行评估，其中装置总体得分在 90以上为良好，80～90分为正常，70～80分为注意，60～70分为异常，60分以下为 严重异常。
根据继电保护装置的状态评分结果，判断其当前状态。当装置处于不同状态时，输出相应检修策略，并输出相应告警信息，如表6所示。
表6
为增加设备检修针对性，提高检修效率，***应根据状态检修信息属性，判定继电保护***异常点位置，提供现场检修对象具体信息。有关功能的实现方法如下:
1)和设备自身相关的异常自检信息或巡检信息，定位故障在装置本体，提示检修装置。
2)和二次回路相关的异常检测信息或巡检信息，定位故障在二次回路，提示检修二次回路。结合信息具体内容，如CT断线、PT断线等，可进一步确定检修对 象。
3)对智能变电站，过程层设备或通信网络，与多个间隔设备有联系，当这些关联设备同时发出和过程层设备相关告警信息时，可判断过程层设备异常，提示检 修过程层设备，包括电子互感器、合并单元、智能终端、网络交换机等。
为实现上述内容，要求***具备智能决策功能，即要求***设置根据异常信息判断继电保护***故障点位置的规则库，实现综合逻辑判断功能。
另外，本发明实施例还提供了如图3所示的继电保护装置状态评价体系数据架构，参见图3，本***的设计和开发基于模型驱动(MDA)理论，所有流程、数据、算法均实 现建立概念模型和平台相关模型，并以模型为指导，驱动软件开发过程。模型既能指 导本项目的开发过程，同时也是本项目的重要输出产物。建立整套完整的继电保护装 置状态评价体系模型，由状态量模型、评价分量模型、评价结果模型、检修策略模型、 预警规则模型等一系列模型构建，且模型与模型之间也有着紧密的关联关系。如保护 装置与状态量模型、状态量与评价分量模型、评价结果与检修策略模型等。模型体系 的建立是依据电网公司制定的新型的继电保护装置状态检修导则标准，装置生产厂家 负责对保护装置的状态量模型和评价分量模型的提供建模过程和计算公式配置。
另外，继电保护设备状态评价计算和监测预警的分析过程，主要依赖于算法库动态算法的建模过程，主要包括状态量算法、评价分量算法、状态评价算法、检修策略 算法、监控预警算法等类别。由于继电保护设备的评价算法的多变性，如采用固定程 序算法模式进行设计，会使***应用的扩展性带来限制，无法适用于不同的评估场景 和类型，故需要设计基于灵活配置的算法模型库，动态匹配状态评价设备类型，动态 加载计算方法，除了评价分量指标算法的数据来源是状态量以外，状态评价和检修决 策算法的数据来源都是上一步算法的输出。实现基于表达式解析计算模式，支持用户 自定义变量、常量和函数，包括许多常用的数学函数和常量。在继电保护设备状态检 修辅助决策分析过程中，依据继电保护设备的检修状态评价计算结果，并依据电网公 司的检修导则作为标准，对检修策略、风险评估、检修建议、继电保护设备状态评价 报告等进行分析建模。
另外，本发明实施例还提供了述对继电保护装置相关的数据进行评价，具体的，对设备运行环境的评价参见图4a和图4b，包括：根据设备温度采集数据及其在评价周 期内所处时间的长短，利用公式计算设备环境温度评分Ka1，其中，Xi为设备温度采 集数据对应的电力行业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间 的百分比，当0分时间所占比值超过设定限值时，设备环境温度评分为0；根据湿度采 集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用预先制定的湿度和得分关系图，获得 设备环境湿度评分Ka2，根据设备环境温度评分Ka1和湿度评分Ka2，利用公式Ka＝(Ka1 ×a％+Ka2×b％)计算设备运行环境的综合评分，其中a％和b％为模型中预先设定的百分 比数值，示例性的a为60，b为40，最高为5分，对应的温度为5-30，湿度为0-75；
b.对装置无故障时间评价包括：设置预计无故障时间倍数等于实际无故障时间与预计无故障时间的比值，根据预设的无故障时间倍数与分值对应关系，获得装置无故 障时间对应的评分值，示例性的，如图5所示，假设评分为0-15之间，对应预计无缺 陷时间倍数为0-1；
