一種開關柜智能監(jiān)測及專家診斷系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)智能變電站技術領域，具體涉及一種開關柜智能監(jiān)測及專家診斷系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]高壓開關柜是影響電網安全穩(wěn)定運行的關鍵設備之一，尤其是1KV中壓開關柜數量龐大、種類繁多。1KV中壓開關柜主要故障原因為:分合閘線圈燒毀、操作卡澀、部件故障，溫升故障、真空滅弧室漏氣等原因。其中由于機械和發(fā)熱因素造成的故障占比高達83.3%。目前開關柜的監(jiān)測種類很多，溫度監(jiān)測、電流電壓監(jiān)測、局放監(jiān)測、機械特性監(jiān)測等等。這些監(jiān)測成為一個個設備安裝于開關柜的儀表室中，成為一個個信息的孤島，浪費了資源。傳統(tǒng)高壓開關柜往往采用多信息單個采集模式，具有功能十分多，而且分散?，F實運行中需要一種裝置，采用統(tǒng)一信息標準、統(tǒng)一數據庫結構、統(tǒng)一信息平臺的裝置。開關柜運行過程中，故障是在所難免，可以做到早發(fā)現早預防，最大限度減少故障停電的時間?，F階段開關柜缺乏有效的缺陷專家診斷系統(tǒng)。開關柜本身、開關柜控制對象和開關柜組成的電力網三者都具有物理過程的復雜性、不確定性和模糊性，難以有精確的數學模型。開關柜狀態(tài)監(jiān)測是設備當前工作狀態(tài)的實際依據，通過先進的狀態(tài)監(jiān)測和診斷手段、可靠性評價手段以及壽命預測手段，判斷設備的狀態(tài)、識別故障的早期征兆、對故障部位及其嚴重程度和故障發(fā)展趨勢做出判斷，并根據分析診斷結果，在設備性能下降到一定程度或故障將要發(fā)生之前主動實施維修。為電氣設備安全、穩(wěn)定、長周期、全性能、優(yōu)質運行提供了可靠的技術和管理保障。狀態(tài)檢測的主要工作就是對狀態(tài)數據、判據、規(guī)程以及運行經驗等進行分析比較，對設備的狀態(tài)及故障部位做出判斷，為采取進一步措施(如是否退出運行、安排維修計劃等)提供依據，必要時提供預警。

【發(fā)明內容】

[0003]針對以上問題，本發(fā)明提供了所述系統(tǒng)一體化智能監(jiān)測裝置和專家診斷裝置；
[0004]所述一體化智能監(jiān)測裝置實現對電信號、溫度信號和機械特性的采集和統(tǒng)一處理并建立開關柜全生命周期狀態(tài)監(jiān)測信息數據庫；
[0005]所述專家診斷裝置是一種根據開關柜專業(yè)知識結合監(jiān)測數據數據庫組成的人工智能系統(tǒng)，采用開關柜故障的推理機制發(fā)現開關柜的早期故障信號用于發(fā)現開關柜的早期故障信號。
[0006]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0007]I)創(chuàng)新采用激光半導體溫度傳感技術，消除高溫、弧光對測溫的影響，研宄開關柜觸頭傳熱模型。實現開關柜溫度監(jiān)測的高精度、高穩(wěn)定性，且具有很強抗強電干擾性；
[0008]2)創(chuàng)新實現開關柜斷路器機械特性數據的融合，采集多種數據樣本，并應用人工智能算法對數據進行分析、處理，監(jiān)測開關柜內斷路器的分合閘電流波形、行程時間曲線、儲能狀態(tài)等，并對開關柜斷路器機械動作特性進行評估，判斷其機械性能好壞；
[0009]3)應用突變理論分析方法對開關柜建立評估模型，根據專家系統(tǒng)對數據進行經驗性預警和提示。建立電站數據模型，全景數據的分析，最終得出設備的劣化指標。
【附圖說明】
[0010]圖1為一體化智能集成監(jiān)測裝置系統(tǒng)構架圖；
[0011]圖2為激光器溫控電路；
[0012]圖3為母線排監(jiān)測用傳感器封裝；
[0013]圖4為觸頭監(jiān)測用傳感器封裝。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
[0015]本公開所述的系統(tǒng)包括一體化智能監(jiān)測裝置和專家診斷裝置；
[0016]所述一體化智能監(jiān)測裝置實現對電信號、溫度信號和機械特性的采集和統(tǒng)一處理并建立開關柜全生命周期狀態(tài)監(jiān)測信息數據庫；
[0017]所述專家診斷裝置是一種根據開關柜專業(yè)知識結合監(jiān)測數據數據庫組成的人工智能系統(tǒng)，采用開關柜故障的推理機制發(fā)現開關柜的早期故障信號用于發(fā)現開關柜的早期故障信號。
[0018]開關柜一體化智能監(jiān)測集成系統(tǒng)實現對功能單元間無縫集成，對開關柜溫度信號、二次電流信號、控制電壓信號和斷路器機械信號監(jiān)測的同時，對這些信號的標準化、數據庫結構、信息處理平臺及智能變電站運維終端點融合。一體化智能監(jiān)測裝置系統(tǒng)架構圖如圖1所示。
