CN104539051A - 一种智能变电站二次设备在线评估系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能变电站二次设备在线评估系统,该系统包括主站级评估层面和变电站级评估层面，所述主站级评估层面包括评估主站，所述变电站级评估层面包括若干分别设置在每一变电站内的评估子站和对应于该评估子站的多个相关二次设备的评估对象，每一评估子站通过三网合一交换机和通讯线路分别与对应的多个所述评估对象进行通信连接，以采集与各评估对象的评估参量，主站通过通讯网络分别与若干评估子站进行通信连接，以获取各评估子站的评估结果。其优点是，利用智能变电站内智能二次设备中的监测系统其本身所具有的在线监测功能，可避免过剩维修”问题，减轻检修人员工作负担，节约检修费用，且评估准确度非常高。

Description

一种智能变电站二次设备在线评估系统

技术领域

本发明涉及智能变电站技术领域，尤其涉及一种智能变电站内所有二次设备的在线评估系统。

背景技术

智能变电站内的二次设备包括继电保护、测控装置、合并单元、智能终端、监控系统、对时系统、交换机、网络系统等，它们对一次设备（变压器、断路器、线路等）实现保护、测量、控制以及监视等。二次设备对保证变电站的安全经济运行，防止事故发生和扩大起到关键性的作用。从变电站实际运行情况来看，因为二次设备故障引起的事故还是较多的，造成监控异常甚至局部电网解列失压，带来不少经济损失，对电网安全构成很大威胁。

为保障变电站内二次设备的可靠运行，必须按时对二次设备进行检修。目前，变电站内二次设备的检修以人工进行定期检验为主。定期检修的试验方法、结果真实可信，试验项目齐全，可以发现问题，消除安全隐患。但这种不根据设备的实际情况、单纯按规定的时间间隔进行维修的方式，不可避免会产生“过剩维修”，造成设备有效利用时间的损失，人力、物力、财力的浪费，甚至会引发维修故障，并且两次检修之间装置发生故障不能及时发现。

随着大量新型高质量智能二次设备的使用，变电站中传统的不可在线检测的二次电缆变成为了可在线检测的光纤网络，同时二次设备的智能化程度不断提高，若再以定期检验为主的办法进行检验，只会造成过修，降低设备运行的稳定和可靠性，同时造成人力、物力和财力的浪费，因此针对智能变电站内的二次设备进行在线评估已显得十分迫切。

发明内容

本发明目的在于，针对智能变电站内二次设备采用现有检修方式产生的过剩维修现象，而提出一种智能变电站二次设备在线评估系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用的在线评估系统，包括主站级评估层和变电站级评估层，所述主站级评估层包括评估主站，所述变电站级评估层包括若干分别设置在每一变电站内的评估子站和对应该评估子站的多个相关于二次设备的评估对象，每一评估子站通过三网合一交换机和通讯线路分别与对应的多个所述评估对象进行通信连接，以采集各评估对象的评估参量，主站通过通讯网络分别与若干评估子站进行通信连接，以获取各评估子站的评估结果和相关信息。

一个优选的子站设置是在所述变电站内采用一嵌入式计算机，该计算机中包含通信采集模块、评估运算模块和通信服务器模块，通信采集模块通过所述通讯线路分别与所对应多个评估对象进行通信连接，以采集所述评估对象的评估参量，通信采集模块采集的评估参量传送到评估运算模块进行评估运算，得到的评估结果由通信服务器模块传送到评估主站。

进一步的评估运算模块包括：

对应于评估对象一状态的相关评估参量按设定状态规则机理进行评估计算的状态模块，

对应于评估对象一评估子项的多个状态模块的评估值按设定评估子项规则机理进行子项评估计算的评估子项模块，

对应于一所述评估子项的按分值规则机理进行该评估子项分值计算的子项分值模块，

和对应于评估对象的多个评估子项的分值按对象综合规则机理进行对象评估计算的对象评估模块。

评估运算模块还可包括数据平台模块，综合评估模块将对评价对象的评价结果及各模块状态量存入到该数据平台模块。

所述二次设备包括继电保护、合并单元、测控装置、智能终端、监控系统、对时系统、网络系统和交换机。

上述的继电保护、合并单元、测控装置、智能终端、监控系统、对时系统和网络系统上分别设有IEC61850模块，并分别通过IEC61850模块与所述通信采集模块上的对应61850客户端通信连接；上述的交换机上设有SNMP Manager接口，该SNMP Manager接口与所述通信采集模块上SNMP Manager子程序模块通信连接。

