节能电力设备的标准数字化故障预警方法、装置及系统与流程

本发明属于电力设备管理技术，尤其涉及一种节能电力设备的标准数字化故障预警方法、装置及系统。

背景技术：

1、节能环保电力设备指在发电、传输和使用电能的过程中，采用高效低能耗技术的设备，以减少对环境的影响并提高能源利用效率。节能方式已覆盖发、输、变、配、用全产业链，节能方式的驱动因素在很大程度上决定下游需求的释放，例如变压器、高效电机、变频器。

2、以变频器为例，变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成，随着自动化和电力电子技术的发展，变频器成为电机调速节能的关键设备，改变了普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无需任何改动的情况下就可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗，达到系统高效运行的目的。

3、随着数据分析和智能化管理的发展，在日常应用中需要对节能电力设备数字化管理，避免设备出现故障影响工厂效率，但是现有的监测管理办法仍有不足，不能基于设备的参数进行监测分析，此外没有考虑设备所处区域的环境因素，分析结果存在局限性。

技术实现思路

1、基于此，本发明提供一种节能电力设备的标准数字化故障预警方法、装置及系统，结合设备的运行参数和环境参数，以综合评估变频器的故障风险，至少克服以上现有技术的缺陷。

2、第一方面，本发明提供一种节能电力设备的标准数字化故障预警方法，包括：

3、获取设备在监测时间段内的运行参数和环境参数，其中运行参数包括设备的输出频率和振动参数，环境参数包括设备所处区域的温度和湿度；

4、根据运行参数计算设备的运行预警评估指数，和，根据环境参数计算设备的环境预警评估指数；

5、对运行预警评估指数和环境预警评估指数加权计算得到设备的预警等级评估指数；

6、预警等级评估指数低于第一阈值时，根据同一厂区内各设备的预警等级评估指数计算厂区预警评估指数，从设定分级标准中确定与厂区预警评估指数匹配的等级作为厂区在监测时间段内的预警等级。

7、进一步地，根据运行参数计算运行预警评估指数包括：

8、根据输出频率绘制频率趋势线和频率阈值线，频率趋势线上的点表示设备在监测时间段内各时刻的输出频率；

9、根据频率趋势线和频率阈值线计算频率预警评估指数；

10、采集设备各次振动的分贝值，并计算设备的总振动时长；

11、根据设备的总振动时长和各次振动的分贝值计算振动预警评估指数；

12、根据频率预警评估指数和振动预警评估指数计算运行预警评估指数。

13、进一步地，根据频率趋势线和频率阈值线计算频率预警评估指数包括：

14、把监测时间段分为若干子时间段，获取各子时间段内频率趋势线位于频率阈值线以上的曲线线段和频率阈值线构成的闭合图域；

15、计算各子时间段内闭合图域的总面积及其对应的总时长，以及各子时间段内闭合图域的数量；

16、计算各子时间段内最高频率值和最低频率值之间的频率差；

17、根据各子时间段内闭合图域的总面积及其对应的总时长、闭合图域的数量和所述频率差计算各子时间段的频率趋势警值，根据各子时间段的频率趋势警值计算设备在监测时间段的频率累加值；

18、统计警值超出值对应的子时间段数量在子时间段总数量中的占比，并计算各警值超出值的超出值均值，警值超出值为超出第二阈值的频率趋势警值；

19、根据所述占比、超出值均值和频率累加值计算频率预警评估指数。

20、进一步地，计算设备的总振动时长包括：

21、计算监测时间段内相邻两次振动的间隔时长；

22、计算小于第三阈值的间隔时长的总和作为所述总振动时长。

23、进一步地，根据设备的总振动时长和各次振动的分贝值计算振动预警评估指数包括：

24、标签高于第四阈值的分贝值为高分贝值，低于第四阈值的分贝值为低分贝值，计算高分贝值的均值和低分贝值的均值得到高分贝均值和低分贝均值；

25、分别统计高分贝值和低分贝值的数量，得到高分贝数量和低分贝数量；

26、根据下式计算设备的振动影响值

27、

28、其中，fmi表示振动影响值，fai表示高分贝均值，fbi表示低分贝均值，fci表示高分贝数量，fdi表示低分贝数量，c1、c2、c3和c4分别表示高分贝均值fai、高分贝数量fci、低分贝均值fbi和低分贝数量fdi的权重因子，下标i表示设备标识；

