專利名稱：一種繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置和其信號處理方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電力行業(yè)不同電壓等級繼電保護設(shè)備在線狀態(tài)檢修智能分析裝置和其信號處理方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)規(guī)模的發(fā)展、設(shè)備數(shù)量不斷增加，對技術(shù)水平和可靠性的要求迅速提升，傳統(tǒng)的設(shè)備定期檢修模式已經(jīng)很難適應(yīng)新的管理需求。國家電網(wǎng)正處于從定期檢修模式(TBM)逐漸向狀態(tài)檢修模式(CBM)轉(zhuǎn)變的過程中。繼電保護裝置需要實現(xiàn)在線狀態(tài)檢修，利用微機型繼電保護裝置的自檢、測量、故障錄波和通信功能，從而達到提高檢修效率、擴展 檢修內(nèi)涵及提升檢修效果的目的。傳統(tǒng)繼電保護裝置工作特性要依靠本身靜態(tài)元器件完成，其功能良好性要依靠定期預(yù)防性檢修得到保證，無法達到真正狀態(tài)檢修。為了真正反映保護裝置的運行狀態(tài)，必須引入在線狀態(tài)量監(jiān)測，運用先進的技術(shù)手段實現(xiàn)所需微機型繼電保護裝置的運行狀態(tài)信息、自檢狀態(tài)信息和在線檢測信息的自動采集工作，從而達到非侵入式的在線狀態(tài)檢修，全方位地監(jiān)測裝置運行狀態(tài)及二次接線的安全。目前國內(nèi)繼電保護裝置的狀態(tài)檢修分析主要是采用傳統(tǒng)的離線評價模式(傳統(tǒng)模式是指繼電保護裝置狀態(tài)量都是采用人工到變電站巡視記錄，然后再匯總計算的方式，統(tǒng)稱離線評價模式)，缺少一個能夠滿足各種類型保護裝置的在線狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)評價的智能分析裝置。

發(fā)明內(nèi)容
I.要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)中繼電保護裝置狀態(tài)量信息采集依賴于人工，無法實現(xiàn)繼電保護裝置實時狀態(tài)量信息采集，缺少能夠滿足不同類型、型號繼電保護裝置的通用靈活的控制方法，且評價結(jié)果簡單，不能提供決策分析的不足，本發(fā)明提供了一種繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置和其信號處理方法及其應(yīng)用，它通過對繼電保護裝置狀態(tài)量屬性信息的實時采集，利用獨立模塊內(nèi)通用的狀態(tài)評價算法模型，可實現(xiàn)對電網(wǎng)中各種類型保護裝置進行檢修決策分析和告警檢測處理。2.技術(shù)方案本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。一種繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置，它包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)適配器和存儲單元，還包括告警檢測單元、狀態(tài)評價單元、檢修決策單元、導(dǎo)則單元、導(dǎo)則配置界面單元、控制單元、通用算法模塊、算法配置界面單元和WEB頁面展示單元；所述的數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與繼電保護裝置連接，所述的數(shù)據(jù)采集單元的輸出端與數(shù)據(jù)適配器連接，該數(shù)據(jù)適配器與所述的存儲單元連接實現(xiàn)進行數(shù)據(jù)交互；所述的告警檢測單元、狀態(tài)評價單元和檢修決策單元并聯(lián)后，其輸入端分別與所述的數(shù)據(jù)適配器、導(dǎo)則單元連接，輸出端與控制單元連接；所述的導(dǎo)則單元為數(shù)據(jù)存儲單元，所述的導(dǎo)則配置界面單元與所述的導(dǎo)則單元連接；所述的控制單元輸出端與通用算法模塊連接，通用算法模塊把分析結(jié)果傳輸?shù)絎EB頁面展示單元進行展示，所述的通用算法模塊還分別與所述的算法配置界面單元及數(shù)據(jù)適配器連接。所述的通用算法模塊包括依次連接的算法解析器、算法適配器和算法模型單元。