一种用于对变电设备状态监测装置进行评价的方法及系统与流程

本发明涉及电力故障诊断
技术领域：
，并且更具体地，涉及一种用于对变电设备状态监测装置进行评价的方法及系统。
背景技术：
：随着电力工业的不断自我完善和发展，对变电设备可靠性和安全性提出了更高的要求。由于变电设备在运行中经受电的、热的、机械的负荷作用，以及自然环境的影响，长期工作会引起老化、疲劳和磨损，以至性能逐渐下降，可靠性逐渐降低。目前变电设备在线监测装置出现一些不规范问题与已安装设备的老化或性能下降，如何规范变电站状态监测系统的评价指标体系结构以及状态监测装置的长期带电考核措施等问题显得迫在眉睫。对变电设备状态监测装置长期带电考核评估技术研究直接关系到变电设备监测装置能否真正地保障电力设备的长期稳定运行。保障电网运行的电力设备状态监测装置功能完好，可以满足生产要求成为选择状态监测装置和监督其质量的条件之一，这就需要相应的检测试验针对状态监测装置本身性能质量把关。因此，对变电设备状态监测装置进行长期的带电考核技术的研究是非常必要的。目前对变电设备在线监测装置考核只停留在了检验规范和检验标准上，而且只是短期的考核，并不是长期带电的考核，再加上检验规范和标准并没有称为一个完整的体系，因此建立一个变电设备状态监测装置考核评价体系是极为有意义的。技术实现要素：本发明提供了一种用于对变电设备状态监测装置进行评价的方法及系统，以解决对变电设备状态监测装置的进行评价的问题。为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种用于对变电设备状态监测装置进行评价的方法，所述方法包括：根据变电设备状态监测装置的体系结构确定评价指标；获取所述评价指标对应的监测数据；根据所述评价指标对应的监测数据计算所述评价指标的权重值；以及根据所述评价指标的权重值利用预设的评价模型对变电设备状态监测装置进行评价。根据本发明的另一个方面，提供了一种用于对变电设备状态监测装置进行评价的系统，所述系统包括：评价指标确定单元，根据变电设备状态监测装置的体系结构确定评价指标；监测数据获取单元，获取所述评价指标对应的监测数据；权重值计算单元，根据所述评价指标对应的监测数据计算所述评价指标的权重值；以及评价单元，根据所述评价指标的权重值利用预设的评价模型对变电设备状态监测装置进行评价。本发明的有益效果在于：本发明的技术方案根据变电设备状态监测装置的体系结构确定评价指标，并获取评价指标对应的监测数据，计算评价指标的权重值，最后根据预设的评价模型对变电设备状态监测装置进行评价，利用所述评价模型有效地解决了监测装置的多级评价指标带来的评价不准确问题，提高了有效性与准确性。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：图1为根据本发明实施方式的用于对变电设备状态监测装置进行评价的方法100的流程图；图2为根据本发明实施方式的变电站状态监测装置的体系结构200的示意图；图3为根据本发明实施方式建立的变电设备状态监测装置评价指标体系a的示意图；图4为根据本发明实施方式的根据预设的评价模型对变电设备状态监测装置进行评价的方法400的流程图；以及图5为根据本发明实施方式的用于对变电设备状态监测装置进行评价的系统500的结构示意图。具体实施方式现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属
技术领域：
的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
技术领域：
