CN118644230B - 一种变电站自动化运维智能管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变电站运维管理领域，公开了一种变电站自动化运维智能管理系统及方法，包括通过运维数据采集模块获得变压器的实时运行参数和油液状态参数，通过运维处理模块处理获得实时运维评估值，通过运维分析模块拟合实时运维评估值随时间变化曲线，获取该变化曲线的极值并以每个极值对应的时间点作为标记时间点，相邻两标记时间点之间的时间跨度为一个检测时段，获取每个检测时段内实时运维评估值随时间变化曲线与预测的运维评估值随时间变化曲线围成的区域，获取区域的面积以及区域处于预测的运维评估值随时间变化曲线的上方或下方，分析得到变压器的运维指示系数；运维执行模块根据运维指示系数判断是否对当前变压器进行预测维护。

Description

一种变电站自动化运维智能管理系统及方法

技术领域

本发明涉及变电站运维管理领域，具体涉及一种变电站自动化运维智能管理系统及方法。

背景技术

变电站是电力系统中一个非常重要的组成部分。它的主要作用是将发电厂产生的高压电能降低到适合输电的电压水平，以便长距离输电，然后再升压到适合用户使用的电压水平。变电站通常由变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等设备组成。变压器是变电站的核心设备，它可以将电压升高或降低到所需的水平。因此如何对变压器进行及时良好的运维是至关重要的。

但是现有的运维管理一般都是按照固有的维护周期进行定时维护，通过定时检测以评估变压器状态，若不好，则进行维护或者更换，但是上述方案灵活度不够，且只会对状态不好的变压器进行维护，而不会预测性分析该变压器是否会维持良好状态至下个运行周期，导致变压器维护始终存在一定的偏差，无法达到有效利用有限维护资源的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站自动化运维智能管理系统及方法，解决以上技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种变电站自动化运维智能管理系统，包括：

运维数据采集模块，用于对每个变电站内的变压器进行实时监测以获得实时运行参数和油液状态参数；

运维处理模块，接收并根据实时运行参数和油液状态参数处理获得实时运维评估值；

运维分析模块，通过归一拟合实时运维评估值随时间变化曲线，获取该变化曲线的极值，并以每个极值对应的时间点作为标记时间点，相邻两标记时间点之间的时间跨度，则作为一个检测时段；

获取每个检测时段内实时运维评估值随时间变化曲线与预测的运维评估值随时间变化曲线围成的区域，获取区域的面积以及区域处于预测的运维评估值随时间变化曲线的上方或下方，分析得到当前变压器的运维指示系数；

运维执行模块，用于根据运维指示系数判断是否对当前变压器进行预测维护。

作为进一步的技术方案，所述实时运行参数包括温度参数、电压参数、电流参数、功率参数及频率参数；所述油液状态参数包括油位参数、压力参数、水分参数及油质参数。

作为进一步的技术方案，获取所述实时运维评估值的过程为：

通过公式： ；

计算得到当前变压器的实时运维评估值 ；

其中， 为实时的运行健康系数，为实时的油液健康系数， 为评估系数，分别为系统预设的运行健康预警值、油液健康预警值；

其中，；式中，分别为输出电压、输入电压，分别为输出电流、输入电流，分别为温度系数、温度标准系数，分别为有功功率、无功功率，分别为输出频率、输入频率，为波动系数，为预设权重因子。

作为进一步的技术方案，获得变压器的温度系数的过程为：

在变压器的铁芯内部、绕组内部、油箱内部、散热器内部分别安装有热电偶，以实时测量铁芯温度、绕组温度、油箱温度及散热器温度；

通过公式：计算获得当前变压器的温度系数；其中，为参考系数，为预设比例系数。

作为进一步的技术方案，获取当前变压器的油液健康系数的过程为：

通过公式计算获得油液健康系数；

其中，为去量纲系数，为油位高度变化系数，为水分变化系数，为油压值，为油质系数，通过公式计算得到，式中为转化系数，为标准微水含量，为微水含量；

其中，；

；

式中，为一个工作周期内微水含量随时间的变化曲线，为系统预测的微水含量随时间的变化曲线，为一个工作周期内油位高度随时间的变化曲线为系统预测的油位高度随时间的变化曲线；获取上方与下方围成的面域，每个面域对应的起始时间点和结束时间点分别为。

