基于电气信息的设备性能评价系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于电气信息的设备性能评价系统及方法。它充分挖掘现有SCADA系统电气量测信息，通过电气量组合成的性能指标达到对元件性能的有效反映。综合运用随机过程理论，实现了电网元件性能的实时动态评估。它采用C/S架构包括基础数据层、元件性能评估平台和分析应用层；其中，基础数据层为系统实现其功能提供基础的数据平台；元件性能评估平台在广义电网拓扑划分的基础上，实现变电站和输电线路运行性能评估；分析应用层在元件性能评估平台的基础上，根据元件性能评估结果，及时发现性能劣化元件，作为执行人员进行电气设备检修的参考。

主权项

1.一种基于电气信息的设备性能评价系统的评价方法，所述基于电气信息的设备性能评价系统，采用C/S架构包括基础数据层、元件性能评估平台和分析应用层；其中， 基础数据层为系统提供基础数据的平台； 元件性能评估平台完成对输电元件运行性能评估； 分析应用层根据元件评价结果，发现性能发生劣化的元件，安排电气设备检修； 其特征是，具体步骤为： 1）基础数据层完成变电站以及输电线路各参数的采集，形成图形数据以及实时监测数据，并上传到元件性能评估平台； 2）元件性能评估平台分别对变电站运行性能和输电线路运行性能进行评估；评估结果上传到分析应用层； 3）分析应用层根据评估结构，及时发现性能劣化的元件，作为执行人员进行电气设备检修的参考； 所述变电站运行性能评估方法为： 假设待评估当前日为i，其运行性能评估具体步骤如下： 1）性能指标矩阵的确定 根据当前日i对应的SCADA中的电气信息，运用变电站拓扑分析，确定变电站的连通片以及连通片各端口的电气量测信息；分别计算不同性能指标对应基础运算单元在各采样时刻点的电纳、电抗、效率和三相不平衡指标，构成电纳矩阵[Y]_i、电抗矩阵[Z]_i、效率指标矩阵[η]_i和三相不平衡指标矩阵[U]_i；其中，矩阵列号都对应采样时刻点；由于基础运算单元不同，[Y]_i、[η]_i、[U]_i的行号对应连通片，[Z]_i的行号按连通片顺序依次对应不同的相互连通的出线端节点片； 2）建立评语集 将变电站运行性能的状态分为“正常”与“异常”两个等级； 3）门槛值的确定 （1）对于采样时刻点，以前一日的滚动均值μ和滚动方差σ²为依据，波动范围的中心轴为μ，根据评估保守程度的要求，选择统计波动范围为±σ、±2σ、±3σ； （2）为了确定日周期评估门槛值，定义每日运行性能正常的采样时刻点数所占比例为正 常率，日复一日的正常率统计构成正常率时间序列，近似服从高斯分布；若正常率时间序列中前一日的滚动均值为Ψ和滚动方差为Θ²，当前日评估门槛值选择Ψ-2Θ或Ψ-3Θ； 根据i-1日的历史信息，分别计算不同连通片中各采样时刻点的滚动均值μ_i-1(t_k)和滚动方差其中k∈[1，N]，以及正常率时间序列的滚动均值Ψ_i-1和滚动方差结合性能指标的理论正常波动范围，按照门槛值设定原则，确定各采样时刻点的性能指标的正常波动范围为[μ_i-1(t_k)-min(m_dσ_i-1(t_k),n_dμ_i-1(t_k)),μ_i-1(t_k)+min(m_dσ_i-1(t_k),n_dμ_i-1(t_k))] 其中，m_d取1、2、3，根据评估的保守程度而定；n_d为理论正常波动范围值；构造i日的电纳门槛值矩阵[M_Y]_i、电抗门槛值矩阵[M_Z]_i、三相不平衡指标门槛值矩阵[M_U]_i和效率指标门槛值矩阵[M_η]_i；其中，性能指标门槛值矩阵与性能指标矩阵中元素一一对应； 同时，确定当前日i中不同连通片的日周期评估门槛值为Ψ_i-1-m_dΘ_i-1，并构成日周期评估门槛值矩阵[M_ψ]_I；4）采样时刻点性能评估 对比性能指标矩阵与性能指标门槛值矩阵，确定性能指标评估结果矩阵[P_Y]_i、[P_Z]_i、[P_U]_i、[P_η]_i；综合[P_Y]_i、[P_Z]_i、[P_U]_i和[P_η]_i，以连通片为基础对象，运用多性能指标逻辑运算，确定采样时刻点性能评估结果矩阵[P]_i；最终确定的[P]_i，其元素为0或1，0表示正常，1表示异常； 5）变电站综合运行性能评估 根据[P]_i，统计各连通片即[P]_i的行向量的正常率，并与[M_ψ]_i中相应门槛值对比；若各连通片的正常率全大于门槛值，评判变电站综合运行性能为正常；否则，评判变电站综合运行性能为异常； 若变电站综合运行性能为正常，则性能评估过程结束，评判运行性能为正常，并将当前日i对应的统计数据归入正常运行历史信息中，为下一日性能评估做准备；若变电站综合运行性能为异常，则性能评估过程需要延时观察；延时观察时间由变电站的潜伏故障期决定，延迟时间内的变电站综合运行性能评估方法重复以上的过程，延迟时间内的门槛值保持i日门槛 值不变；延时观察时间内，统计变电站综合运行性能评估为异常的概率P，P的门槛值由准确度要求确定；若P大于门槛值，则评判变电站运行性能为异常，需运行人员及时维护；否则，评判变电站运行性能为正常。