一種使用通訊過程分析實現繼電保護設備在線監測的方法技術

本發明專利技術公開了一種使用通訊過程分析實現繼電保護設備在線監測的方法，包括在線監測指標自動提取和計算以及繼電保護裝置在線評估兩個步驟。本發明專利技術針對傳統變電站綜合自動化繼保裝置，利用具有通訊能力，并在具體應用中組成自動化通訊網絡的特征，通過構建獨立于自動化系統的通訊監聽機制，并在線提取反映繼保設備健康狀態的功能性能特征參數，實現繼保設備的在線監測。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了，包括在線監測指標自動提取和計算以及繼電保護裝置在線評估兩個步驟。本專利技術針對傳統變電站綜合自動化繼保裝置，利用具有通訊能力，并在具體應用中組成自動化通訊網絡的特征，通過構建獨立于自動化系統的通訊監聽機制，并在線提取反映繼保設備健康狀態的功能性能特征參數，實現繼保設備的在線監測?！緦＠f明】
本專利技術涉及繼電保護設備在線監測技術。
技術介紹
狀態檢修是目前電氣設備維檢修工作方式變革的重要發展方向，實現狀態檢修的關鍵要素之一是實現電氣設備狀態的在線監測和狀態評估。在電力系統中，一次設備(如變壓器、斷路器、電容器等等)的在線狀態監測技術和方法已日趨成熟，在線監測系統逐漸成為中高壓輸變電設備的標準配置，而以微機繼電保護和綜合測控裝置為代表的智能設備(IED)狀態監測技術才剛剛起步，目前主要的檢測手段大多停留在停電模式下的離線檢測，如利用周期性或者發生故障后的檢修期，采用特定的檢測儀器對智能設備的交流測量系統、直流操作與信號系統、邏輯判斷系統、通信系統和屏蔽接地子系統及元件等進行離線檢測。隨著微機保護和微機自動裝置自診斷技術的發展，特別是數字化智能變電站技術的發展完善，為智能設備的狀態監測奠定了堅實的技術基礎。目前對綜合自動化變電站而言，實施狀態監測的主要手段是利用保護裝置內各模塊具有的自診斷功能及其輸出的狀態展開。例如，利用裝置廠商提供的診斷程序，對裝置的電源、CPU、I/O接口、A/D轉換、存儲器等插件進行巡查診斷，采用比較法、編碼法、校驗法、監視定時器法、特征字法等故障測試的方法，自動測試每一臺設備和部件。然而，由于缺乏統一的綜合自動化智能設備在線狀態監測的行業標準，各廠商保護和測控等智能設備自診斷功能和輸出標準不統一，這些自診斷信息的應用主要為離線方式的檢修和檢定提供輔助自動手段，部分作為告警信號，進入SCADA系統，不能很好的滿足智能設備在線狀態監測和評估的需要。智能設備的重要特征之一是其具有通訊能力，在變電站綜合自動化系統中，繼保、測控等智能設備采用工業總線技術，與遠動設備及后臺監控計算機一起組成自控通訊網絡，變電所監控功能的發揮完全依賴于這個網絡中的各個元素功能的正常發揮。事實上，系統中涉及的繼保、測控以及遠動等智能設備的功能或性能發生故障，將直接體現在自動化系統通訊網絡相關通訊性能參數的變化中，如網絡流量、誤碼率以及延時時間等等，因此，維檢修人員常常通過特定的工具分析通訊報文，判斷相關通訊特征與預期的行為差異，進而評估自動化系統的工作狀態以及尋找故障發生的原因。雖然有些SCADA系統的通訊功能已經可以自動提取相關的通訊特征參數，但僅限于SCADA系統自身的性能分析。目前，已經有研究和應用，利用變電站通訊網絡性能指標，如網絡流量、誤碼率等，來反推構成自動化通訊網絡的智能設備的性能，但這些指標為通用的網絡性能指標，沒有與智能設備的功能特點關聯，雖然能部分反映智能設備的性能，但并不能用作智能設備在線檢測的技術指標。數字自動化變電站標準IEC61850的GOOSE通訊協議中，定義了反映繼電保護設備的功能性能指標，已經被一些研究和應用用作繼電保護智能設備的在線檢測的指標，但對于大多數傳統變電站而言，非IEC61850標準的微機繼電保護等智能設備，還缺乏在線檢測的指標體系，以及在線自動計算和評估指標體系的方法，從而導致實施這類繼保設備在線檢測的手段缺乏，還沒有建立起相關的在線監測應用系統。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題就是提供，減輕人工分析通訊報文、評估智能設備性能缺陷的工作強度，縮短工作時間并提升評估和判斷裝置故障的準確度，有效地消除繼保等智能設備潛在的安全隱患，降低因二次設備缺陷導致的停電風險，有利于提升供電系統的可靠性。