作为进一步的技术方案，所述波动系数的获取方法为：

通过公式：计算获得波动系数；

式中，为运维评估值的均值，为随机获取的检测时间点个数，为第个检测时间点对应的运维评估值。

作为进一步的技术方案，所述运维指示系数的获取过程为：

通过公式：计算获得当前变压器的运维指示系数；

其中，为区域的数量，为权重系数，为第个区域的面积值，为区域面积预警值，为参考区域面积值，为第个区域对应的时间跨度，为参考值。

作为进一步的技术方案，将计算获得的运维指示系数与预设运维指示系数区间比较；

若，则判断当前变压器状态差，发出立即维护预警；

若，则判断当前变压器状态由好向差恶化，发出预测维护预警；

若，则判断当前变压器状态好，不需要进行维护。

一种变电站自动化运维智能管理方法，该方法适用于所述的变电站自动化运维智能管理系统。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过运维数据采集模块实时采集变压器在运行时的各项参数以及油液状态，从而及时结合两者进行变压器的安全监测，并通过对两者进行预测分析，进而能够实现基于上述数据分析获得变压器的运维指示系数，根据运维指示系数判断是否对当前变压器进行预测维护，以提高运维管理系统的整体效率；

（2）本发明能够对每个变电站的变压器状态进行维护评估，并分成三类，其中处于差的变压器说明运行存在隐患，需要立即进行维护，而对于状态由好向差恶化的变压器，说明该变压器处于劣化状态，虽然现阶段还能运行，但是很大可能无法等到下个工作周期的到来，因此提前预测维护，以降低继续恶化导致的损失和危险，而处于好状态的变压器则不用维护，以最大限度的利用有限的运维资源，兼顾运维效率和变压器安全。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的系统结构图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种变电站自动化运维智能管理系统，包括：

运维数据采集模块，用于对每个变电站内的变压器进行实时监测以获得实时运行参数和油液状态参数；

运维处理模块，接收并根据实时运行参数和油液状态参数处理获得实时运维评估值；

运维分析模块，通过归一拟合实时运维评估值随时间变化曲线，获取该变化曲线的极值，并以每个极值对应的时间点作为标记时间点，相邻两标记时间点之间的时间跨度，则作为一个检测时段；

获取每个检测时段内实时运维评估值随时间变化曲线与预测的运维评估值随时间变化曲线围成的区域，获取区域的面积以及区域处于预测的运维评估值随时间变化曲线的上方或下方，分析得到当前变压器的运维指示系数；

运维执行模块，用于根据运维指示系数判断是否对当前变压器进行预测维护。

所述实时运行参数包括温度参数、电压参数、电流参数、功率参数及频率参数；所述油液状态参数包括油位参数、压力参数、水分参数及油质参数；

所述运维指示系数的获取过程为：

通过公式：计算获得当前变压器的运维指示系数；

其中，为区域的数量，为权重系数，为第个区域的面积值，为区域面积预警值，为参考区域面积值，为第个区域对应的时间跨度，为参考值，即区域处于预测的运维评估值随时间变化曲线的上方时取值为2，若区域处于预测的运维评估值随时间变化曲线的下方时取值为1。

将计算获得的运维指示系数与预设运维指示系数区间比较；

若，则判断当前变压器状态差，发出立即维护预警；

若，则判断当前变压器状态由好向差恶化，发出预测维护预警；

若，则判断当前变压器状态好，不需要进行维护。

本实施例中，通过运维数据采集模块实时采集变压器在运行时的各项参数以及油液状态，从而及时结合两者进行变压器的安全监测，并通过对两者进行预测分析，进而能够实现基于上述数据分析，通过公式：计算获得当前变压器的运维指示系数，显然可以知道，若是越大，表示该时间跨度内的变压器状态越危险，则运维指示系数越大，若越大，则表示该状态持续的时间越长，越危险，则表示时间跨度处于预测变化曲线的下方比处于上方时危险，且运维指示系数大，表示变压器状态越危险；