一種上述的繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置的信號處理方法，其步驟為(I)所述的數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)自身設(shè)置的采集頻率、采集項、采集周期對繼電保護裝置傳入的數(shù)據(jù)信息進行過濾處理；所述的數(shù)據(jù)適配器將采集的數(shù)據(jù)信息整理、組裝成元數(shù)據(jù)模型，并且根據(jù)特征信號標識分別向所述的告警檢測單元、狀態(tài)評價單元和檢修決策單元三個并聯(lián)單元輸入數(shù)據(jù)信息，該數(shù)據(jù)信息包括裝置參數(shù)信息、裝置運行信息、實測狀態(tài)量信息和經(jīng)過通用算法模塊計算后的反饋值，同時該數(shù)據(jù)信息存儲在所述的存儲單元里，作為整個裝置的數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)采集主要是通過繼電保護裝置內(nèi)部功能單元實現(xiàn)獲取 狀態(tài)量數(shù)據(jù)信息，并通過數(shù)據(jù)適配器完成元數(shù)據(jù)的校驗和建模過程；(2)所述的導(dǎo)則單元存儲由導(dǎo)則配置界面單元設(shè)定的評價導(dǎo)則模型，該模型中導(dǎo)則類型與保護裝置類型、型號或唯一裝置標識進行關(guān)聯(lián)，作為告警檢測單元、狀態(tài)評價單元和檢修決策單元的輸入信息；評價導(dǎo)則模型是根據(jù)國家電網(wǎng)頒發(fā)的保護裝置評價導(dǎo)則標準(包括導(dǎo)則類別、導(dǎo)則版本、導(dǎo)則類型、評價標準、評價分項指標和狀態(tài)量)進行分層級建模，涵蓋了所有保護裝置的狀態(tài)評價、告警檢測和檢修決策的評價標準。(3)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)信息，所述的告警檢測單元從導(dǎo)則單元里獲取對應(yīng)的導(dǎo)則信息，組裝成以裝置為單元的告警檢測數(shù)據(jù)模型；保護裝置告警檢測的處理過程，主要依據(jù)導(dǎo)則單元里預(yù)定義的告警檢測標準，結(jié)合實時采集的保護裝置狀態(tài)量信息，利用告警檢測算法模型進行計算，輸出的告警信息，如告警等級、告警時間、告警內(nèi)容描述等。所述的狀態(tài)評價單元從導(dǎo)則單元里獲取對應(yīng)的導(dǎo)則信息，組裝成以裝置為單元的狀態(tài)評價數(shù)據(jù)模型；保護裝置狀態(tài)評價的處理過程，主要依據(jù)導(dǎo)則單元里預(yù)定義的狀態(tài)評價標準和狀態(tài)量實測數(shù)據(jù)信息，通過狀態(tài)量算法模型和評價分量算法模型進行計算，并最終給出設(shè)備的評價狀態(tài)結(jié)果，結(jié)果主要是評價狀態(tài)的分值和狀態(tài)描述。以狀態(tài)評價數(shù)據(jù)模型的狀態(tài)評價計算結(jié)果作為檢修決策單元的輸入值，并從導(dǎo)則單元里獲取對應(yīng)的導(dǎo)則信息，組裝成以裝置為單元的檢修決策數(shù)據(jù)模型；保護裝置檢修決策分析的處理過程，主要依據(jù)導(dǎo)則單元里預(yù)定義的檢修決策標準，結(jié)合保護裝置評價狀態(tài)結(jié)果的反饋值作為檢修決策分析算法模型的輸入值，通過對應(yīng)算法公式進行計算，最終給出合理的檢修等級、檢修決策建議等。(4)以步驟(3)中所述的告警檢測單元、狀態(tài)評價單元和檢修決策單元的輸出值，作為所述的控制單元的輸入值，控制單元把輸入的數(shù)據(jù)模型進行對象序列化處理，作為通用算法模塊的輸入項；(5)通用算法模塊主要是依據(jù)繼電保護評價導(dǎo)則，實現(xiàn)保護裝置狀態(tài)量算法、評價分量算法、評價結(jié)果算法、檢修策略算法、告警檢測算法的構(gòu)建。所述的通用算法模塊作為控制單元的輸出端，通過通用算法模塊內(nèi)的算法適配器進行數(shù)據(jù)處理后，再從通用算法模塊中的算法模型單元中選擇對應(yīng)的算法公式，輸入通用算法模塊內(nèi)的算法解析器進行迭代計算分析，最終，計算結(jié)果輸入到WEB頁面展示單元并反饋到所述的數(shù)據(jù)適配器。具體地，算法模型的建立是依據(jù)電網(wǎng)公司頒布的《繼電保護裝置狀態(tài)評價標準》進行配置的，是已知存在的且適用于電網(wǎng)運行中繼電保護裝置的一套評價標準。其有效期是根據(jù)裝置更新變化頻率決定的。裝置生產(chǎn)廠家負責(zé)為保護裝置的狀態(tài)量和評價分量提供計算公式。