一种继电保护设备状态评价与评估方法
【专利摘要】本发明涉及一种继电保护设备状态评价与评估方法，包括以下步骤：根据经典可靠性理论和历史维修数据建立继电保护设备状态评估模型，并结合相关参照系统对保护设备的状态信息缺项给出合理假设；根据状态评估模型对继电保护装置和二次回路的运行环境、操作箱无故障时间、回路绝缘状况、抗干扰措施情况、封堵状况和装置回路检查情况等进行评价与评估，得到评价与评估结果；根据继电保护装置和二次回路的评价与评估结果，结合继电保护设备状态评估模型，对继电保护装置及二次回路状态进行总体评价。本发明不仅提高了继电保护设备的检修管理水平，增加了设备运行的可靠性，还缩短了检修工作和电网检修停运时间，提高了检修效率。
【专利说明】一种继电保护设备状态评价与评估方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及变电站继电保护设备状态检修【技术领域】，具体涉及一种继电保护设备状态评价与评估方法。
【背景技术】
[0002]随着现代电网规模和技术的不断发展，传统的继电保护设备检修采用的定期检修模式，已无法满足电网发展的需求。在传统的继电保护设备定期检修过程中，因为设备的检修周期固定，不管设备状况的综合状态如何，到期都必须强制性进行停运检修。传统的定期检修模式还要在有限的时间内完成多项检修项目，使设备检修无重点和针对性，这不仅大大降低了检修效率，还易在实际操作过程中存在检修不足和检修过量等问题，导致继电保护设备检修质量水平低，给电网安全运行带来严重影响。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种继电保护设备状态评价与评估方法，以解决变电站传统的继电保护设备状态检修的局限性、僵化性、非动态性等缺陷与不足。通过完善的继电保护装置及二次回路的评价与评估方法，利用数据挖掘分析设备运行信息和历史状态信息，并结合继电保护设备的数据模型，对继电保护设备进行量化分析和监测预警；依据状态评估的结果辅助用户制定继电保护状态检修策略，从而实现变电站继电保护设备状态检修的“应修必修，修必修好”的目标。
[0004]该方法包括以下步骤:
[0005]一种继电保护设备状态评价与评估方法，该方法包括以下步骤:
[0006]( I)根据经典可靠性理论和历史维修数据建立继电保护设备状态评估模型，并结合相关参照系统对保护设备的状态信息缺项给出合理假设；
[0007](2)根据状态评估模型对继电保护装置的运行环境、装置无故障时间、装置动作正确率、装置绝缘状况、数据采样状况、通讯状况、纵联通道运行情况、差动保护差流检查情况和版本及定值检查情况进行评价与评估，得到继电保护装置的评价与评估结果；
[0008](3)根据状态评估模型对二次回路的运行环境、操作箱无故障时间、回路绝缘状况、抗干扰措施情况、红外温度情况、锈蚀状况、封堵状况和装置回路检查情况进行评价与评估，得到二次回路的评价与评估结果；
[0009](4)根据继电保护装置和二次回路的评价与评估结果，结合继电保护设备状态评估模型，对继电保护装置及二次回路状态进行总体评价。
[0010]进一步的，步骤(2)中所述的“根据状态评估模型对继电保护装置的运行环境、装置无故障时间、装置动作正确率、装置绝缘状况、数据采样状况、通讯状况、纵联通道运行情况、差动保护差流检查情况和版本及定值检查情况进行评价与评估，得到继电保护装置的评价与评估结果”的具体过程为:
[0011]a.根据设备温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式Κ1=Σ Xi" Bi计算设备环境温度评分Kl，其中，Xi为设备温度采集数据对应的电力行业设
备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分比，当O分时间所占比值超过设定限值时，设备环境温度评分为O ;根据湿度采集数据及其在评价周期内所处时