根据运维指示系数与预设运维指示系数区间比较，若，则判断当前变压器状态差，发出立即维护预警，若，则判断当前变压器状态由好向差恶化，发出预测维护预警；若，则判断当前变压器状态好，不需要进行维护；通过上述技术方案，能够对每个变电站的变压器状态进行维护评估，并分成三类，其中处于差的变压器说明运行存在隐患，需要立即进行维护，而对于状态由好向差恶化的变压器，说明该变压器处于劣化状态，虽然现阶段还能运行，但是很大可能无法等到下个工作周期的到来，因此提前预测维护，以降低继续恶化导致的损失和危险，而处于好状态的变压器则不用维护，以最大限度的利用有限的运维资源，兼顾运维效率和变压器安全。

获取所述实时运维评估值的过程为：

通过公式： ；

计算得到当前变压器的实时运维评估值 ；

其中， 为实时的运行健康系数，为实时的油液健康系数， 为评估系数，基于实验数据得到每个所对应的评估系数，再通过查表直接得到，不再赘述，分别为系统预设的运行健康预警值、油液健康预警值；

其中，；式中，分别为输出电压、输入电压，分别为输出电流、输入电流，分别为温度系数、温度标准系数，分别为有功功率、无功功率，分别为输出频率、输入频率，为波动系数，为预设权重因子，基于多组实验数据和历史数据综合分析确定。

本实施例中，通过公式： ,计算得到当前变压器的实时运维评估值 ，显然实时的运行健康系数越大，则实时运维评估值越小，实时的油液健康系数越大，则实时运维评估值越大，通过上述技术方案，能够及时通过实时的运行健康系数、油液健康系数的变化发现潜在的风险，提高变压器的运维效率和运行安全；同时，通过公式计算实时的运行健康系数，通过公式可知，越小，则越小，表明变压器运行越好越安全，越小，表明变压器的温度系数越趋向温度标准系数，表明变压器运行越好越安全，综合上述各种参数，以达到准确反应变压器运行参数健康状态的目的。

所述波动系数的获取方法为：

通过公式：计算获得波动系数；

式中，为运维评估值的均值，为随机获取的检测时间点个数，为第个检测时间点对应的运维评估值。

本实施例中，提供了一种波动系数的获取方法，具体的，通过公式：计算获得波动系数，显然，当的差值越大，则表示该变压器的运维评估值离散程度越大，越不稳定，越容易出现问题，因此对运行健康系数的影响就越大，通过上述技术方案能够达到动态的修正波动系数，已达到准确反应运行健康系数的目的，提高运维准确率。

获得变压器的温度系数的过程为：

在变压器的铁芯内部、绕组内部、油箱内部、散热器内部分别安装有热电偶，以实时测量铁芯温度、绕组温度、油箱温度及散热器温度；

通过公式：计算获得当前变压器的温度系数；其中，为参考系数，为预设比例系数，基于历史数据和经验数据综合选定。

本实施例中，通过公式计算获得当前变压器的温度系数，从而能够综合铁芯温度、绕组温度、油箱温度及散热器温度，以预防单一检测变压器整体温度导致的温度监测存在误差的情况发生。

获取当前变压器的油液健康系数的过程为：

通过公式计算获得油液健康系数；

其中，为去量纲系数，为油位高度变化系数，为水分变化系数，为油压值，为油质系数，通过公式计算得到，式中为转化系数，为标准微水含量，为微水含量；

其中，；

；

式中，为一个工作周期内微水含量随时间的变化曲线，为系统预测的微水含量随时间的变化曲线，为一个工作周期内油位高度随时间的变化曲线为系统预测的油位高度随时间的变化曲线；获取上方与下方围成的面域，每个面域对应的起始时间点和结束时间点分别为。