[0019]一體化智能監(jiān)測裝置集成研宄系統(tǒng)的建立，基于圖1所述的系統(tǒng)。例如開關柜在線監(jiān)測、斷路器機械特性在線監(jiān)測、開關柜二次控制監(jiān)測、開關柜開關量監(jiān)測等等。對系統(tǒng)而言，系統(tǒng)直采直跳技術和數據共享，提高了系統(tǒng)了執(zhí)行效率。利用現有的系統(tǒng)，對采集上傳到主控平臺的各種監(jiān)測數據，進行分類整理和綜合分析，并能良好地與現有平臺良好兼容，界面友好，易于操作。變電站多臺柜體通過網絡信息采集，至數據平臺集中處理。
[0020]依據IEC61850標準，研宄建立三層兩網、覆蓋全站開關柜多專業(yè)監(jiān)測集成系統(tǒng)。數據對象包括:電信號，包括控制電壓和儲能電壓、合閘線圈電流、分閘線圈電流、儲能電機電流；溫度信號，包括母線溫度，電纜接頭溫度和梅花觸頭溫度；機械特性，包括斷路器合分閘速度、開距和合分閘時間。這些信號綜合米集和統(tǒng)一處理。遵循DL/T860標準，建立統(tǒng)一信息模型，實現智能變電站通用的數據服務，實現不同應用的共享。
[0021]通過開關柜的分IED采集的狀態(tài)信息，通過監(jiān)控平臺展示于電網運行的相關設備實時狀態(tài)信息；通過遠程終端，在變電站內展示設備健康狀況、設備運行記錄和設備檢修記錄等運維信息。
[0022]依據61850標準，研宄建立適應激光測溫等覆蓋多種物理形態(tài)監(jiān)測信息模型。目前在變電站繼電保護領域，61850標準得到了充分的貫徹和執(zhí)行。為了更好的提高智能變電站監(jiān)測部分的智能化水平和標準化水平，將61850推廣到變電設備的監(jiān)控領域已經成為必然趨勢。按照61850-5部分的通訊要求和設備模型，按照邏輯功能的分配和邏輯接口、功能定義的規(guī)則及功能分類、邏輯節(jié)點及其應用來統(tǒng)一建模。
[0023]激光半導體測溫IED和機械特性IED配置和參數按照61850要求，相互統(tǒng)一通訊文件格式。該文件的描述方法使得不同功能的IED和系統(tǒng)以兼容的方式進行交換數據。通過該信息模型的研宄，實現信息的交換、信息的整合、存儲和發(fā)布按照統(tǒng)一格式進行。研宄標準信息通訊，支持不同的監(jiān)測裝置，消除不同裝置采集數據模型和接口的障礙。
[0024]依據深圳電網健康檔案的模式，研宄建立開關柜全生命周期狀態(tài)監(jiān)測信息數據庫。采集信息按照統(tǒng)一的數據存儲格式存儲，實現相互數據的傳送、讀取、信息共享，從而兼容了已有的變電站數據系統(tǒng)。通過分層分布式控制技術劃分數據庫信息存儲結構和鏈接方式，將變電站站端和功能IED數據分層處理。
[0025]專家診斷系統(tǒng)是根據開關柜專業(yè)知識結合監(jiān)測數據組成的人工智能系統(tǒng)，采用開關柜故障的推理機制發(fā)現開關柜的早期故障信號。本項目在大量實驗數據的基礎上，集成仿真和數據模型，最終給出開關柜的劣化指標，供檢修人員參考。提取開關柜機械特性參數和分合閘線圈電流參數，根據目前高壓斷路器的監(jiān)測現狀，結合高壓斷路器狀態(tài)維修的要求，對開關柜機械特性參數進行評估。創(chuàng)新性的提出開關柜特性比對系統(tǒng)，通過對運行中的開關柜元件進行測試后，即能自動生成針對元件的標準性能參數進行比對。按照事件特征建立典型圖譜，建立一體化信息模型和網絡結構。
[0026]缺陷產品特征的是基于大量實驗數據基礎上獲得的。通過有限元分析方法可以仿真分析獲得缺陷特征趨勢，更加快捷的獲得基礎數據。本發(fā)明擬采用infolytic對溫度場和電磁場進行仿真，得出典型開關柜溫度場和電磁場模型，比對試驗數據，找出缺陷趨勢。通過adams機械仿真對斷路器的機械運動仿真分析，尋找機械故障的疲勞點和故障趨勢，為專家系統(tǒng)提供理論支撐。
[0027]將溫度、機械特性、控制電壓和斷路器線圈電流等個專業(yè)和歷史、家族狀態(tài)監(jiān)測信息集成，開展綜合分析和判斷。研宄提供變電站狀態(tài)信息的展示、預警、分析、判斷、評估和預測等功能，并集中多專業(yè)集成綜合數據分析判斷。采用智能判斷、面向服務框架(SOA)和協同智能技術，研宄建立安全可靠、開放靈活和可擴展的狀態(tài)監(jiān)測與檢修決策的專家系統(tǒng)。
[0028]針對開關柜專業(yè)、全生命周期狀態(tài)監(jiān)測信息，采用多種大數據分析方法開展狀態(tài)特征化的分析，尋找最優(yōu)的分析方法。單一的數據往往不能反映事物發(fā)展的規(guī)律，當全站數據集成后，往往可以得到狀態(tài)發(fā)展的趨勢。按照功能IED匯集的數據，對各個開關柜的數據綜合分析，有助于發(fā)現開關柜的特征。
[0029]研宄缺陷特征，建立典型缺陷樣品，通過實驗研宄，建立典型缺陷特征、圖譜庫。綜合多專業(yè)監(jiān)