本發(fā)明涉及電氣設(shè)備保護技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟和工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)逐漸發(fā)展成為以“高電壓、遠距離、大容量、大機組、遠距離”為特征的智能化網(wǎng)絡(luò)，在提高了傳輸效率的同時，也增大了運行故障所帶來的風(fēng)險，其中，繼電保護設(shè)備的可靠運行對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定非常重要，因此對繼電保護設(shè)備的運行狀態(tài)及可靠性的監(jiān)測對保證電力系統(tǒng)有著十分重要的意義。

目前大多數(shù)繼電保護設(shè)備檢測裝置都主要是在設(shè)備故障后的檢測設(shè)備，還沒有能夠較準(zhǔn)確的對繼電保護設(shè)備故障做出提前預(yù)測的監(jiān)測設(shè)備。能夠?qū)^電保護設(shè)備的故障或不正常運行做出有效的預(yù)測和評估，可以最大限度的提高電力系統(tǒng)的運行可靠性，減少設(shè)備故障所造成的經(jīng)濟損失和能運浪費。電氣設(shè)備運行狀態(tài)與其運行溫度有著十分密切的聯(lián)系，因此可以通過監(jiān)測設(shè)備運行溫度對繼電保護設(shè)備運行狀態(tài)進行檢測，同時對設(shè)備故障作出預(yù)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估系統(tǒng)，包括有電氣設(shè)備箱，繼電保護設(shè)備安裝在所述的電氣設(shè)備箱內(nèi)部，在電氣設(shè)備箱內(nèi)部還設(shè)有測溫傳感器探頭，所述的測溫傳感器探頭是由4個MLX90614紅外測溫傳感器組成2*2的點陣溫度測量探頭，測溫傳感器探頭通過傳輸光纖連接有數(shù)據(jù)處理PC機，測溫傳感器探頭采集繼電保護設(shè)備的設(shè)備溫度，分析處理出運行設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)，將溫度數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理PC機，數(shù)據(jù)處理PC機通過距離判別分析算法與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)進行比較，確定運行設(shè)備的狀態(tài)，并顯示運行設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)變化趨勢。

所述的數(shù)據(jù)處理PC機內(nèi)配置有多個繼電保護設(shè)備運行狀態(tài)已知的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)。

所述的數(shù)據(jù)處理PC機內(nèi)裝有SQLserver數(shù)據(jù)庫、MATLAB算法軟件和組態(tài)王軟件。

一種繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估方法，包括以下步驟：(1)利用4個MLX90614紅外測溫傳感器組成2*2的測溫傳感器探頭，將測溫傳感器探頭置于設(shè)備箱內(nèi)，實現(xiàn)全方位掃描測溫；

(2)利用測溫傳感器探頭掃描，監(jiān)測范圍能夠完全覆蓋被檢測區(qū)域，并不間斷的24小時掃描，獲得檢測區(qū)域的溫度場數(shù)據(jù)，并將溫度場數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)處理PC機，在數(shù)據(jù)處理PC機生成設(shè)備溫度數(shù)據(jù)；

(3)根據(jù)溫度場數(shù)據(jù)，利用基于Markov模型各狀態(tài)不同溫度狀態(tài)對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進行識別，來預(yù)測運行設(shè)備是否有發(fā)生故障的可能。

所述的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)包括區(qū)域內(nèi)所有變電在運行設(shè)備的歷史運行數(shù)據(jù)和在運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，如存儲n組狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)：(X₁,X₂,...,X_n)各自的均值向量和協(xié)方差陣分別為μ_i和∑_i，其中i＝1,2,…k，待測設(shè)備的4元溫度數(shù)據(jù)為X(x₁,x₂,x₃,x₄)^T,則所述將采集的溫度數(shù)據(jù)通過距離判別分析算法與溫度狀態(tài)進行比較，確定在運行設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，包括步驟：

計算待測設(shè)備的4元溫度數(shù)據(jù)X(x₁,x₂,x₃,x₄)^T與任一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)G_i的馬氏距離d²(X,G_i)：

選擇馬氏距離最小的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)對應(yīng)的設(shè)備運行狀態(tài)為檢測設(shè)備的運行狀態(tài)。

所述的將采集的溫度數(shù)據(jù)是采用MATLAB算法軟件將采集的溫度數(shù)據(jù)通過距離判別分析算法與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度進行比較，確定運行設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，通過組態(tài)王軟件顯示運行設(shè)備溫度數(shù)據(jù)變化趨勢，MATLAB算法軟件和組態(tài)王軟件利用OPC協(xié)議進行通信。