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图1为根据本发明实施方式的用于对变电设备状态监测装置进行评价的方法100的流程图。如图1所示，所述评价的方法100用于对变电设备状态监测装置进行评价。本发明根据变电设备状态监测装置的体系结构确定评价指标，计算评价指标的权重值，最后根据预设的评价模型利用多级可拓原理对变电设备状态监测装置进行评价。所述用于对变电设备状态监测装置进行评价的方法100从步骤101处开始，在步骤101根据变电设备状态监测装置的体系结构确定评价指标。优选地，其中所述体系结构包括：状态信息感知模块、状态信息传输与处理模块、状态信息监测与分析模块、系统执行模块或故障预警模块。图2为根据本发明实施方式的变电站状态监测装置的体系结构200的示意图。如图2所示，在本发明的实施方式中，所述变电站状态监测装置的体系结构200包括：状态信息感知模块201、状态信息传输与处理模块202、状态信息监测与分析模块203、系统执行模块204或故障预警模块205。优选地，其中所述评价指标包括：信息采集能力、信息处理与传输能力、系统检测与执行能力、资源保存于共享能力、综合技术能力、智能化与可靠性水平或安全与保护能力。优选地，其中所述信息采集能力，包括：信息采集速度、信息采集量或信息采集精度；所述信息处理与传输能力，包括：通信复杂度、信息传输能力或信息抗干扰能力；所述系统监测与执行能力，包括：信息监测能力、报警能力或执行广度与速度；所述资源保存与共享能力，包括：数据提取能力、数据保存能力或数据安全性；所述综合技术能力，包括：机械性能、电磁兼容能力或环境适应能力；所述智能化与可靠性水平，包括：人员依赖性、系统可扩展性或系统可靠性；以及所述安全与保护能力，包括：绝缘性能、外壳防护性能或电磁辐射能力。或或绝缘性能、外壳防护性能或电磁辐射能在本发明的实施方式中，为了便于分析，根据所述评价指标建立了变电设备状态监测装置评价指标体系a。图3为根据本发明实施方式建立的变电设备状态监测装置评价指标体系a的示意图。如图3所示，在本发明的实施方式中，利用层次分析法对变电设备状态监测装置评价指标体系a进行建立，变电设备状态监测装置总体性能评价为目标层，准则层包括信息采集能力a1、信息处理与传输能力a2、系统监测与执行能力a3、资源保存与共享能力a4、综合技术能力a5、智能化与可靠性水平a6和安全与保护能力a7共7个指标。其中，信息采集能力a1包括：采集速度a11、信息采集量a12和信息采集精度a13；信息处理与传输能力a2包括：通信复杂度a21、信息传输能力a22和信息抗干扰能力a23；系统监测与执行能力a3包括信息监测能力a31、报警能力a32和执行广度与速度a33；资源保存与共享能力a4包括：数据提取能力a41、数据保存能力a42和数据安全性a43；综合技术能力a5包括：机械性能a51、电磁兼容能力a52和环境适应能力a53；智能化与可靠性水平a6包括：人员依赖性a61、系统可扩展性a62和系统可靠性a63；以及安全与保护能力a7包括：绝缘性能a71、外壳防护性能a72和电磁辐射能力a73。优选地，在步骤102获取所述评价指标对应的监测数据。信息采集能力包含传感器的采集速度、采集精度以及信息采集量这三个指标，可由传感器出产说明书中查阅，其中，采集速度由变电设备在线监测装置所使用的传感器所决定，即传感器每秒采集的数据量。采集精度指测量的结果相对于被测量真值的偏离程度。信息采集量，即传感器采集的信息种类，例如温度、超声波信号和振动信号。信息处理与传输能力包含着信息传输速度、信息传输复杂度和信息学抗干扰能力三个指标。其中，通信复杂度，即变电设备在线监测装置的信息传输的复杂程度，复杂度取值为0～1,值越高代表越不复杂。信息传输能力一般由数据传输速率所决定，数据传输速率，指描述数据传输系统的重要技术指标之一，在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的比特数。信息抗干扰能力一般检测其信噪比，指一个信号处理系统中信号与噪声的比例，本发明中信噪比指软件与硬件降噪后的效果的降噪性能的信噪比。信噪比(snr)计算公式为：其中，f(n)为原始输入信号，s(n)为输出的信号，n为信号数据长度。系统监测与执行能力，包括：信息监测能力、报警能力和执行广度与速度。其中，信息监测能力是针对监测主机的监测能力的考核，进行通电性试验，根据《变电设备在线监测装置检验规范》应该对考核对象进行通电一天，并实时记录数据，要求在一天内其数据检测稳定无误，并且系统的各个性能并无损坏。报警能力一般由装置误报率进行描述，其中误报次数与总报警次数比值即为装置误报率。