基于多特征参量的电网设备寿命评估平台的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，自底向上包含基础服务模块、业务逻辑模块和前台展示模块，其中，基础服务器模块的通过数据接口和通用计算公式为上层提供数据支持并抽象简化了复杂的计算步骤；业务逻辑模块实现了三级评估和不良工况修正，并得出电网设备的一/二/三级健康指数、最终健康指数、剩余寿命和故障率；前台展示模块，为用户提供友好的操作界面。本发明通过多数据源的综合运用，通过一系列可灵活配置的评估模型，给出了电网设备的寿命情况，并实现了可视化展示。利用本发明，专业人员和开发人员可以根据实际需求进行寿命评估系统的快速开发部署和动态完善，从而为寿命评估工作的开展提供了很大的便利。
【专利说明】基于多特征参量的电网设备寿命评估平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，属于电力系统的电网设备状态评价与状态检修领域。
【背景技术】
[0002]随着电网设备运行年限的增加，设备的运行状态逐渐发生恶化，发生故障的概率逐步加大，从而对电网的整体运行安全造成较大的影响。二十一世纪以来，随着国民经济日益发展，电网建设不断加速，电网规模逐步扩大，其中一大部分电网设备已进入其寿命中期，预计未来数年内故障发生的概率将呈上升趋势。因此，开展电网设备寿命评估工作对于保障电网设备和电网整体运行安全具有重要的意义。
[0003]电网设备寿命评估工作目前一般由电网公司和高校合作开展，往往通过手工计算或MATLAB仿真方式实现，它存在以下几方面的问题:I)寿命评估理论和模型还处于逐步成熟和完善阶段，评估中用到大量特征参量，这些参量还在不断的调整和优化，从而给评估工作带来不便；2)评估工作自动化程度不高，大量数据需要依赖手工录入；3)评估工作一般针对某种特定设备，未形成能够兼容各种设备类型的通用评估机制；4)评估结果未进行全局可视化展示。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有电网设备寿命评估自动化程度低、灵活性差、展示效果不佳等问题，提供一种基于多特征参量的可扩展、配置灵活、用户友好、兼容多种电网设备的寿命分级评估平台。
[0005]本发明的具体技术方案如下:
基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，自底向上包含基础服务模块、业务逻辑模块和前台展示模块，
其中，基础服务器模块为业务逻辑模块提供数据接口，业务逻辑模块通过数据接口访问相应的数据库实时获取相关的基础数据，用以评估计算；所述基础服务器模块还集成了若干种通用计算公式供业务逻辑模块调用；
业务逻辑模块内搭建了电网设备一 / 二 /三级健康指数评估模块，三个健康指数评估模块依次综合利用从基础服务模块获取的基础数据，实现三级评估和不良工况修正，并得出电网设备的一 / 二 /三级健康指数、最终健康指数、剩余寿命和故障率；
前台展示模块为用户提供操作界面，并实现电网设备寿命结果的综合展示，操作界面包括地理视图展示操作页面、评估发起/查看操作页面、评估统计操作页面和参数配置操作页面。
[0006]前述的基础服务器模块为业务逻辑模块提供的数据接口包括:台账数据接口，运行数据接口，缺陷数据接口，气象数据接口，地理信息数据接口，检修试验数据接口和寿命评估数据读写接口 ；所述数据接口通过Webservice或JDBC的方式访问数据库。[0007]前述的数据库包括:PMS数据库，EMS数据库，气象数据库，在线监测数据库，带电检测数据库，地理信息数据库和寿命评估数据库；所述台账数据接口访问PMS数据库，从中获取台帐信息；所述运行数据接口访问在线监测数据库和EMS数据库，从中获取油色谱、直流偏磁、负荷、油温、铁芯电流历史和当前数据；所述缺陷数据接口访问PMS数据库，从中获取历史缺陷记录；所述气象数据接口访问气象数据库，从中获取温湿度及环境监测数据；所述地理信息数据接口访问地理信息数据库，从中获取地理信息、电网拓扑信息；所述检修试验数据接口访问带电检测数据库，从中获取红外、紫外、超声波试验数据；所述寿命评估数据读写接口访问寿命评估数据库，对设备评估结果中间结果和最终结果进行读写操作。