进一步的，通信采集模块包括61850客户端和/或SNMP Manager子程序模块及采集模块，所述对应多个评估对象通过自身设置的IEC61850模块和/或SNMP Manager接口分别与通信采集模块的61850客户端或SNMP Manager子程序模块进行通信连接，以采集所对应评估对象的评估参量，并将采集的评估参量传送到评估运算模块。

所述评估参量为从二次设备上采集的各类物理量。

所述各类物理量包括，电流、电压模拟量和开入、开出数字量。

所述主站为设置有对应主站评估运行程序的服务器。

本发明利用智能变电站内智能二次设备中的监测系统其本身所具有的在线监测功能，通过子站与对应二次设备的通信连接来获取相应的评估参量，以可实现二次设备的在线评估，由此产生如下的有益效果：

1）本发明通过对设备的结构特点、运行情况和试验结果等进行综合分析，得到对应评估参量变化与外回路的异常情况及二次设备状态的关系，从而确定出对应的评估规则，因此评估准确度非常高，使系统能得到正确评价，能避免人为的原因造成保护的异常动作情况,能提高系统的安全稳定。

2）本发明根据主站提供的检修策略进行故障排查，能减轻现场检修人员的工作负担，并且能节约可观的检修费用，减少浪费，提高效益。

3）本发明可减缓或避免由于社会对供电可靠性提高而带来供电成本提高的冲击，随着“电力法”实施，若采用大量定期停电检修来保障供电可靠，会所造成电力用户的停电损失赔偿问题，造成供电成本的提高，而其中一些检修可能是“过剩维修”，本发明可精准的维修的必要性进行判断，有效避免“过剩维修”，大大减少“过剩维修”带来的不必要损失。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

图2是本发明方法的流程示意框图。

具体实施方式

    本发明评估系统针对智能变电站而设置，如图1、2，该系统包括主站级评估层和变电站级评估层，其中主站级评估层包括评估主站，而变电站级评估层主要由若干分别设置在每一变电站内的评估子站和对应于每一评估子站的多个评估对象组成，这样，形成主站、子站和评估对象的三级硬件结构系统。每一评估子站通过三网合一交换机和通讯线路分别与对应的多个评估对象进行通信连接，以采集与各类评估参量，主站通过通讯网络分别与若干评估子站进行通信连接，以获取各评估子站的评估结果。

而评估对象为变电站内被监测的二次设备，该二次设备主要有：继电保护、合并单元、测控装置、智能终端、监控系统、对时系统、网络系统和交换机及其他二次设备（例如：故障录波器、智能电表、交直流电源系统等）。继电保护、合并单元、测控装置、智能终端、监控系统、对时系统和网络系统等二次设备上都分别设置有监测通信用的IEC61850模块，而交换机上则设置有监测通信用的SNMP Manager端口。

评估子站为变电站内的计算机，一个优选的设置是该计算机为嵌入式计算机，其运行模块可可参见图2，包括通信采集模块、评估运算模块和通信服务器模块，通信采集模块通过所述通讯线路分别与所对应多个评估对象进行通信连接，以采集所述评估对象的评估参量，通信采集模块采集的评估参量传送到评估运算模块进行评估运算，得到的评估结果再由通信服务器模块传送到评估主站。

通信采集模块可由具有更细致功能的子模块构成，例如该通信采集模块可包括61850客户端和SNMP Manager子程序模块及采集模块，61850客户端用于与评估对象即变电站内被监测二次设备上的IEC61850模块进行通信连接；而SNMP Manager子程序模块用于和交换机上SNMP Manager端口进行通信连接，以采集所对应评估对象的评估参量，并将采集的评估参量通过采集模块传送到评估运算模块。