间的长短，利用公式K2=^A7#Bi计算设备环境湿度评分K2，其中，Xi为设备湿度采集数
/-1
据对应的电力行业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分t匕，当O分时间所占比值超过设定限值时，设备环境湿度评分为O ;根据设备环境温度评分Kl和湿度评分K2，利用公式K= (KlXa%+K2Xb%)计算设备运行环境的综合评分，其中a%为状态评估模型中设备温度对设备运行环境的影响因子，b%为状态模型中设备湿度对设备运行环境的影响因子；
[0012]b.利用公式T=T1/T2计算装置无故障时间评分，其中Tl为实际无故障时间，T2为预计无故障时间，T为装置预计无故障时间倍数，根据电力行业设备评价标准和装置预计无故障时间倍数设定装置无故障时间评分；
[0013]c.利用公式Β=Β1/Β2*100%依次求保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作率、同批次动作正确率，其中，BI均为保护装置动作次数，Β2分别为装置总动作次数、同型号装置总动作次数、同批次装置总动作次数，根据电力行业设备评价标准，确定保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作率、同批次动作正确率对保护装置正确动作率的影响因子，求出保护装置正确动作率以及不同正确动作率对应的评分；
[0014]d.分别计算变电所内绝缘检测装置之路绝缘测量数据无法上传时和可以上传时的绝缘数据及变化率，根据电力行业设备评价标准确定两种情况下的绝缘状况评分，两者的乘积即为装置绝缘状况的综合评分；
[0015]e.计算随机抽取的电流与电压通道各组测量值的采样值CTi与PTi，和高精度钳
形表或测控数据的标准值的偏差值，对装置采样的整体性能进行评价，评价分数计算公式
I CT1-CTiW^ I I PTi 标准 I为^:臟(⑶准’ PT1^ ) X 1()，其中CTi为保护各通道采样值，CTi?为
测控显示值；
[0016]f.根据公式P=P1*P2+10来计算装置的通讯状况评分，其中P为装置的通讯状况评分，Pi为根据电力行业设备标准设定的通讯中断及错误频率对通讯状况评分的影响因子，Pl取值一般为-2，P2为通讯中断及错误的频率；
[0017]g.分别计算高频通道运行状况评分和光纤通道运行状况评分，所述高频通道运行状况评分计算公式为G=G1*G2+10，其中G为高频通道运行状况评分，Gl为根据电力行业标准设定的高频通道通讯中断及告警频率对高频通道运行状况评分的影响因子，Gl取值一般为-2，G2为高频 通道通讯中断及告警频率；根据光纤通道误码率、丢包率及通道时延倍数和电力行业标准确定不同误码率、丢包率及通道时延倍数下的光纤通道运行状况评分，光纤通道运行情况综合评分等于光纤通道运行状况评分除以光纤通道告警中断次数加I的和；
[0018]h.根据差动保护差流的原始数据和理论范围值计算差动保护差流检查情况评分，当差流值小于原始数据时，差流数据评分为最高，当差流值在原始数据和理论范围值之间时，随差流值的增大评分递减，当差流值大于理论范围值时，差流数据评分为最低；
[0019]1.根据软件版本是否一致和电力行业设备评价标准确定软件版本检查情况评分，根据保护定值是否一致和电力行业设备评价标准确定保护定值评分，软件版本检查情况评分与保护定值评分的和即为版本和定值检查情况的综合评分。
[0020]进一步的，步骤(3)中所述的“根据状态评估模型对二次回路的运行环境、操作箱无故障时间、回路绝缘状况、抗干扰措施情况、红外温度情况、锈蚀状况、封堵状况和装置回路检查情况进行评价与评估，得到二次回路的评价与评估结果”具体过程为:
[0021]a.根据二次回路温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式
K = ^A7"Bi计算设备环境温度评分K1，其中，Xi为二次回路温度采集数据对应的电力行