[0008]前述的基础服务器模块的通用计算公式包括运行负荷容量计算公式、预期运行寿命计算公式、极大/小型指标计算公式，初始老化系统计算公式，关联度矩阵计算公式。
[0009]前述的业务逻辑模块内的一级评估模块主要用于评估设备的环境、负荷和预期运行寿命；所述二级评估模块主要用于评估设备的运行参数量化值；所述三级评估模块主要评估设备各个部件的可靠性。
[0010]前述的业务逻辑模块还包含统计汇总模块和智能分析模块，用以支撑前台展示模块；所述统计汇总模块分别按照设备类型和设备电压等级，将不同种类设备的评估结果以饼图和柱状图进行展示；所述智能分析模块对半年内设备评估结果进行扫描，当发现以下情况时进行预警提示:
O同一个变电站内两个及以上设备的故障率>0.5或剩余寿命〈5年；
2)拓扑结构相邻的两个变电站两个及以上设备的故障率>0.5或剩余寿命〈5年。
[0011]前述的前台展示模块中，所述地理视图展示操作页面将地理信息系统数据与业务逻辑模块得到的电网设备寿命评估结果数据相融合，从而在电网架构上能够直观地观察设备的寿命情况；所述评估发起/查看页面通过省-> 市-> 县-> 变电站机构树选中电网设备后调用业务逻辑模块中的三级评估结果，依次进行评价，如果相关特征数据无法从数据库获得，由用户手动录入，完成当前等级评价后，自动进入下一级评价；评估统计操作页面将业务逻辑模块中的三级评估结果根据地市、电压等级、设备类型进行多维度展示；参数配置操作页面对专家权重、评估特征参量进行动态配置。
[0012]本发明的有益效果是，本发明综合应用PMS、EMS、带电检测、在线监测、气象和地理信息等多种数据源，运用三级寿命评估方法对电网设备进行评估，同时，提供了地理视图等可视化技术将评估结果进行形象展示。本发明可以支持变压器、断路器、电流互感器、电压互感器和避雷器等多种设备，具有高内聚、低耦合、灵活配置等特点，利用本发明，专业人员和开发人员可以根据实际需求进行寿命评估系统的快速开发部署和动态完善，从而为寿命评估工作的开展提供了很大的便利。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明所述的基于多特征参量的电网设备寿命评估平台结构示意图。【具体实施方式】
[0014]下面将结合附图和【具体实施方式】对本发明做更详细的说明。
[0015]参照图1所示，本发明的基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，自底向上包含基础服务模块、业务逻辑模块和前台展示模块，具体的，
基础服务模块:基础服务器模块为业务逻辑模块提供数据接口，通过数据接口访问相应的数据库，实时获取相关的数据，用于评估计算。数据接口包括:台账数据接口，运行数据接口，缺陷数据接口，气象数据接口，地理信息数据接口，检修试验数据接口和寿命评估数据读写接口。数据库包括PMS数据库，EMS数据库，气象数据库，在线监测数据库，带电检测数据库，地理信息数据库和寿命评估数据库；其中台账数据接口访问PMS数据库，从中获取台帐信息；运行数据接口访问在线监测数据库，从中获取油色谱、直流偏磁、铁芯电流等历史和当前数据；缺陷数据接口访问PMS数据库，从中获设备历史缺陷记录；气象数据接口访问气象数据库，从中获取温湿度及环境监测数据；地理信息数据接口访问地理信息数据库，从中获取地理信息、电网拓扑信息；检修试验数据接口访问带电检测数据库,从中获取红外、紫外、超声波试验数据；寿命评估数据读写接口访问寿命评估数据库，对设备评估结果中间结果和最终结果进行读写操作。各数据接口根据业务逻辑模块的要求从相应的数据库实时获取相关数据，并返回至业务逻辑模块用以评估计算。数据接口通过Webservice或JDBC的方式访问数据库，应充分考虑可扩展性。
[0016]由于寿命评估中用到大量复杂的模型和公式，而且大部分公式是可以复用的，因此基础服务器模块集成了运行负荷容量计算公式、预期运行寿命计算公式、极大/小型指标计算公式，初始老化系统计算公式，关联度矩阵计算公式等数十种通用计算公式供业务逻辑模块调用。