评估参量是从二次设备上采集获得类物理量，如电流、电压模拟量，开入、开出开关量（数字量）等，各种评估参量由采集模块通过对应的61850客户端从二次设备上的IEC61850模块或SNMP Manager端口上获取，并将获取的各种评估参量传送给评估运算模块。

同样评估运算模块可根据更细致的评估功能由对应细致评估功能的子模块构成，例如评估运算模块可包括状态评估模块、评估子项模块、子项分值模块、对象评估模块和数据平台模块等子模块。其中状态评模块是对相关评估参量分别按不同状态的规则机理分别进行评估运算的模块，评估子项模块是对一组状态模块所得的评估值按一子项评估规则机理进行评估运算的模块，对象评估模块是针对一评估对象的一组评估子项的对应一组评估值按对象评估规则机理进行评估运算的对应模块。

例如针对变电站内的继电保护这一评估对象，采用表1中列出的一组共9个评估子项模块进行综合评判，该9个评估子项模块所对应的评估值按设定的对象评估规则机理进行评估运算。继电保护这一评估对象的评估规则机理是这样设定的：该评估对象的最优评估值为100，对应的每一评估子项的评估分值如表中所示。

序号	评估子项	评估分值
			1	运行环境	5
2	无故障时间	15
			3	家族性无故障时间	15
4	正确动作率（RCO）	15
			5	绝缘状况	10
6	装置状态信息	10
			7	装置过程层状态信息	10
8	通讯状况	10
			9	通道运行情况	10

而每一评估子项的评估值确定，是由对应的一组状态评估模块产生的状态评估值决定的。例如其中的“正确动作率（RCO）”这一评估子项，首先是从通信采集模块中获取站内的继电保护这一评估对象的“正确动作次数”、“装置总动作次数”、“同批次装置总动作次数” 及“同型号装置总动作次数”几个评估参量，再通过“保护装置本身正确动作率RCO1”、“保护装置同型号正确动作率RCO2”和“同批次正确动作率（RCO3）”三种状态模块得到的对应状态的评估值，最后通过三种状态模块的评估值并按子项评估规则机理进行评估运算得到正确动作率（RCO）这一评估子项的评估值，而三种状态模块的评估规则机理的评估运算分别如下：

1）保护装置本身正确动作率评估值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；

2）保护装置同型号正确动作率评估值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；

3）同批次正确动作率评估值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。

而子正确动作率（RCO）的子项评估是对上述3项状态评估的评估值进行按子项评估规则机理的综合评估运算，该子项评估规则机理是：正确动作率RCO＝（30%×RCO2＋70×%RCO3）×RCO1，最终可得到正确动作率（RCO）这一评估子项的评估值。假设，装置正确动作次数=4，装置总动作次数=5，同批次装置总动作次数=5，同型号装置总动作次数=6，则按上述状态评估规则机理进行运算分别得到对应的评估值：RCO1＝4/5*100%=0.8；RCO2＝4/5*100%=0.8；RCO3＝4/6*100%=0.67；则正确动作率的评估值RCO=（0.3*0.8+0.7*0.67）*0.8=0.5672。继电保护这一评估对象的正确动作率评估子项得分的规则机理是该项则是评估值与最优状态下估计分值的乘积，即为：0.5672*15 = 8.508.