1-ι
业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分比，当O分时间所占比值超过设定限值时，二次回路环境温度评分为O ;根据二次回路湿度采集数据计算设备环境湿度评分K2，当湿度小于设定的湿度最小值时，二次回路湿度评分为最高，当湿度大于设定的湿度最小值小于湿度最大值时，二次回路湿度评分随湿度增加递减，当湿度大于设定的湿度最大值时，二次回路湿度评分为最低；根据二次回路环境温度评分Kl和湿度评分K2，利用公式K= (K1+K2) /2计算二次回路运行环境的综合评分；
[0022]b.利用公式T=T3/T4计算二次回路无故障时间评分，其中Τ3为实际无故障时间，Τ4为预计无故障时间，T为 装置预计无故障时间倍数，根据电力行业设备评价标准和装置预计无故障时间倍数设定装置无故障时间评分；
[0023]c.分别计算同型号操作箱家族性无故障时间评分、同批次操作箱家族性无故障时间评分，并根据同型号操作箱家族性无故障时间评分和同批次操作箱家族性无故障时间评分分别对二次电缆家族性无故障时间评价综合评分和操作箱家族性无故障时间评价综合评分的影响因子，确定二次电缆家族性无故障时间评价综合评分和操作箱家族性无故障时间评价综合评分；二次电缆家族性无故障时间评价综合评分和操作箱家族性无故障时间评价综合评分中的最小值即为二次回路家族性无故障时间评价综合评分；
[0024]d.分别计算变电所内绝缘检测装置之路绝缘测量数据无法上传时和可以上传时的绝缘数据及变化率，根据电力行业设备评价标准确定两种情况下的绝缘状况评分，两者的乘积即为二次回路绝缘状况的综合评分；
[0025]e.根据公式E=E1*E2+10来计算二次回路抗干扰措施评分，其中El为根据电力行业设备评价标准确定的二次回路抗干扰反措未完成数量对二次回路抗干扰措施评分的影响因子，一般取_2，E2为二次回路中抗干扰反措未完成数量；
[0026]f.根据电力行业设备评价标准确定二次回路红外温度的标准值，当二次回路的红外温度值小于标准值时，二次回路红外温度评价分值为最高，当二次回路的红外温度值大于标准值小于标准值加上15摄氏度时，二次回路红外温度评价分值随温度升高以-2/3的比率递减；
[0027]g.分别计算二次回路的锈蚀情况评分和端子箱渗水现象评分，当锈腐程度小于锈腐程度设定的最小值时，锈蚀情况评分最高，当锈腐程度大于锈腐程度设定的最小值小于设定的最大值时，锈蚀情况评分以-1的影响因子递减，一般最小值设定为5%,最大值设定为15%;当端子箱无渗水现象时，端子箱渗水现象评分为最高，反之则为最低；二次回路的锈蚀情况评分和端子箱渗水现象评分的乘积即为二次回路锈蚀状况的综合评分；
[0028]h.根据电力行业设备评定标准确定二次回路中未完成防火封堵和防火措施数量对二次回路封堵状况评分的影响因子H1，二次回路封堵状况评分的计算公式为Η=Η1*Η+5 ；其中Hl为二次回路中未完成防火封堵和防火措施数量对二次回路封堵状况评分的影响因子，H为二次回路中未完成防火封堵和防火措施数量，H为二次回路封堵状况评分；
[0029]1.根据接线是否正确确定二次回路检查情况评分，若接线正确，则评分为最高分，若接线错误，则评分为最低分。
[0030]本发明的有益效果为:
[0031](I)本发明不仅使继电保护装置及二次回路的状态评价更加精确，还对继电保护装置及二次回路的核心指标进行了详细分析。根据继电保护装置及二次回路的主要故障模式和相应的特征量，确定了相应的评价细则，并结合当前状态检修的实际情况对评价细则进行了优化。
[0032](2)本发明能使继电保护设备状态检修决策具备科学性，将检修工作重点转移到急需检修的设备上，使检修计划更具针对性。从而不仅大大提高了继电保护设备的检修管理水平，增加了继电保护设备运行的可靠性，还大大缩短了常规检修工作和电网检修的停运时间，提闻了检修效率。
【具体实施方式】
[0033]该方法包括 以下步骤:
[0034]一种继电保护设备状态评价与评估方法，该方法包括以下步骤:
[0035]( I)根据经典可靠性理论和历史维修数据建立继电保护设备状态评估模型，并结合相关参照系统对保护设备的状态信息缺项给出合理假设；
[0036](2)根据状态评估模型对继电保护装置的运行环境、装置无故障时间、装置动作正确率、装置绝缘状况、数据采样状况、通讯状况、纵联通道运行情况、差动保护差流检查情况和版本及定值检查情况进行评价与评估，得到继电保护装置的评价与评估结果；
[0037](3)根据状态评估模型对二次回路的运行环境、操作箱无故障时间、回路绝缘状况、抗干扰措施情况、红外温度情况、锈蚀状况、封堵状况和装置回路检查情况进行评价与评估，得到二次回路的评价与评估结果；
[0038](4)根据继电保护装置和二次回路的评价与评估结果，结合继电保护设备状态评估模型，对继电保护装置及二次回路状态进行总体评价。
[0039]进一步的，步骤(2)中所述的“根据状态评估模型对继电保护装置的运行环境、装置无故障时间、装置动作正确率、装置绝缘状况、数据采样状况、通讯状况、纵联通道运行情况、差动保护差流检查情况和版本及定值检查情况进行评价与评估，得到继电保护装置的评价与评估结果”的具体过程为:
[0040]a.根据设备温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式
Kl=^ZPBi计算设备环境温度评分K1，其中，Xi为设备温度采集数据对应的电力行业
i=l
设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分比，当O分时间所占比值超过设定限值时，设备环境温度评分为O ;根据湿度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式K2=t 々"Bi计算设备环境湿度评分K2，其中，Xi为设备湿度采集
/-1
数据对应的电力行业设备评价标准中的对应分值，Bi为所处的时间占整个评价时间的百分t匕，当O分时间所占比值超过设定限值时，设备环境湿度评分为O ;根据设备环境温度评分Kl和湿度评分K2，利用公式K= (KlXa%+K2Xb%)计算设备运行环境的综合评分，其中a%为状态评估模型中设备温度对设备运行环境的影响因子，b%为状态模型中设备湿度对设备运行环境的影响因子；
[0041]b.利用公式T=T1/T2计算装置无故障时间评分，其中Tl为实际无故障时间，T2为预计无故障时间，T为装置预计无故障时间倍数，根据电力行业设备评价标准和装置预计无故障时间倍数设定装置无故障时间评分；
[0042]c.利用公式Β=Β1/Β2*100%依次求保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作率、同批次动作正确率，其中，BI均为保护装置动作次数，Β2分别为装置总动作次数、同型号装置总动作次数、同批次装置总动作次数，根据电力行业设备评价标准，确定保护装置本身正确动作率、保护装置同型号正确动作率、同批次动作正确率对保护装置正确动作率的影响因子，求出保护装置正确动作率以及不同正确动作率对应的评分；
[0043]d.分别计算变电所内绝缘检测装置之路绝缘测量数据无法上传时和可以上传时的绝缘数据及变化率，根据电力行业设备评价标准确定两种情况下的绝缘状况评分，两者的乘积即为装置绝缘状况的综合评分；
`[0044]e.计算随机抽取的电流与电压通道各组测量值的采样值CTi与PTi，和高精度钳
形表或测控数据的标准值的偏差值，对装置采样的整体性能进行评价，评价分数计算公式
I CT1-CTiU-A I I PT1-PTiWA I为^ =max(^CTm^^PTm^ ) ν 其中CTi为保护各通道采样值，CTiigm为测
11/N IU，
控显示值；