[0017]业务逻辑模块:业务逻辑模块内搭建了电网设备一 / 二 /三级健康指数评估模块，三个健康指数评估模块依次综合利用从基础服务模块获取的基础数据，实现三级评估和不良工况修正，并得出电网设备的一 / 二 /三级健康指数、最终健康指数、剩余寿命和故障率。三级评估方法在华北电力大学刘伟2008年硕士毕业论文《电力变压器健康状态评估与剩余寿命分析》中已有了全面的介绍。
[0018]业务逻辑模块提供了一个灵活的分级评估框架，开发人员可以根据具体需求对所需的特征参量进行配置和调整。一级评估主要关注设备的环境、负荷和预期运行寿命等因素；二级评估关注设备运行参数量化值；三级评估关注设备各个部件的可靠性。业务逻辑模块通过寿命评估数据读写接口将评估结果数据和中间数据存储至寿命评估数据库。需要说明的是，对于不同类型的设备，一级评估算法一般是通用的，二级评估和三级评估则因各个设备而异，以下简单举例说明:就二级评估而言，变压器的运行数据包含绝缘纸、绝缘油和预防性实验等(可进一步细分，如绝缘油又可分为油色谱、油质试验和油中糠醛等)，断路器的运行数据则包含机械特性、电气特性和绝缘特性等；对于三级评估，变压器包括本体、套管、冷却器系统等部件，断路器包括本体、断路器机构、并联电容器和合闸电阻等。不良工况修正可以根据需要进行取舍。
[0019]业务逻辑模块还包含统计汇总模块和智能分析模块，用以支撑前台展示模块。其中统计汇总模块分别按照设备类型和设备电压等级，将不同种类设备的评估结果以饼图和柱状图进行展示；智能分析模块对半年内设备评估结果进行扫描，当发现以下情况时进行预警提示:
O同一个变电站内两个及以上设备的故障率>0.5或剩余寿命〈5年；
2)拓扑结构相邻的两个变电站两个及以上设备(每个变电站至少含一个)的故障率>0.5或剩余寿命〈5年。
[0020]前台展示模块包含地理视图展示操作界面、评估发起/查看操作界面、评估统计操作界面和参数配置操作界面，为用户提供操作界面，并实现电网设备寿命结果的综合展示。地理视图展示页面将地理信息系统数据(GIS)与业务逻辑模块得到的电网设备寿命评估结果数据相融合，从而在电网架构上能够直观地观察设备的寿命情况，其中地理信息系统数据来源于地理信息数据库，包含基础地理底图与电网网架图，可选择不同电压等级电网网架图作为底图(500kV/220kV/110kV等)，同时将设备类型、寿命评估结果作为图层选项进行组合展示。评估发起/展示页面通过省_>市_>县_>变电站机构树选中电网设备后，调用业务逻辑模块中的三级评估结果，依次进行评价，如果相关特征数据(如负荷率、环境等级、老化系数、例行和诊断性实验数据)无法根据基础服务器模块内的数据库计算获得，由用户手动录入，完成当前等级评价后，自动进入下一级评价；评估统计页面将业务逻辑模块中的三级评估结果根据地市、电压等级、设备类型和评估结果等进行多维度展示；参数配置页面可以对专家权重、评估特征参量等参数进行动态配置，动态配置是指通过WEB页面编辑各类设备的专家权重、评估特征参量等值，便于专业人员根据实际需要灵活调整评估模型，从而获得更加准确的评估结果。具体方式是基于变电站的经纬度坐标，将变电站在地理信息系统上进行展示，当鼠标移动到变电站上方时，以悬浮框方式展示该变电站内所有设备最新的评估结果。
[0021]以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，其特征在于，自底向上包含基础服务模块、业务逻辑模块和前台展示模块， 其中，基础服务器模块为业务逻辑模块提供数据接口，业务逻辑模块通过数据接口访问相应的数据库实时获取相关的基础数据，用以评估计算；所述基础服务器模块还集成了若干种通用计算公式供业务逻辑模块调用； 业务逻辑模块内搭建了电网设备一 / 二 /三级健康指数评估模块，三个健康指数评估模块依次综合利用从基础服务模块获取的基础数据，实现三级评估和不良工况修正，并得出电网设备的一 / 二 /三级健康指数、最终健康指数、剩余寿命和故障率； 前台展示模块为用户提供操作界面，并实现电网设备寿命结果的综合展示，操作界面包括地理视图展示操作页面、评估发起/查看操作页面、评估统计操作页面和参数配置操作页面。