对象评估的结果及全部的评估参量被存入数据平台模块并传送到评估主站，而该评估主站为设置于主站并设有主站评估运行程序的服务器，评估主站除接收评估子站上传的全部的评估参量和评价结果外，还提供在线监视、检修策略和高级应用的环境并支持评估流程管理等。

据此，上述系统的一个具体的工作流程如图2所示，通信采集模块2通过其上61850客户端和SNMP Manager子程序模块采集评估对象1各个评估对象的评估参量，并通过采集模块将采集的评估参量分别送入评估模块3中，评估模块3中若干组状态评估模块的每一态评估模块接收采集模块送入的对应一评估参量，每一组状态评估模块分别包含状态1、状态2、…状态n的n个状态评估模块，每一状态模块按设定的评估规则机理进行评估运算，得到对应的状态评估值，评估子项模块对一组状态评估模块的评估值进行设定评估规则机理的评估运算得到对应的评估子项的评估值，对象评估模块对每一评估子项进行该项的评估分值计算，计算是根据评估子项的评估值与该评估子项在对应最优状态的评估分值的乘积得到对应各评估子项的在线分值，最后各个评价子项结果送到评价方法程序模块中，评价方法程序模块将各个子项的评价结果进行综合，得评估对象总的评价结果，然后将评价结果及各个状态量一起送入数据平台模块4进行存储，数据平台模块4将评估对象的评估结果通过通信上送模块5上传到评估主站6，评估主站6根据收到的评估结果提醒检修人员对继电保护1这一评估对象进行检修维护等。

本发明不限于上述的实施例，在不脱离本发明原理方法的前提下，所做的等效替换都属于本申请权利要求所保护的范围。

Claims (10)

1.一种智能变电站二次设备在线评估系统,其特征在于：包括主站级评估层和变电站级评估层，所述主站级评估层包括评估主站，所述变电站级评估层包括若干分别设置在每一变电站内的评估子站和对应该评估子站的多个相关于二次设备的评估对象，每一评估子站通过三网合一交换机和通讯线路分别与对应的多个所述评估对象进行通信连接，以采集各评估对象的评估参量，主站通过通讯网络分别与若干评估子站进行通信连接，以获取各评估子站的评估结果和相关信息。

2.根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：所述子站为一嵌入式计算机，该计算机中包含通信采集模块、评估运算模块和通信服务器模块，通信采集模块通过所述通讯线路分别与所对应多个评估对象进行通信连接，以采集所述评估对象的评估参量，通信采集模块采集的评估参量传送到评估运算模块进行评估运算，得到的评估结果由通信服务器模块传送到评估主站。

3.根据权利要求2所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：评估运算模块包括

对应于评估对象一状态的相关评估参量按设定状态规则机理进行评估计算的状态模块，

对应于评估对象一评估子项的多个状态模块的评估值按设定评估子项规则机理进行子项评估计算的评估子项模块，

对应于一所述评估子项的按分值规则机理进行该评估子项分值计算的子项分值模块，

和对应于评估对象的多个评估子项的分值按对象综合规则机理进行对象评估计算的对象评估模块。

4.根据权利要求3所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：评估运算模块还包括数据平台模块，综合评估模块将对评价对象的评价结果及各模块状态量存入到该数据平台模块。

5.根据权利要求3所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：所述二次设备包括继电保护、合并单元、测控装置、智能终端、监控系统、对时系统、网络系统和交换机。

6.根据权利要求5所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：所述继电保护、合并单元、测控装置、智能终端、监控系统、对时系统和网络系统上分别设有IEC61850模块，并分别通过IEC61850模块与所述通信采集模块上的对应61850客户端通信连接；所述交换机上设有SNMP Manager接口，该SNMP Manager接口与所述通信采集模块上SNMP Manager子程序模块通信连接。

7.根据权利要求6所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：所述通信采集模块包括61850客户端和/或SNMP Manager子程序模块及采集模块，所述对应多个评估对象通过自身设置的IEC61850模块和/或SNMP Manager接口分别与通信采集模块的61850客户端或SNMP Manager子程序模块进行通信连接，以采集所对应评估对象的评估参量，并将采集的评估参量传送到评估运算模块。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：所述评估参量为从二次设备上采集的各类物理量。

9.根据权利要求8所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：所述各类物理量包括，电流、电压模拟量和开入、开出数字量。

10.根据权利要求1所述的一种智能变电站二次设备在线评估系统, 其特征在于：所述主站为设置有对应主站评估运行程序的服务器。