c.对家族性无故障时间的评价包括：参照图6a获得同型号无故障时间评分，另外可以设置及其评分比例，参照图6b获得同批次无故障时间评分及另外获得其评分比例 得到保护装置家族性无故障时间评价综合评分，将他们的评分与比例相乘后并相加得 到综合评分；
d.对保护装置动作正确率的评价包括：保护装置本身正确动作率RCO1＝装置正确动作次数/装置总动作次数×100％，在统计周期内没有动作或动作正确，RCO1等于1， 动作不正确或原因不明本项得0分；保护装置同型号正确动作率RCO2＝装置正确动作 次数/同型号装置总动作次数×100％，在统计周期内没有动作，RCO2等于1，同批次 正确动作率(RCO3)＝装置正确动作次数/同批次装置总动作次数×100％，在统计周 期内没有动作，RCO3等于1，正确动作率RCO＝(30％×RCO2+70×％RCO3)×RCO1， 利用公式B＝B1/B2*100％依次求保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作 率、同批次动作正确率，其中，B1均为保护装置动作次数，B2分别为装置总动作次数、 同型号装置总动作次数、同批次装置总动作次数，根据电力行业设备评价标准，确定 保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作率、同批次动作正确率对保护装 置正确动作率的影响因子，根据图7求出保护装置正确动作率以及不同正确动作率对 应的评分；
e.对装置绝缘状况评价，包括：根据图8a和图8b获得变电所内绝缘检测装置支 路绝缘测量数据可以上传时绝缘数据和变化率计算评分值Ke1，且在绝缘监察装置不发 生接地信号，Ke2为1分，否则为0分，根据Ke1和Ke2的乘积获得综合评分Ke；
f.对装置数据采样的评价包括：按随机抽取电流、电压通道各组测量值的采样值CTi、PTi，与其标准值(高精度钳型表或测控数据)的偏差值来判断装置采样的整体 性能，评分数Kf1：
CTi为保护各通道采样值，CTi(标准)为测控显示值。测试时电流应大于0.1IN。取测 量值的各电压、电流通道采样误差测试数据的最大值来判断装置采样的整体性能，曲线如图9所示，且在发生开入异常装置评价分数Kf2得0分，不发生开入异常得1分， 采样评分Kf＝Kf1×Kf2；
g.对通信状况的评价包括：如图10所示设置年检次数为N，最高分数值为10，当 通讯终端或错误频率为0时，通信状况对应最高评分10，为最高时对应最低评分0， 根据最高评分和最低评分组成的线性关系图，确定不同通讯状况对应的评分；
h.对纵联通道运行状况的评价包括：高频收信电平降低不大于3db、丢包率、误码率不得超过标准值如图11所示，根据误码率、丢包率、通道时延倍数与分值的对应关 系，得到光纤通道运行状况评分Kh2，得到光纤通道综合得分Kh＝Kh2/(光纤通道告警、 中断次数+1)；
i.对差动保护差流检查情况的评价包括：如图12在差流数据不超过原始数据时，设置为最高分10，设置超过预设范围值时为最低分0，并设置差流数据在最低分与最 高分对应分数；
j.对版本和定值检查情况的评价包括：如图13a、图13b所示，设置软件版本检 查一致时Kj1为0分，不一致时为-10分；设置保护定值检查情况评分Kj2定值一致 Kj2为0分，定值不一致为-100分，设置软件版本和保护定值检查情况综合得分 Kj＝Kj1+Kj2。
在本发明的一种实现方式中，所述采用所述状态评估模型，对二次回路的运行环境、操作箱无故障时间、操作箱家族性无故障时间、回路绝缘状况、抗干扰措施、二 次回路红外温度、锈蚀状况、封堵状况装置回路检查情况进行评价，获得对所述二次 回路的评价结果的步骤，包括：
a.对运行环境评价，包括：根据图14a设备温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式计算设备环境温度评分K1，其中，Xi为设备温度采集数据对应 的电力行业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分比， 当0分时间所占比值超过设定限值时，设备环境温度评分为0；根据图14b湿度采集数 据及其在评价周期内所处时间的长短，利用预先制定的湿度和得分关系图，获得设备 环境湿度评分K2，根据设备环境温度评分K1和湿度评分K2，利用公式K＝(K1×c％+K2 ×d％)计算设备运行环境的综合评分，其中c％和d％为模型中预先设定的百分比数值；
