一种变电站远程在线监视及状态评估方法与流程

本发明属于电网通讯技术领域，尤其涉及一种变电站远程在线监视及状态评估方法。

背景技术：

变电站是电力传输的关键环节，而变压器和断路器又是变电站中最重要的设备，若变压器和断路器发生故障而不能及时准确诊断并加以控制，将会给电力系统和国民经济生产带来巨大的损失。

变压器最大的危害来自于短路冲击电流，具有隐蔽性强、破坏性大、发生率高等特点，电力系统发生故障时，由于断路器及相关自动装置存在固有的动作时间，故障点不可能零时刻切除，变压器难免受到短路电流的冲击，尤其是出口永久故障时，在短路冲击电流及随后重合闸后再次短路电流的连续冲击下，产生的电动力和热量对变压器动、热稳定性能的危害非常大，抗短路能力大幅受损且不可逆转，一旦受损程度达到一定程度带“病”运行，再次遭受短路电流冲击，甚至在正常铁磁谐振过电压的作用下，都可能造成内部绝缘击穿，危及电网安全。

而断路器最大的危害来自于开断电流。断路器的机械寿命是由其短路开断次数直接决定，正确掌握断路器开断电流、短路开断次数等相关指标，是科学检修和设备验收的关键。此外，电网运行方式预测下的断路器选型最核心的两个指标为极限短路分断能力和运行短路分断能力，分别表示的是断路器在分断线路最大的短路电流后是否需要维护/更换后具备继续承载额定电流的能力。估算线路的预期最大短路电流确定运行短路分断能力，最理想的断路器选型应该是极限短路分断能力和运行短路分断能力相等，这种情况适用性广，但制造成本高。受网架结构及运行方式的影响，电力系统的短路容量、断路器的开断电流变化较大，因缺乏长期有效的现场监测数据，断路器选型目前只能依赖理论进行保守估算，同实际运行情况存在一定差异，极易造成资源浪费。

在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中存在以下不足：

目前，对于变电站的变压器和断路器等设备的检修方式，主要依靠人工前往变电站的设备现场进行预防性试验、定期安全检查和事故后设备检修的手段，具有一定的盲目性和被动性，并且效率低，代价大，缺乏合理有效的设备检修优化指导方案。电网故障时，运行人员往往面临两难选择，一方面为了防止事故扩大应及时切除和隔离故障点，另一方面又不可轻率的停止设备运行。因此，对变电站进行精准的事故研判和预防措施，对保证电网的正常运行非常重要。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种变电站远程在线监视及状态评估方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种变电站远程在线监视及状态评估方法，所述方法包括：

数据监测：通过各个变电站的故障滤波器记录并采集同站位的变压器和断路器的监测数据；

数据采集：各个变电站的故障滤波器通过通讯服务器将监测数据发送并存储至存储服务器中；

状态评估：应用服务器通过局域网交换机提取监测数据及数据库服务器存储的关键数据，应用服务器通过对监测数据和关键数据进行比对分析，以确定变电站的状态；

状态发布：WEB服务器接收应用服务器确定的变电站的状态评估，并发布通知至变电站的工作人员。

基于上述变电站远程在线监视及状态评估方法，本发明

进一步地，所述变压器、断路器及故障滤波器构成监视子系统，所述监视子系统具有多个，所述多个监视子系统分别布置在相应的变电站内，所述变压器和所述断路器均向所述故障滤波器通信，所述故障滤波器通过所述变压器和所述断路器记录并采集监测数据。

更进一步地，所述监测数据包括变压器短路冲击电流、持续时间、冲击频次等，及断路器累计操作次数、累计短路开断次数、最大短路电流、开断电流、动稳定电流、热稳定电流、关合电流、合闸时间、分闸时间、燃弧时间。

进一步地，所述通讯服务器设置有多个，所述通讯服务器与所述故障滤波器一一对应设置，多个所述通信服务器和存储服务器构成采集子系统，所述多个通信服务器与各个所述监视子系统的故障滤波器及所述存储服务器均双向通信。

优选地，所述通信服务器采用双击冗余配置。

进一步地，所述局域网交换机、数据库服务器及应用服务器构成采集子系统，所述数据库服务器存储有关键数据，所述局域网交换机提取所述监测数据和所述关键数据并发送至所述应用服务器中，所述应用服务器对所述监测数据和所述关键数据进行比对分析，以确定变电站的状态。

进一步地，所述关键数据为所述断路器的额定参数和生命周期数据。

进一步地，所述WEB服务器构成发布子系统，所述应用服务器单向通信至所述WEB服务器。

更进一步地，所述采集子系统、评估子系统和发布子系统均布置在自动化通信机房内，所述采集子系统、评估子系统和发布子系统构成故障录波信息采集管理平台，所述故障录波信息采集管理平台与所述监视子系统进行双向远程通信交互。