為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案:，包括在線監測指標自動提取和計算以及繼電保護裝置在線評估兩個步驟；其中，在線監測指標自動提取和計算的過程為:首先，針對繼電保護裝置具有的共性通訊功能，構建與時間相關的在線檢測指標體系；其次，按設定的時間間隔，計算一次上述在線檢測指標體系中的檢測指標，累計多日后，形成一個時間序列，該時間序列用ETj表示；繼電保護裝置在線評估的過程為:首先，針對時間序列ETj，用直線去擬合，通過計算擬合直線的斜率，歸一化后成為-1至I之間的數值，該數值用Ei表示作為描述對于指標的特征值；然后，多個指標特征值按一定的權重進行加權平均后，形成一個O?I之間的無量綱參數，該無量綱參數用Ed表示，該無量綱參數代表了繼電保護裝置性能下降的程度，用100表示繼電保護裝置處于絕對完好的狀態，那么用(1-Ed) *100來代表繼電保護裝置的健康度，該健康度用H表示，H是一個O?100之間的值，越接近100表示繼保設備的健康度越好，相反越接近O表示健康狀態越差，O表示設備處于無法工作狀態，通過設定健康度的下限值，作為告警條件，當健康度小于該閥值時，產生一個告警，提醒維檢修人員，需要對繼保設備進行維修維護。優選的，繼電保護裝置具有的共性通訊功能包括:(I)周期性地輸出繼電保護量測值，包括遙測、遙信值；(2)當發生保護跳閘或其他告警事件時，輸出帶時標的順序事件記錄；(3)執行主站的遙控/遙設命令；(4)響應監控系統的召喚命令，返回繼電保護裝置的定值或遙測遙信全數據。優選的，與時間相關的在線檢測指標體系包括:(I)遙測遙信的平均發送周期，使用不同通訊規約的繼電保護，按不同的周期發送遙測和遙信報文；(2)S0E平均延時時間，當繼電保護裝置錄得SOE后，會主動發送到監控系統，報文發送的時間與SOE產生的時間會有一個時間差，多個這種時間差的平均值，構成了繼電保護裝置SOE平均延時監測指標；(3)遙控命令平均執行時間，遙控命令的執行，采用查詢/應答的通訊過程完成，這兩條命令間有一個時間差，多個這類命令的時間差的平均值，構成了繼電保護裝置遙控命令平均執行時間監測指標；(4)召喚命令平均響應時間，召喚命令采用查詢/應答過程完成，通過計算多個召喚命令的查詢響應時間差的平均值，獲得召喚命令平均響應時間指標，如果有多種召喚命令，設置多個對應的平均響應時間監測指標。優選的，計算ETj的值采用監聽后臺監控系統與繼電保護之間的實時通訊報文的方式，利用指標與通訊報文具有關聯關系，針對不同的指標采用不同的計算邏輯自動地進行計算。優選的，將ETj擬合計算Ei采用線性回歸方法，以獲取ETj的時標作為X-軸點，ETj值作為Y-軸點，采用標準的線性回歸方法，計算擬合直線的斜率，并將斜率轉換為角度，再通過求正旋值的方式，轉換為Ei。優選的，將多個指標特征值Ei合成一個健康度指標H采用加權平均的方式，按如下步驟進行:(I)計算加權平均值E= Σ CiEi，其中Ci為加權平均系數；(2)按H=(l-E)*100的公式計算出繼電保護裝置的健康度。優選的，加權平均系數Ci有以下兩種方法獲得:(I)根據人工判斷各指標對健康度的重要性，預先設定；(2)在一個初始值的基礎上，采用人工神經網絡方法，賦予系統自動調整的能力，推演出各加權平均系數。優選的，在線檢測指標體系自動提取和計算過程包含以下6個步驟:步驟101確定繼電保護裝置的類型和規約類型，通過配置的方式，預先定義；步驟102根本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種使用通訊過程分析實現繼電保護設備在線監測的方法，其特征在于：包括在線監測指標自動提取和計算以及繼電保護裝置在線評估兩個步驟；其中，在線監測指標自動提取和計算的過程為：首先，針對繼電保護裝置具有的共性通訊功能，構建與時間相關的在線檢測指標體系；其次，按設定的時間間隔，計算一次上述在線檢測指標體系中的檢測指標，累計多日后，形成一個時間序列，該時間序列用ETj表示；繼電保護裝置在線評估的過程為：首先，針對時間序列ETj，用直線去擬合，通過計算擬合直線的斜率，歸一化后成為?1至1之間的數值，該數值用Ei表示作為描述對于指標的特征值；然后，多個指標特征值按一定的權重進行加權平均后，形成一個0～1之間的無量綱參數，該無量綱參數用Ed表示，該無量綱參數代表了繼電保護裝置性能下降的程度，用100表示繼電保護裝置處于絕對完好的狀態，那么用(1?Ed)*100來代表繼電保護裝置的健康度，該健康度用H表示，H是一個0～100之間的值，越接近100表示繼保設備的健康度越好，相反越接近0表示健康狀態越差，0表示設備處于無法工作狀態，通過設定健康度的下限值，作為告警條件，當健康度小于該閥值時，產生一個告警，提醒維檢修人員，需要對繼保設備進行維修維護。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚建華，俞京鋒，趙俊，毛鴻飛，阮遠峰，楊歡紅，溫杰，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網浙江省電力公司湖州供電公司，國網浙江德清縣供電公司，上海電力學院，
類型：發明
國別省市：