本实施例中，提供了一种获取变压器的油液健康系数的方法，具体的，先通过公式及计算出来油位高度变化系数，水分变化系数，再代入下式计算获得油液健康系数；通过公式可知油质系数越大，则油液健康系数越大，其中，显然若微水含量越接近甚至大于标准微水含量，则油质越差，油质系数越小，油位高度变化系数、水分变化系数越大，则油液健康系数越大，因此通过上述技术方案可以得到准确的变压器油液状态，以达到准确且及时监控得到目的；需要说明的是，上述每个参数的检测均采用现有技术中的检测设备或者传感器进行检测获取，具体的安装方式则根据实际情况选择，在此不再过多赘述。

一种变电站自动化运维智能管理方法，该方法适用于所述的变电站自动化运维智能管理系统。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种变电站自动化运维智能管理系统，其特征在于，包括：

运维数据采集模块，用于对每个变电站内的变压器进行实时监测以获得实时运行参数和油液状态参数；

运维处理模块，接收并根据实时运行参数和油液状态参数处理获得实时运维评估值；获取所述实时运维评估值的过程为：

通过公式：计算得到当前变压器的实时运维评估值；

其中，为实时的运行健康系数，为实时的油液健康系数，为评估系数，分别为系统预设的运行健康预警值、油液健康预警值；

其中；式中，分别为输出电压、输入电压，分别为输出电流、输入电流，分别为温度系数、温度标准系数，分别为有功功率、无功功率，分别为输出频率、输入频率，为波动系数，为预设权重因子；

获取当前变压器的油液健康系数的过程为：

通过公式计算获得油液健康系数；

其中，为去量纲系数，为油位高度变化系数，为水分变化系数，为油压值，为油质系数，通过公式计算得到，式中为转化系数，为标准微水含量，为微水含量；

其中，；

；

式中，为一个工作周期内微水含量随时间的变化曲线，为系统预测的微水含量随时间的变化曲线，为一个工作周期内油位高度随时间的变化曲线，为系统预测的油位高度随时间的变化曲线；获取上方与下方围成的面域，每个面域对应的起始时间点和结束时间点分别为、；

运维分析模块，通过归一拟合实时运维评估值随时间变化曲线，获取该变化曲线的极值，并以每个极值对应的时间点作为标记时间点，相邻两标记时间点之间的时间跨度，则作为一个检测时段；

获取每个检测时段内实时运维评估值随时间变化曲线与预测的运维评估值随时间变化曲线围成的区域，获取区域的面积以及区域处于预测的运维评估值随时间变化曲线的上方或下方，分析得到当前变压器的运维指示系数；所述运维指示系数的获取过程为：

通过公式：计算获得当前变压器的运维指示系数；

其中，为区域的数量，为权重系数，为第个区域的面积值，为区域面积预警值，为参考区域面积值，为第个区域对应的时间跨度，为参考值，区域处于预测的运维评估值随时间变化曲线的上方时取值为2，若区域处于预测的运维评估值随时间变化曲线的下方时取值为1；

运维执行模块，用于根据运维指示系数判断是否对当前变压器进行预测维护；将计算获得的运维指示系数与预设运维指示系数区间比较；

若，则判断当前变压器状态差，发出立即维护预警；

若，则判断当前变压器状态由好向差恶化，发出预测维护预警；

若，则判断当前变压器状态好，不需要进行维护。

2.根据权利要求1所述的变电站自动化运维智能管理系统，其特征在于，所述实时运行参数包括温度参数、电压参数、电流参数、功率参数及频率参数；所述油液状态参数包括油位参数、压力参数、水分参数及油质参数。

3.根据权利要求1所述的变电站自动化运维智能管理系统，其特征在于，获得变压器的温度系数的过程为:

在变压器的铁芯内部、绕组内部、油箱内部、散热器内部分别安装有热电偶，以实时测量铁芯温度、绕组温度、油箱温度及散热器温度；

通过公式：计算获得当前变压器的温度系数；其中，为参考系数，为预设比例系数。

4.根据权利要求1所述的变电站自动化运维智能管理系统，其特征在于，所述波动系数的获取方法为：

通过公式：计算获得波动系数；

式中，为运维评估值的均值，为随机获取的检测时间点个数，为第个检测时间点对应的运维评估值。

5.一种变电站自动化运维智能管理方法，其特征在于，该方法适用于权利要求1-4中任意一项所述的变电站自动化运维智能管理系统。