[0045]f.根据公式P=P1*P2+10来计算装置的通讯状况评分，其中P为装置的通讯状况评分，Pi为根据电力行业设备标准设定的通讯中断及错误频率对通讯状况评分的影响因子，Pl取值一般为-2，P2为通讯中断及错误的频率；
[0046]g.分别计算高频通道运行状况评分和光纤通道运行状况评分，所述高频通道运行状况评分计算公式为G=G1*G2+10，其中G为高频通道运行状况评分，Gl为根据电力行业标准设定的高频通道通讯中断及告警频率对高频通道运行状况评分的影响因子，Gl取值一般为-2，G2为高频通道通讯中断及告警频率；根据光纤通道误码率、丢包率及通道时延倍数和电力行业标准确定不同误码率、丢包率及通道时延倍数下的光纤通道运行状况评分，光纤通道运行情况综合评分等于光纤通道运行状况评分除以光纤通道告警中断次数加I的和；
[0047]h.根据差动保护差流的原始数据和理论范围值计算差动保护差流检查情况评分，当差流值小于原始数据时，差流数据评分为最高，当差流值在原始数据和理论范围值之间时，随差流值的增大评分递减，当差流值大于理论范围值时，差流数据评分为最低；
[0048]1.根据软件版本是否一致和电力行业设备评价标准确定软件版本检查情况评分，根据保护定值是否一致和电力行业设备评价标准确定保护定值评分，软件版本检查情况评分与保护定值评分的和即为版本和定值检查情况的综合评分。
[0049]进一步的，步骤(3)中所述的“根据状态评估模型对二次回路的运行环境、操作箱无故障时间、回路绝缘状况、抗干扰措施情况、红外温度情况、锈蚀状况、封堵状况和装置回路检查情况进行评价与评估，得到二次回路的评价与评估结果”具体过程为:
[0050]a.根据二次回路温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式
算
【权利要求】
1.一种继电保护设备状态评价与评估方法，其特征在于:该方法包括以下步骤: (1)根据经典可靠性理论和历史维修数据建立继电保护设备状态评估模型，并结合相关参照系统对保护设备的状态信息缺项给出合理假设； (2)根据状态评估模型对继电保护装置的运行环境、装置无故障时间、装置动作正确率、装置绝缘状况、数据采样状况、通讯状况、纵联通道运行情况、差动保护差流检查情况和版本及定值检查情况进行评价与评估，得到继电保护装置的评价与评估结果； (3)根据状态评估模型对二次回路的运行环境、操作箱无故障时间、回路绝缘状况、抗干扰措施情况、红外温度情况、锈蚀状况、封堵状况和装置回路检查情况进行评价与评估，得到二次回路的评价与评估结果； (4)根据继电保护装置和二次回路的评价与评估结果，结合继电保护设备状态评估模型，对继电保护装置及二次回路状态进行总体评价。
2.根据权利要求1所述的一种继电保护设备状态评价与评估方法，其特征在于:步骤(2)中所述的“根据状态评估模型对继电保护装置的运行环境、装置无故障时间、装置动作正确率、装置绝缘状况、数据采样状况、通讯状况、纵联通道运行情况、差动保护差流检查情况和版本及定值检查情况进行评价与评估，得到继电保护装置的评价与评估结果”的具体过程为: a.根据设备温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式
3.根据权利要求1所述的一种继电保护设备状态评价与评估方法，其特征在于:步骤(3)中所述的“根据状态评估模型对二次回路的运行环境、操作箱无故障时间、回路绝缘状况、抗干扰措施情况、红外温度情况、锈蚀状况、封堵状况和装置回路检查情况进行评价与评估，得到二次回路的评价与评估结果”具体过程为: a.根据二次回路温度采集数据及其在评价周期内所处时间的长短，利用公式
【文档编号】G06F19/00GK103823972SQ201410057093
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】叶远波, 孙月琴, 黄太贵, 赵晓春, 谢民, 王栋, 程晓平, 王同文, 王海港, 徐殿洋, 刘祥 申请人:国网安徽省电力公司, 安徽南瑞继远软件有限公司