29、根据总振动时长和振动影响值计算振动预警评估指数。

30、进一步地，根据频率预警评估指数和振动预警评估指数计算运行预警评估指数包括：

31、如下式计算运行预警评估指数

32、

33、其中，yxpi表示运行预警评估指数，plyi表示频率预警评估指数，phsi表示振动预警评估指数，df1和df2分别表示频率预警评估指数plyi和振动预警评估指数phsi的权重因子，α表示设定修正因子，下标i表示设备标识。

34、进一步地，根据环境参数计算环境预警评估指数包括：

35、获取监测时间段内设备所处区域的温度和湿度；

36、按下式计算环境预警评估指数

37、

38、其中，hjpi表示环境预警评估指数，wai表示温度，wai最适表示温度最适值，δwai表示温度wai和温度最适值wai最适的允许差值，wbi表示湿度，wbi最适表示湿度最适值，δwbi表示湿度wbi和湿度最适值wbi最适的允许差值，ds1和ds2分别表示温度和湿度的权重因子，下标i表示设备标识。

39、进一步地，对运行预警评估指数和环境预警评估指数加权计算预警等级评估指数包括：

40、如下式计算预警等级评估指数

41、

42、其中，ydji表示预警等级评估指数，yxpi表示运行预警评估参数，yxpi阈值表示运行预警指数阈值，hjpi表示环境预警评估参数，hjpi阈值表示环境预警指数阈值，iu1和iu2分别表示运行预警评估指数和环境预警评估指数的权重因子，下标i表示设备标识。

43、进一步地，根据同一厂区内各设备的预警等级评估指数计算厂区预警评估指数包括：

44、如下式计算厂区预警评估指数

45、

46、其中，cqp表示厂区预警评估指数，ydji表示第i个设备的预警等级评估指数，ydji阈值表示第i个设备的预警等级阈值，gti表示第i个设备的预警等级评估指数的权重因子，k表示同一厂区内设备的数量。

47、进一步地，上述标准数字化故障预警方法还包括：

48、把预警等级评估指数高于第一阈值的设备的位置信息及其预警等级评估指数发送至工效值满足设定条件的管理人员，其中，所述工效值根据管理人员与设备的物理距离，和/或，管理人员的工作时间计算得到。

49、进一步地，工效值的计算有如下表达式：

50、gx＝lc×re1+gc×re2

51、其中，gx表示管理人员的工效值，lc表示管理人员与设备的物理距离，gc表示管理人员的工作时长，re1和re2分别表示物理距离lc和工作时长gc的权重因子。

52、第二方面，本发明提供一种节能电力设备的标准数字化故障预警装置，包括：

53、参数获取单元，用于获取设备在监测时间段内的运行参数和环境参数，其中运行参数包括设备的输出频率和振动参数，环境参数包括设备所处区域的温度和湿度；

54、运行分析单元，用于根据输出频率和振动次数计算设备的运行预警评估指数；

55、区域分析单元，用于根据环境参数计算设备的环境预警评估指数；

56、综合预警单元，用于对运行预警评估指数和环境预警评估指数加权计算设备的预警等级评估指数，预警等级评估指数低于第一阈值时，根据同一厂区内各设备的预警等级评估指数计算厂区预警评估指数，从设定分级标准中确定与厂区预警评估指数匹配的等级作为厂区在监测时间段内的预警等级。

57、第三方面，本发明还提供一种标准数字化故障预警系统，包括存储有计算机可执行指令的存储器和处理器，当计算机可执行指令被所述处理器执行时使得该设备执行第一方面提供的标准数字化故障预警方法的各个步骤。

58、第四方面，本发明提供一种可读存储介质，存储有计算机可执行程序，当该程序被执行时可实现第一方面提供的标准数字化故障预警方法的各个步骤。

59、从以上技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

60、本发明提供了一种节能电力设备的标准数字化故障预警方法、装置及系统，其中的故障预警方法在预警分析时综合了设备的运行参数和环境参数，其中设备的运行参数主要包括设备的输出频率和振动参数，环境参数主要考虑设备所处区域的温度和湿度，根据运行参数和环境参数分别计算得到运行预警评估指数和环境预警评估指数，进而根据预警评估指数和环境预警评估指数加权计算得到设备的预警等级评估指数；本发明提供的故障预警方法综合考虑了设备的运行参数和环境参数，提高了故障预警分析的全面性和准确性；根据预警等级评估指数确定可能发生故障而需要处理的设备，以及厂区的预警等级，有助于提高对厂区内设备故障的处理速度。