执行广度与速度一般是对装置的反应速度进行考核，通过查看主机cpu反应速度进行查看。资源保存与共享能力，包括：数据提取能力、数据保存能力和数据安全性。其中，数据提取速度，即数据调用所需时间。数据保存容量，即数据库的容量大小。数据共享率，由专家进行评估，取值范围为0～1，值越大则共享率越高。综合技术能力，包括：机械性能、电磁兼容能力和环境适应能力。其中，机械性能的考核，需要对装置进行振动试验测试。在本发明的实施方式中，主要是确定变电设备在线检测装置经受规定严酷度正弦振动的能力；确定试件的机械薄弱环节或特性降低情况，包括振动响应试验和振动耐久试验。试验时进行振动试验的系统，选用的东菱科技的es-10-240电动振动试验系统。装置应能够承受gb/t6587中组别为ⅲ的振动试验。根据gb/t6587仪器振动试验进行试验，如表1所示。试验应满足如下两个要求：一是对被测试设备进行初步检查，构建应无损坏，电气部件无脱落等现象，二是试验结束后，应对仪器进行性能测试，并符合产品标准的要求。对于电磁兼容能力，变电设备状态监测装置电磁兼容性能考核所需进行以下几个项目,严格按照变电设备在线监测装置检验规范进行，试验项目为：静电放电抗扰度试验、射频场感应的传导骚扰抗扰度试验、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验、浪涌冲击抗扰度试验、射频电磁场辐射抗扰度试验、工频磁场抗扰度试验、脉冲磁场抗扰度试验、阻尼振荡磁场抗扰度试验和电压暂降与短时中断抗扰度试验。表1仪器振动试验分组智能化与可靠性水平，包括：人员依赖性、系统可扩展性和系统可靠性，主要有专家评分进行考核。安全与保护能力，包括：绝缘性能、外壳防护性能或电磁辐射能力，含着各种绝缘性能测试中得到的绝缘性能参数来描述绝缘性能的好坏，从而描述装置的安全与保护能力。其中，绝缘性能，主要测量装置的绝缘电阻，绝缘电阻一般由绝缘电阻测试仪进行检测。在正常大气条件下，监测装置各独立电路与外露的可导电部分之间，以及各独立电路之间，绝缘电阻的要求如表2所示。表2绝缘电阻的要求外壳防护性能需要进行防尘与防水试验，确保装置在潮湿与污染严重的环境下正常的运行。测试项目有防尘试验和防水试验。对于防尘试验，通过在沙尘试验箱中对试品施加符合gb4208中规定的严酷等级为ip5x级的粉尘环境，考察试品对防止固体异物进入的防护等级。放置于沙尘箱中，开盖检查产品内部无灰尘进入，若有些许不影响产品性能也能判定负荷标准要求。密封防护性能试验中的防尘试验，选用sc-026沙尘试验箱。对于防水试验主要用于考核装置外壳、密封件在水试验后，在试验期间是否能保证该设备及元器件良好的工作性能及技术状态，同时产品在运输过程或使用中可能受到侵水的影响，为产品技术标准提供引用依据。适用以自然条件为基础所进行的人工淋雨试验，不带有强风速的降雨，不考虑试件的高温及雨水温度温差所引进的大量进水。外壳防护能力须满足外壳防护等级ip55等级，ip55等级要求为：防尘满足ip5x要求，不能完全防止尘埃进入，但进入量不能达到妨碍设备正常工作得程度；防水满足ipx5要求，任何方向喷水无有害影响。电磁辐射能力，一般是装置对人体以及对周围装置的损害程度，由相关专家进行评判得取数据。在本发明的实施方式中，将评价指标分为定量评价指标和定性评价指标，并对所述定量评价指标进行统一化处理，将不同量纲的定量指标数据转化为统一的无量纲量化定量指标数据。优选地，其中所述对所述定量评价指标进行统一化处理，将不同量纲的定量指标数据转化为统一的无量纲量化定量指标数据包括：以优劣度计算公式将不同量纲的定量指标数据转化为统一的无量纲量化定量指标数据，计算公式为：其中，hi为第i个定量评价指标的优劣程度，xn为第i个定量评价指标的第n个定量评价指标数据，xbest为第i个定量评价指标的定量评价指标数据中的最大值，xworst为第i个定量评价指标的定量评价指标数据中的最小值。优劣度数值均在[0,1]之间，优劣度hi的值越大，即越接近1，则代表装置的性能越好；反之，优劣度值hi越趋近于0，则代表装置的性能越差。