b.对操作箱无故障时间评价，包括：如图5所示设置预计无故障时间倍数为实际无故障时间与预计无故障时间的比值，并将所述预计无故障时间倍数作为操作箱无故 障时间评价信息；
c.对操作箱家族性无故障时间评价，包括：根据图6a根据预计无缺陷时间倍数与分值的关系，确定同型号无故障时间Kc1，以及图6b的预计无缺陷时间倍数与分值的 关系，确定同批次无故障时间Kc2，二次电缆家族性无故障时间评价综合评分Kc3＝Kc1 ×C1％+Kc2×C2％，以及操作箱家族性无故障时间评价综合评分Kc4＝Kc1×C3％+Kc2× C4％，设定二次回路家族性无故障时间评价综合评分K＝Min(Kc3、Kc4)；
d.对回路绝缘状况评价，包括：1、回路绝缘大于1MΩ、不发生直流接地；根据图15a、或者图15b所示变电所内绝缘检测装置支路绝缘测量数据无法上传时绝缘数据和 变化率，获得Kd1；绝缘监察装置不发生接地信号，Kd2得1分，因装置绝缘原因发生 接地信号得0分；绝缘状况综合得分Kd＝Kd1×Kd2，得到绝缘状况综合得分；
e.对抗干扰措施的评价，包括：如图16设置抗干扰反措未完成数量5为得分值10的反比例下降关系，根据反比例关系获得抗干扰反措未完成数量得到对应评分值；
f.对二次回路红外温度的评价，包括：如图17所示设置回路温度为0至标准值使得分为最高10分，温度达到标准值加15分为最高分以一定斜率下降为分数0；
g.对锈蚀状况的评价，包括：如图18分别计算二次回路的锈蚀情况评分和端子箱渗水现象评分，当锈腐程度小于锈腐程度设定的最小值5％时，锈蚀情况评分最高10 分，当锈腐程度大于锈腐程度15％，对应的评分为最低0，并连接这两点在坐标轴上的 直线，得到锈蚀程度与评分值的比例关系；当端子箱无渗水现象时，端子箱渗水现象 评分为最高1，反之则为最低0；二次回路的锈蚀情况评分和端子箱渗水现象评分的 乘积即为二次回路锈蚀状况的综合评分；
h.对封堵状况的评价，包括：如图19，以未完成防火封堵和防火措施数,5与预设分数值5的关系，得到在电缆孔洞封堵不全，防火墙和防火涂料不齐全以及齐全情况 下的得分；
i.如图20所示，保护装置二次回路接线正确评分为1，否则为负100。
具体的，所述根据所述继电保护装置以及所述二次回路的评价结果，以及预先制定的检修策略，获得检修范围，包括：
根据所述继电保护装置以及所述二次回路的评价结果，获得评价状态、设备的检修等级、检修时间、检修项目以及设备得分，并以此综合评价获得检修范围。
示例性的，继电保护装置及二次回路状态总体评价继电保护装置评价表如表1和二次 回路状态评价表表2所示，对设备或间隔的运行情况进行评估，其中装置总体得分在90 以上为良好，80～90分为正常，70～80分为注意，60～70分为异常，60分以下为严 重异常。
评价结果按量化分值分为“良好状态”、“正常状态”、“注意状态”、“异常状态” 和“严重异常状态”五个状态。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人 员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领 域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种面向新型智能站继电保护设备的综合状态评估理论方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
采用保护装置作为装置自身的监测平台，对所述保护装置进行自检，获得所述保护装置第一参数包括：所述保护装置CPU的交流电压、交流电流、输入监视装置的开关量的参数，以及对二次回路状态进行监测，获得所述二次回路的第二参数，并将所述第一参数和所述第二参数发送至信号处理***，其中，所述第二参数包括：跳合闸回路接线参数，操作电源参数，通讯电缆接线参数，所述二次回路用于监视装置与保护装置所连接的回路；