所述的Markov模型對所測設(shè)備運行狀態(tài)進行標(biāo)準(zhǔn)化分析，對溫度數(shù)據(jù)的設(shè)備非正常運行是否存在進行識別，以電氣設(shè)備箱內(nèi)的溫度作為樣本輸入，來預(yù)測該運行設(shè)備是否非正常運行趨勢，進而來預(yù)測是否有發(fā)生故障的可能，從而達到實現(xiàn)所檢測設(shè)備故障的檢測和預(yù)防。

本發(fā)明根據(jù)不同運行狀態(tài)的繼電保護設(shè)備，建立了不同運行狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)庫，以供數(shù)據(jù)處理比較分析，為避免只采集一部分區(qū)域的溫度，選用4個紅外溫度檢測傳感器構(gòu)成2*2溫度的溫度檢測探頭，由紅外溫度檢測傳感器接受運行設(shè)備的溫度信息，送入PC機進行處理存儲。然后送入上位機組態(tài)王軟件顯示在設(shè)備運行溫度數(shù)據(jù)變化趨勢。并利用已建立的MATLAB軟件的距離判別分析算法模型，經(jīng)過演算分析可以知道該運行設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)是否正常，一旦溫度數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)故障數(shù)據(jù)相似，即可確定該運行設(shè)備又發(fā)生故障的風(fēng)險。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明能根據(jù)環(huán)境溫度的變化實現(xiàn)動態(tài)實時、高分辨率的測量，在設(shè)備沒有發(fā)生故障前，及時進行預(yù)測，為繼電保護設(shè)備的檢修及更換提供決策依據(jù)，且設(shè)計簡單，電路方便可靠，設(shè)備靈敏度較高，可以實時調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)，另外利用組態(tài)王作為數(shù)據(jù)的實時在線顯示平臺，直觀的顯示數(shù)據(jù)的變化情況。

附圖說明

圖1為本發(fā)明繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估方法流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估系統(tǒng)，包括有電氣設(shè)備箱1，繼電保護設(shè)備2安裝在所述的電氣設(shè)備箱1內(nèi)部，在電氣設(shè)備箱1內(nèi)部還設(shè)有測溫傳感器探頭3，所述的測溫傳感器探頭3是由4個MLX90614紅外測溫傳感器組成2*2的點陣溫度測量探頭，測溫傳感器探頭3通過傳輸光纖4連接有數(shù)據(jù)處理PC機5，測溫傳感器探頭3采集繼電保護設(shè)備2的設(shè)備溫度，分析處理出運行設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)，將溫度數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理PC機5，數(shù)據(jù)處理PC機5通過距離判別分析算法與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)進行比較，確定運行設(shè)備的狀態(tài)，并顯示運行設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)變化趨勢。

所述的數(shù)據(jù)處理PC機5內(nèi)配置有多個繼電保護設(shè)備運行狀態(tài)已知的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)。

所述的數(shù)據(jù)處理PC機5內(nèi)裝有SQLserver數(shù)據(jù)庫、MATLAB算法軟件和組態(tài)王軟件。

如圖2所示，一種繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估方法，包括以下步驟：(1)利用4個MLX90614紅外測溫傳感器組成2*2的測溫傳感器探頭3，將測溫傳感器探頭3置于設(shè)備箱1內(nèi)，實現(xiàn)全方位掃描測溫；

(2)利用測溫傳感器探頭3掃描，監(jiān)測范圍能夠完全覆蓋被檢測區(qū)域，并不間斷的24小時掃描，獲得檢測區(qū)域的溫度場數(shù)據(jù)，并將溫度場數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)處理PC機5，在數(shù)據(jù)處理PC機5生成設(shè)備溫度數(shù)據(jù)；

(3)根據(jù)溫度場數(shù)據(jù)，利用基于Markov模型各狀態(tài)不同溫度狀態(tài)對設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進行識別，來預(yù)測運行設(shè)備是否有發(fā)生故障的可能。

所述的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)包括區(qū)域內(nèi)所有變電在運行設(shè)備的歷史運行數(shù)據(jù)和在運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，如存儲n組狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)：(X₁,X₂,...,X_n)各自的均值向量和協(xié)方差陣分別為μ_i和∑_i，其中i＝1,2,…k，待測設(shè)備的4元溫度數(shù)據(jù)為X(x₁,x₂,x₃,x₄)^T,則所述將采集的溫度數(shù)據(jù)通過距離判別分析算法與溫度狀態(tài)進行比較，確定在運行設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，包括步驟：

計算待測設(shè)備的4元溫度數(shù)據(jù)X(x₁,x₂,x₃,x₄)^T與任一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)G_i的馬氏距離d²(X,G_i)：

選擇馬氏距離最小的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)對應(yīng)的設(shè)備運行狀態(tài)為檢測設(shè)備的運行狀態(tài)。