2.根据权利要求1所述的基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，其特征在于，所述基础服务器模块为业务逻辑模块提供的数据接口包括:台账数据接口，运行数据接口，缺陷数据接口，气象数据接口，地理信息数据接口，检修试验数据接口和寿命评估数据读写接口 ；所述数据接口通过Webservice或JDBC的方式访问数据库。
3.根据权利要求2所述的基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，其特征在于，所述数据库包括:PMS数据库，EMS数据库，气象数据库，在线监测数据库，带电检测数据库，地理信息数据库和寿命评估数据库；所述台账数据接口访问PMS数据库，从中获取台帐信息；所述运行数据接口访问在线监测数据库和EMS数据库，从中获取油色谱、直流偏磁、负荷、油温、铁芯电流历史和当前数据；所述缺陷数据接口访问PMS数据库，从中获取历史缺陷记录；所述气象数据接口访问气象数据库，从中获取温湿度及环境监测数据；所述地理信息数据接口访问地理信息数据库，从中获取地理信息、电网拓扑信息；所述检修试验数据接口访问带电检测数据库，从中获取红外、紫外、超声波试验数据；所述寿命评估数据读写接口访问寿命评估数据库，对设备评估结果中间结果和最终结果进行读写操作。
4.根据权利要求1所述的基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，其特征在于，所述基础服务器模块的通用计算公式包括运行负荷容量计算公式、预期运行寿命计算公式、极大/小型指标计算公式，初始老化系统计算公式，关联度矩阵计算公式。
5.根据权利要求1所述的基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，其特征在于，所述业务逻辑模块内的一级评估模块主要用于评估设备的环境、负荷和预期运行寿命；所述二级评估模块主要用于评估设备的运行参数量化值；所述三级评估模块主要评估设备各个部件的可靠性。
6.根据权利要求1所述的基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，其特征在于，所述业务逻辑模块还包含统计汇总模块和智能分析模块，用以支撑前台展示模块；所述统计汇总模块分别按照设备类型和设备电压等级，将不同种类设备的评估结果以饼图和柱状图进行展示；所述智能分析模块对半年内设备评估结果进行扫描，当发现以下情况时进行预警提示: O同一个变电站内两个及以上设备的故障率>0.5或剩余寿命〈5年； . 2)拓扑结构相邻的两个变电站两个及以上设备的故障率>0.5或剩余寿命〈5年。
7.根据权利要求1所述的基于多特征参量的电网设备寿命评估平台，其特征在于，所述前台展示模块中，所述地理视图展示操作页面将地理信息系统数据与业务逻辑模块得到的电网设备寿命评估结果数据相融合，从而在电网架构上能够直观地观察设备的寿命情况；所述评估发起/查看页面通过省-> 市-> 县-> 变电站机构树选中电网设备后调用业务逻辑模块中的三级评估结果，依次进行评价，如果相关特征数据无法从数据库获得，由用户手动录入，完成当前等级评 价后，自动进入下一级评价；评估统计操作页面将业务逻辑模块中的三级评估结果根据地市、电压等级、设备类型进行多维度展示；参数配置操作页面对专家权重、评估特征参量进行动态配置。
【文档编号】G06F19/00GK103995967SQ201410213203
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】陈锦铭, 李斌, 郭雅娟, 胡成博, 黄伟, 陶风波, 薄斌, 聂国际, 崔高颖, 姜海涛 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 江苏省电力公司