基于所述第一参数和所述第二参数分别对继电保护装置以及二次回路进行状态评价包括：
对所述第一参数评价：微机保护装置内部的电源参数、模拟量数据采集参数、开入量采集参数、跳闸出口参数、通信接口参数、人机交互功能参数进行评价；装置外评价部分：对装置的运行环境温度和湿度参数、绝缘参数、定值设置参数、平均无故障时间参数、家族性缺陷参数、报警信号参数、以及通过生产管理***PMS***采集到的故障数据进行评价，并将评价结果以及故障数据发送至核心计算模块；
对所述第二参数的评价：由保护装置判断实现检测信息包括：电压回路部分、电流回路部分、跳合闸操作回路、信号告警回路的参数，需通过人工巡检实现的电压回路部分、电流回路部分、跳合闸操作回路、电缆沟封堵情况的参数，以及对智能变电站的电子互感器、合并单元、智能终端、过程层网络、对时***参数；
根据对所述继电保护装置以及所述二次回路的评价结果以及状态检修信息，设定评价分量和整体设备的评分原则，用以对所述继电保护装置中的设备或间隔的运行情况进行评估。
2.根据权利要求1所述的继电保护设备状态评价与评估方法，其特征在于，对对所述第一参数评价，包括：
a.对设备运行环境的评价包括：根据设备温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式计算设备环境温度评分Ka1，其中，Xi为设备温度采集数据对应的电力行业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分比，当0分时间所占比值超过设定限值时，设备环境温度评分为0；根据湿度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用预先制定的湿度和得分关系图，获得设备环境湿度评分Ka2，根据设备环境温度评分Ka1和湿度评分Ka2，利用公式Ka＝(Ka1×a％+Ka2×b％)计算设备运行环境的综合评分，其中a％和b％为模型中预先设定的百分比数值；
b.对装置无故障时间评价包括：设置预计无故障时间倍数等于实际无故障时间与预计无故障时间的比值，根据预设的无故障时间倍数与分值对应关系，获得装置无故障时间对应的评分值；
c.对家族性无故障时间的评价包括：同型号无故障时间评分及其评分比例，以及同批次无故障时间评分及其评分比例得到保护装置家族性无故障时间评价综合评分；
d.对保护装置动作正确率的评价包括：保护装置本身正确动作率RCO1＝装置正确动作次数/装置总动作次数×100％，在统计周期内没有动作或动作正确，RCO1等于1，动作不正确或原因不明本项得0分；保护装置同型号正确动作率RCO2＝装置正确动作次数/同型号装置总动作次数×100％，在统计周期内没有动作，RCO2等于1，同批次正确动作率(RCO3)＝装置正确动作次数/同批次装置总动作次数×100％，在统计周期内没有动作，RCO3等于1，正确动作率RCO＝(30％×RCO2+70×％RCO3)×RCO1，利用公式B＝B1/B2*100％依次求保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作率、同批次动作正确率，其中，B1均为保护装置动作次数，B2分别为装置总动作次数、同型号装置总动作次数、同批次装置总动作次数，根据电力行业设备评价标准，确定保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作率、同批次动作正确率对保护装置正确动作率的影响因子，求出保护装置正确动作率以及不同正确动作率对应的评分；
e.对装置绝缘状况评价，包括：根据变电所内绝缘检测装置支路绝缘测量数据可以上传时绝缘数据和变化率计算评分值Ke1，且在绝缘监察装置不发生接地信号，Ke2为1分，否则为0分，根据Ke1和Ke2的乘积获得综合评分Ke；
f.对装置数据采样的评价包括：按随机抽取电流、电压通道各组测量值的采样值CTi、PTi，与其标准值(高精度钳型表或测控数据)的偏差值来判断装置采样的整体性能，评分数Kf1：