优选地，所述应用服务器通过正向隔离装置单向与所述WEB服务器同步信息，所述WEB服务器通过短信平台或告警平台发布通知至变电站的工作人员。

本发明的有益效果是：

本发明的一种变电站远程在线监视及状态评估方法，通过各个变电站的故障滤波器记录并采集同站位的变压器和断路器的监测数据，并将监测数据发送并存储至存储服务器中，而应用服务器提取并分析比对监测数据及相应的关键数据，以确定变电站的状态，最后再通过WEB服务器接收应用服务器确定的变电站的状态评估，并发布通知至变电站的工作人员，这样就可以无现场施工，通过远程评估，确定变电站的设备状态，结束了之前人工多点、盲目巡查的方式，具有自动化程度高、效率高及反应快的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种变电站远程在线监视及状态评估方法的流程示意图。

图2为本发明实施例的一种变电站远程在线监视及状态评估系统的框架示意图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种变电站远程在线监视及状态评估方法。

图1为本发明实施例的一种变电站远程在线监视及状态评估方法的流程示意图。参见图1，本发明实施例的一种变电站远程在线监视及状态评估方法，包括

S1：数据监测：通过各个变电站的故障滤波器记录并采集同站位的变压器和断路器的监测数据；

S2：数据采集：各个变电站的故障滤波器通过通讯服务器将监测数据发送并存储至存储服务器中；

S3：状态评估：应用服务器通过局域网交换机提取监测数据及数据库服务器存储的关键数据，应用服务器通过对监测数据和关键数据进行比对分析，以确定变电站的状态；

S4：状态发布：WEB服务器接收应用服务器确定的变电站的状态评估，并发布通知至变电站的工作人员。

基于上述的一种变电站远程在线监视及状态评估方法，本发明可以建立一个在线监视及状态评估系统，图2为本发明实施例的一种变电站远程在线监视及状态评估系统的框架示意图，结合图2，本发明的在线监视及状态评估系统包括监视子系统1、采集子系统2、评估子系统3和发布子系统4，其中，监视子系统1具有多个，多个监视子系统1分别布置在相应的变电站内，采集子系统2、评估子系统3和发布子系统4均布置在自动化通信机房内，采集子系统2、评估子系统3和发布子系统4构成故障录波信息采集管理平台，故障录波信息采集管理平台与监视子系统1进行双向远程通信交互。

结合图1，本发明实施例的监视子系统1包括变压器1a、断路器1b及故障滤波器1c，其中，变压器1a和断路器1b均向故障滤波器1c通信，故障滤波器1c通过变压器1a和断路器1b记录并采集监测数据。

本发明实施例中的故障录波器1c是高压(110kV及以上)变电站必配设备，电网扰动和故障对断路器、变压器上的影响都能够通过故障录波器1c得到反映，包括电压量、电流量、开关位置、跳闸信号、冲击电流和开断电流等。

本发明实施例的断路器1b的核心指标是短路开断电流冲击次数及幅值大小，前者直接影响设备寿命，后者则关乎其选型同电网运行方式的匹配性及是否构成一次性报废。变压器1a核心指标是各侧冲击电流大小，而该指标可以通过断路器1b的动稳定、热稳定电流反映出来。开断电流、动稳定电流、热稳定电流等任何细微变化，又能准确的被变电站安置的故障录波器记录下来，归根结底，变压器1a冲击电流的监视可以分解为同步对一组断路器1b的监视。

因此，通过故障录波数据记录的相关电气量及辅助节点状态信息，可以直接提炼断路器1b的负荷电流、开断电流、动稳定电流、热稳定电流及持续时间、跳闸时刻、分闸时刻、固有分闸时间、燃弧时间、熄弧时间等，这些即是故障录波器1c所采集的监测数据。通过上述监测数据，进而可以统计累计开断次数、累计操作次数、累计最大开断电流、平均/极限分闸时间、燃弧时间、平均/极限固有分闸时间等重要信息。

本发明实施例中，每台故障录波器1c监视的模拟量通道数标配为64路，对应至少2台变压器1b，或10组断路器1a电流及相关电压量，变压器1b和断路器1a负荷的任何扰动都会触发监视其的录波器启动元件，进而记录扰动前后电压、电流及开关位置等信息，生成满足DL/T 553技术条件的标准格式文件并存储于故障录波器1c上位机。