当三级指标中存在多个指标时，取多个指标的均值作为三级指标的优劣程度。在本发明的实施方式中，将各个评价指标转化为数学化模型，变电设备状态监测装置性能为总目标层，a1、a2、a3、a4、a5、a6和a7为二级指标，aij为三级指标，其中i＝1,2…7，j＝1,2,3。由于在评价过程中，各个性能指标的考核参数过多，将指标分为定性指标与定量指标两种类型，其中a11、a12、a13、a22、a23、a32和a42为定量指标，其余为定性指标。定性指标主要由专家根据指标的考核测试结果进行打分形式进行评价。优选地，在步骤103根据所述评价指标对应的监测数据计算所述定评价指标的权重值。优选地，其中所述计算所述定量评价指标和定性评价指标的权重值包括：根据各评价指标之间的层次关系建立层次结构；构建同一层次下的评价指标元素的判断矩阵，其中，在构建同一层次下的评价指标元素的判断矩阵时，根据评价对象的评价集x(xi∈x,i＝1,2,3…)，同一层次下不同评价指标之间的相对重要度描述xij采取下表的取值方法，即九标度法，如表3所示，从而得到相关指标集对应的判断矩阵a，然后，对所述判断矩阵求解最大特征根对应的特征向量并进行归一化处理，得到各评价指标的权重ω；最后，计算一致性指标c.i.(comsistencyindex)和一致性比率c.r(comsistencyrate)，检验所述判断矩阵的一致性。一致性指标和一致性比率的计算公式分别为：其中，λmax为最大特征根，n为矩阵阶数，r.i.为平均随机一致性指标，数值可以查表得到。一致性比率小于0.1，则说明判断矩阵一致性检验合格，反之，检验不合格，重新建立判断矩阵。表3九标度法优选地，在步骤104根据所述评价指标的权重值利用预设的评价模型对变电设备状态监测装置进行评价。根据获取的各评价指标对应的监测数据输入到评价模型，对变电设备状态监测装置进行评价。在本发明的实施方式中，将情感客观过滤定性指标处理方法、改进层次分析法以及多级可拓法相结合组成了变电设备状态监测装置评价模型，有效地解决了监测装置的多级指标带来的评价问题。在多级可拓在传统的可拓方法上进行了改进，将指标权重与关联度相结合，得到每层指标与上一层指标的关联度，最后根据最大隶属原则进行确定最终评价对象。图4为根据本发明实施方式的根据预设的评价模型对变电设备状态监测装置进行评价的方法400的流程图。如图4所示，所述方法400从步骤401处开始，在步骤401根据评价指标确定评价物元。假设被评价的对象具有n个考核指标，即为c1,c2,c3,…,cn，根据物元可拓的定义，设定被评价对象的物元模型为：其中，u表示被评价对象所属的评价等级，vk为指标所允许的取值范围。优选地，在步骤402确定经典域和节域。待评价对象的所有指标都划分了j个等级(j＝1,2,3,…,m)，根据定性与定量相结合的评价物元模型进行设定：其中，rj表示对应评价等级下的物元模型，uj表示相对应评价等级下的评价效果，vk＝<ajk,bjk>表示第j级中的第k个指标的取值范围。节域，定义为在评价物元模型下，各个指标优劣度的取值范围，计算公式为：其中，rp表示待评价节域，up为全体评价等级，vpk对应物元模型下的指标取值。优选地，在步骤403根据多级可拓评价模型原理建立关联度函数，并计算关联度。计算评价对象与物元的关联度，避免了主观情感的判断联系，关联度计算公式为：其中，ρ表示vk在vpk的接近度，若ρ大于等于零，则vk不在vpk区间内；若ρ小于等于零，则vk在vpk区间内，值得大小表示接近程度不同。评价物元的第k个指标ck关于第j等级的关联度计算公式为：优选地，在步骤404根据所述关联度和权重值进行多级可拓评价，得到评价等级结果。利用前面所述的计算权重的方法所计算得到的权重，计算综合关联度ki(u)：即二级指标和待评价对象(总目标)与第j个评价等级的关联度。令根据最大隶属原则可以得出二级指标与待评价对象的综合评价等级为j级。优选地，在步骤405对所述评价等级结果进行分析。在本发明的实施方式中，为了对变电设备状态监测装置性能进行一个评价，将变电设备状态监测装置性能评价分为1～4级，分别对应u1、u2、u3和u4，这四个等级分别表示变电设备状态监测装置性能的好坏。