CTi为保护各通道采样值，CTi(标准)为测控显示值。测试时电流应大于0.1IN。取测量值的各电压、电流通道采样误差测试数据的最大值来判断装置采样的整体性能，发生开入异常装置评价分数Kf2得0分，不发生开入异常得1分，采样评分Kf＝Kf1×Kf2；
g.对通信状况的评价包括：设置年检次数为N，最高分数值为10，当通讯终端或错误频率为0时，通信状况对应最高评分，为最高时对应最低评分，根据最高评分和最低评分组成的线性关系图，确定不同通讯状况对应的评分；
h.对纵联通道运行状况的评价包括：获得通讯终端、告警频率次数，根据误码率、丢包率、通道时延倍数与分值的对应关系，得到光纤通道运行状况评分Kh2，得到光纤通道综合得分Kh＝Kh2/(光纤通道告警、中断次数+1)；
i.对差动保护差流检查情况的评价包括：，在差流数据不超过原始数据时，设置为最高分，设置超过预设范围值时为最低分，并设置差流数据在最低分与最高分对应分数；
j.对版本和定值检查情况的评价包括：设置软件版本检查一致时Kj1为0分，不一致时为-10分；设置保护定值检查情况评分Kj2定值一致Kj2为0分，定值不一致为-100分，设置软件版本和保护定值检查情况综合得分Kj＝Kj1+Kj2。
3.根据权利要求1所述的继电保护设备状态评价与评估方法，其特征在于，对所述第二参数的评价，包括：
a.对运行环境评价，包括：根据设备温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式计算设备环境温度评分K1，其中，Xi为设备温度采集数据对应的电力行业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分比，当0分时间所占比值超过设定限值时，设备环境温度评分为0；根据湿度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用预先制定的湿度和得分关系图，获得设备环境湿度评分K2，根据设备环境温度评分K1和湿度评分K2，利用公式K＝(K1×c％+K2×d％)计算设备运行环境的综合评分，其中c％和d％为模型中预先设定的百分比数值；
b.对操作箱无故障时间评价，包括：设置预计无故障时间倍数为实际无故障时间与预计无故障时间的比值，并将所述预计无故障时间倍数作为操作箱无故障时间评价信息；
c.对操作箱家族性无故障时间评价，包括：根据预计无缺陷时间倍数与分值的关系，确定同型号无故障时间Kc1，以及预计无缺陷时间倍数与分值的关系，确定同批次无故障时间Kc2，二次电缆家族性无故障时间评价综合评分Kc3＝Kc1×C1％+Kc2×C2％，以及操作箱家族性无故障时间评价综合评分Kc4＝Kc1×C3％+Kc2×C4％，设定二次回路家族性无故障时间评价综合评分K＝Min(Kc3、Kc4)；
d.对回路绝缘状况评价，包括：根据变电所内绝缘检测装置支路绝缘测量数据无法上传时绝缘数据和变化率，获得Kd1；绝缘监察装置不发生接地信号，Kd2得1分，因装置绝缘原因发生接地信号得0分；绝缘状况综合得分Kd＝Kd1×Kd2，得到绝缘状况综合得分；
e.对抗干扰措施的评价，包括：设置抗干扰反措未完成数量为得分值的反比例下降关系，根据反比例关系获得抗干扰反措未完成数量得到对应评分值；
f.对二次回路红外温度的评价，包括：设置回路温度为0至标准值使得分为最高分，温度达到标准值加15分为最高分以一定斜率下降为分数0；
g.对锈蚀状况的评价，包括：分别计算二次回路的锈蚀情况评分和端子箱渗水现象评分，当锈腐程度小于锈腐程度设定的最小值时，锈蚀情况评分最高，当锈腐程度大于锈腐程度，对应的评分为最低，并连接这两点在坐标轴上的直线，得到锈蚀程度与评分值的比例关系；当端子箱无渗水现象时，端子箱渗水现象评分为最高，反之则为最低；二次回路的锈蚀情况评分和端子箱渗水现象评分的乘积即为二次回路锈蚀状况的综合评分；
h.对封堵状况的评价，包括：以未完成防火封堵和防火措施数量与预设分数值的关系，得到在电缆孔洞封堵不全，防火墙和防火涂料不齐全以及齐全情况下的得分；
i.保护装置二次回路接线正确评分为1，否则为负100。
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