本发明实施例中，部署于变电站的故障录波器1c灵敏反映变压器1a、断路器1b在故障和非故障状态下的相关数据，并转制成标准格式并在上位机就地存储。

结合图2，本发明实施例的采集子系统2包括多个通信服务器2a和存储服务器2b，多个通信服务器2a与各个监视子系统1的故障滤波器1c及存储服务器2b均双向通信，故障滤波器1c通过通讯服务器2a将故障滤波器1c采集的监测数据发送并存储至存储服务器2b中。

本发明实施例中，通信服务器2a可以采用双击冗余配置方式，以提升可靠性；且通讯服务器2a可以通过调度数据网远程采集故障录波器1c上位机的文件数据，并无损放置于本地的存储服务器2b中。

本发明实施例中，基于故障录波器有不同制造厂商、型号和通信规约差异，采集子系统2可以进行规约自适应，参照DL/T 667或DL/T 860标准执行，对于少数老旧型号、不满足规范的设备，可兼容其私有规约。

结合图2，本发明实施例中，评估子系统3包括数据库服务器3a、局域网交换机3b及应用服务器3c，数据库服务器3a存储有关键数据，局域网交换机3b提取监测数据和关键数据并发送至应用服务器3c中，应用服务器3c对监测数据和关键数据进行比对分析，以确定变电站的状态。

本发明实施例中，关键数据为断路器1b的额定参数和生命周期数据，应用服务器3c对监测数据进行推演，以确定设备寿命周期、绝缘强度、机械强度等性能指标，并和关键数据进行同步解构、分析和特征研判，以完成变压器1a和断路器1b设备的在线状态评估。

根据设备缺陷及检修时机，对应的设备状态评估分类为一般、严重和危急三档，指导内容从检修时间、检修类别、检修内容和整体决策四个方面开展，检修决策提供整体情况、状态量描述、诊断结果、原因分析及检修决策内容五项。

本发明实施例中，评估子系统3采用如下方式进行评估：

1、趋势评估法：特征库中，历史上相近的故障点发生后，断路器开断电流幅值、持续时间有增强迹象，动稳定电流有增大迹象、燃弧时间有延长迹象，可以认为设备所处的电网运行环境在没有显著恶化背景下，其开断能力，操作机构灵敏度能力下降，可优先安排检修。又如，动稳定电流有环比/同比增加趋势，开断次数超过额定次数80％并接近极限，可认为电网运行环境和设备自身状况有往不利方向发展趋势，应考虑更换断路器，或调整电网运行方式；

2、相似预测法：变压器出口故障的冲击电流幅值、持续时间、冲击频次等信息，与特征库中同型号、同故障点受冲击的变压器缺陷信息相吻合，则可据此判断该变压器发生同类缺陷的概率增大。另外，经统计，该型号断路器在某一段开断次数区间(如累计开断次数达10到15之间)开断时失败率占比较大，这期间若发生短路开断，应尽快安排检修。

结合图2，本发明实施例中，发布子系统4包括WEB服务器4a，应用服务器3c单向通信至WEB服务器4a，WEB服务器4a接收应用服务器3c确定的变电站的状态评估，并发布通知至变电站的工作人员。

本发明实施例中，应用服务器3c可以通过正向隔离装置4b单向与WEB服务器4a同步信息，以确保安全可靠。

本发明实施例中，WEB服务器4a可以通过短信平台5或告警平台6发布通知至变电站的工作人员，实现评估结果的多渠道接口实时发布，为设备隐患有效预控和电网安全稳定运行提供决策支持。

本发明实施例的变电站远程在线监视及状态评估方法通过故障录波器记录的数据，开展对变电站断路器和变压器的分析、统计、评估工作，从而取代人工前往现场抄记，杜绝过去长期发生的重抄、估抄、漏抄现象，改善现场抄记带来的数据分散、信息割裂等不利局面，性价比极高，其优点在于：

1、无现场施工，覆盖全网全部设备，大幅降低投资规模和建设周期，见效快；

2、自动化程度高，结束了之前人工多点、盲目巡查时代，发展为24小时不间断的多点集中状态监视，效率高，反应快；

3、检修决策准，改变了当前依靠人工经验判别的设备缺陷筛查机制，建立了多场景、跨专业协作的平台级科学评估体系，提高了检修时机、检修内容等指标精度，提升了决策效率；

4、维护简单，维护故障录波信息采集管理平台一套系统即可，不需要前往分布各地的厂站监控室及设备现场；

5、延伸了信息发布渠道，过去的检修信息需人工抄送和上报，易造成漏报、估报和重报，后期信息整理和统计手段缺失。本系统的集中评估机制，自动统计和归集设备信息及历史状态，支撑各种组合查询、归类统计和横向纵向比对分析，在线监视和评估结果可快速通过WEB、短信平台及告警平台发布，对过去同类业务进行了极大拓宽和升级，最大程度发挥了电力系统自动化优势。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。