所述的將采集的溫度數(shù)據(jù)是采用MATLAB算法軟件將采集的溫度數(shù)據(jù)通過距離判別分析算法與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度進行比較，確定運行設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，通過組態(tài)王軟件顯示運行設(shè)備溫度數(shù)據(jù)變化趨勢，MATLAB算法軟件和組態(tài)王軟件利用OPC協(xié)議進行通信。

所述的Markov模型對所測設(shè)備運行狀態(tài)進行標(biāo)準(zhǔn)化分析，對溫度數(shù)據(jù)的設(shè)備非正常運行是否存在進行識別，以電氣設(shè)備箱內(nèi)的溫度作為樣本輸入，來預(yù)測該運行設(shè)備是否非正常運行趨勢，進而來預(yù)測是否有發(fā)生故障的可能，從而達到實現(xiàn)所檢測設(shè)備故障的檢測和預(yù)防。

如圖1所示，4個紅外溫度檢測傳感器MLX90614，構(gòu)成2*2溫度的溫度檢測探頭安裝在繼電保護設(shè)備安裝箱內(nèi)。分別對在運行的繼電保護設(shè)備的四個位置溫度數(shù)據(jù)進行獲取，送入數(shù)據(jù)處理PC機內(nèi)利用距離判別分析算法，對所測設(shè)備的運行狀態(tài)進行歸類。

本發(fā)明采用先進的距離判別分析算法，將繼電保護設(shè)備在多個運行狀態(tài)下的溫度數(shù)據(jù)作為距離判別分析模型總體進行訓(xùn)練，將在運行設(shè)備作為測試樣本，建立距離判別分析模型。然后直接將測得的設(shè)備溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機中，送入距離判別分析模型，對采集的樣本數(shù)據(jù)進行分析，構(gòu)建距離分析函數(shù)，利用距離分析函數(shù)計算該樣本在不同類別上的分值，然后根據(jù)最大分值判斷其屬于哪一個總體。

如圖2所示，本發(fā)明繼電保護設(shè)備風(fēng)險評估方法包括步驟：

步驟S1、將四相測溫探頭采集運行設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)。

本實施溫度傳感器采用紅外溫度檢測傳感器MLX90614，由四個溫度傳感器構(gòu)成四相溫度探頭，避免只監(jiān)測一個位置的設(shè)備溫度，對運行設(shè)備做到全方位的溫度檢測。溫度傳感器組將所測得的實時溫度數(shù)據(jù)，送入PC機進行處理顯示。

步驟S2、將采集的溫度數(shù)據(jù)通過距離判別分析算法與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度進行比較，確定運行設(shè)備狀態(tài)，并顯示運行設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)變化趨勢。

在數(shù)據(jù)處理的PC機上，裝有SQLserver數(shù)據(jù)庫、MATLAB和組態(tài)王軟件，它們利用OPC協(xié)議進行通信。數(shù)據(jù)庫存儲了多個繼電保護設(shè)備運行狀態(tài)的狀態(tài)溫度的溫度數(shù)據(jù)，MATLAB用來對采集的溫度數(shù)據(jù)通過距離判別分析算法進行運算并與數(shù)據(jù)庫中標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度數(shù)據(jù)比較，確定其屬于哪種運行狀態(tài)，組態(tài)王可實時顯示不同運行狀態(tài)下的設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)變化趨勢。

距離判別分析算法過程如下：

設(shè)總體G＝(X₁,X₂,…,X_m)^T是4元總體(考察4個指標(biāo))，其中樣本X(x₁,x₂,x₃,x₄)^T。令μ_i＝E(X_i),(i＝1,2,…,q)，則總體均值向量為μ＝(μ₁,μ₂,…,μ_q)^T.總體G＝X(x₁,x₂,x₃,x₄)^T的協(xié)方差矩陣為

∑＝Cov(G)＝E[(G-μ)(G-μ)^T]

則樣本X(x₁,x₂,x₃,x₄)^T與總體G的馬式距離定義為

d²(X,G)＝(X-μ)^T∑^-1(X-μ)

設(shè)有k個4元總體：G₁,G₂,…G_k,(k≥2),各自的均值向量和協(xié)方差陣分別為μ_i,∑_i(i＝1,2,…k)，對任意給定的q元樣品X(x₁,x₂,x₃,x₄)^T,判斷它屬于哪個總體，可以按馬式距離最近準(zhǔn)則對X進行辨別分類，可得出樣品X到k個總體的馬氏距離，比較數(shù)值，樣品X即距離最小的那類。

設(shè)i＝l時，若：

則X∈G_i。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其進行限制，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。