具体性能等级分析结果如表4所示。表4性能分级装置性能等级装置性能状态1级装置性能为优，性能优越2级装置性能为良，性能较好3级装置性能较差4级装置性能完全不合格，无法正常图5为根据本发明实施方式的用于对变电设备状态监测装置进行评价的系统500的结构示意图。如图5所示，所述用于对变电设备状态监测装置进行评价的系统500的包括：评价指标确定单元501、监测数据获取单元502、权重值计算单元503和评价单元504。优选地，在评价指标确定单元501根据变电设备状态监测装置的体系结构确定评价指标，其中所述评价指标包括：信息采集能力、信息处理与传输能力、系统检测与执行能力、资源保存于共享能力、综合技术能力、智能化与可靠性水平或安全与保护能力。优选地，其中所述体系结构包括：状态信息感知模块、状态信息传输与处理模块、状态信息监测与分析模块、系统执行模块或故障预警模块。优选地，其中所述评价指标包括：信息采集能力，包括：信息采集速度、信息采集量或信息采集精度；信息处理与传输能力，包括：通信复杂度、信息传输能力或信息抗干扰能力；系统监测与执行能力，包括：信息监测能力、报警能力或执行广度与速度；资源保存与共享能力，包括：数据提取能力、数据保存能力或数据安全性；综合技术能力，包括：机械性能、电磁兼容能力或环境适应能力；智能化与可靠性水平，包括：人员依赖性、系统可扩展性或系统可靠性；以及安全保护能力，包括：绝缘性能、外壳防护性能或电磁辐射能力。优选地，在数据获取单元502获取所述评价指标对应的监测数据。优选地，所述系统还包括统一化处理单元用于用于在所述根据所述评价指标对应的监测数据计算所述评价指标的权重值前，将评价指标分为定量评价指标和定性评价指标，并对所述定量评价指标进行统一化处理，将不同量纲的定量指标数据转化为统一的无量纲量化定量指标数据。优选地，其中在所述统一化处理单元具体用于：以优劣度计算公式将不同量纲的定量指标数据转化为统一的无量纲量化定量指标数据，计算公式为：其中，hi为第i个定量评价指标的优劣程度，xn为第i个定量评价指标的第n个定量评价指标数据，xbest为第i个定量评价指标的定量评价指标数据中的最大值，xworst为第i个定量评价指标的定量评价指标数据中的最小值。优劣度数值均在[0,1]之间，优劣度hi的值越大，即越接近1，则代表装置的性能越好；反之，优劣度值hi越趋近于0，则代表装置的性能越差。优选地，在权重值计算单元503根据所述评价指标对应的监测数据计算所述评价指标的权重值。优选地，其中在所述权重值计算单元503根据所述评价指标对应的监测数据计算所述评价指标的权重值包括：根据各评价指标之间的层次关系建立层次结构；构建同一层次下的评价指标元素的判断矩阵；以及对所述判断矩阵求解最大特征根对应的特征向量并进行归一化处理，得到各评价指标的权重值。优选地，其中所述系统还包括：一致性计算单元，用于根据所述评价指标对应的监测数据计算所述评价指标的权重值后，计算一致性指标和一致性比率，检验所述判断矩阵的一致性，其中一致性比率小于0.1，则说明判断矩阵一致性检验合格，反之，检验不合格，重新建立判断矩阵。优选地，在评价单元504根据所述评价指标的权重值利用预设的评价模型对变电设备状态监测装置进行评价。优选地，其中所述评价单元504具体用于：根据评价指标确定评价物元；确定经典域和节域；根据多级可拓评价模型原理建立关联度函数，并计算关联度；以及根据所述关联度和权重值进行多级可拓评价，得到评价等级结果。优选地，所述系统还包括：分析单元，用于根据所述评价指标的权重值利用预设的评价模型对变电设备状态监测装置进行评价后，对所述评价等级结果进行分析。本发明的实施例的用于对变电设备状态监测装置进行评价的系统500与本发明的另一个实施例的用于对变电设备状态监测装置进行评价的方法方法100相对应，在此不再赘述。已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在
技术领域：
的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。当前第1页12