在所述的步驟(5)中，所述的通用算法模塊的算法模型是在裝置的算法配置界面上自定義設(shè)定，其結(jié)果存儲在通用算法模塊的算法模型單元里，依據(jù)繼電保護裝置評價導(dǎo)則按狀態(tài)評價算法、檢修決策算法、告警檢測算法進行構(gòu)建，支持構(gòu)建不同的算法類型，每個算法類型下，可以無限擴建層級節(jié)點，每個節(jié)點下支持構(gòu)建至少一個算法項，算法項與保護裝置的類型、型號和唯一裝置標識進行關(guān)聯(lián)；每個算法項下構(gòu)建一組算法公式，該算法公式由前置條件、規(guī)則表達式和輸出結(jié)果三部分組成。表達式支持復(fù)雜科學(xué)算法、函數(shù)方法、嵌套算法公式、關(guān)系表達式和邏輯表達式等處理方式。在編寫表達式時支持智能引導(dǎo)功能，自動引入?yún)?shù)、函數(shù)方法、嵌套算法公式等，便于用戶快速編寫算法表達式。由于電網(wǎng)繼電保護裝置狀態(tài)評價算法的多變性，如采用固定程序算法模式進行設(shè)計，會使系統(tǒng)應(yīng)用的擴展性帶來限制，無法適用于不同的評估場景和類型，故本發(fā)明中算法模型單元構(gòu)建的特點在于，是依據(jù)電網(wǎng)繼電保護裝置狀態(tài)評價導(dǎo)則的要求進行構(gòu)建，實現(xiàn)狀態(tài)檢修評價算法的 靈活配置和滿足不同復(fù)雜計算公式的技術(shù)特性。在所述的步驟(5)中，所述的通用算法模塊中算法適配器具有自適應(yīng)功能，可以根據(jù)狀態(tài)評價導(dǎo)則指標項和裝置類型、型號和唯一裝置標識動態(tài)匹配算法模型，動態(tài)匹配加載算法模型中滿足規(guī)則條件的算法項，并從算法項所屬的一組算法公式中找到符合條件的至少一個算法公式，算法適配器把表達式中的變量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的狀態(tài)量實測值、函數(shù)方法和嵌套算法公式，再把處理后表達式反饋給算法解析器，從而進行迭代計算分析，計算結(jié)束后把結(jié)果反饋到算法適配器；所述的通用算法模塊中算法解析器，能夠以狀態(tài)量數(shù)據(jù)和算法模型作為輸入，支持對復(fù)雜科學(xué)算法、函數(shù)方法(包括常用的數(shù)學(xué)函數(shù)、自定義函數(shù)和數(shù)據(jù)庫存儲過程等)和嵌套表達式進行遞歸計算，計算結(jié)果類型支持數(shù)值、字符串和布爾型，計算后的結(jié)果反饋給算法適配器。通用算法模塊其主要設(shè)計思路是首先把自定義的算法模型存儲在通用算法模塊的算法模型單元中作為整個通用算法模塊的算法庫。再把控制單元序列化后的結(jié)果(主要包括裝置參數(shù)、相關(guān)的評價導(dǎo)則標準、狀態(tài)量的實測數(shù)據(jù)等)作為算法適配器的輸入值，通過算法適配器的處理，把算法表達式反饋給算法解析器，從而進行迭代計算分析。計算結(jié)束后把結(jié)果反饋給算法適配器。由算法適配器把計算結(jié)果與裝置信息進行關(guān)聯(lián)。最終，結(jié)果傳送到WEB界面進行展示或把輸出結(jié)果反饋到數(shù)據(jù)適配器作為其他計算的輸入值。在所述的步驟(5)中，WEB頁面展示單元，實際是對保護裝置狀態(tài)評價、檢修決策分析和告警檢測三種不同類型計算結(jié)果的輸出和展示功能。由所述的通用算法模塊中的算法適配器把計算結(jié)果進行處理后傳送到WEB頁面展示單元進行展示并把輸出結(jié)果反饋到所述的數(shù)據(jù)適配器作為計算的輸入值，其中，裝置狀態(tài)評價結(jié)果以N項評價指標計算結(jié)果作為輸入，運用評價結(jié)果算法模型進行計算，從而得到裝置當(dāng)前的評價狀態(tài)和分值，依據(jù)的公式為
權(quán)利要求
1.一種繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置，它包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)適配器和存儲單元，其特征在于，還包括告警檢測單元、狀態(tài)評價單元、檢修決策單元、導(dǎo)則單元、導(dǎo)則配置界面單元、控制單元、通用算法模塊、算法配置界面單元和WEB頁面展示單元； 所述的數(shù)據(jù)采集單元的輸入端與繼電保護裝置連接，所述的數(shù)據(jù)采集單元的輸出端與數(shù)據(jù)適配器連接，該數(shù)據(jù)適配器與所述的存儲單元連接實現(xiàn)進行數(shù)據(jù)交互；所述的告警檢測單元、狀態(tài)評價單元和檢修決策單元并聯(lián)后，其輸入端分別與所述的數(shù)據(jù)適配器、導(dǎo)則單元連接，輸出端與所述的控制單元連接；所述的導(dǎo)則單元為數(shù)據(jù)存儲單元，所述的導(dǎo)則配置界面單元與所述的導(dǎo)則單元連接；所述的控制單元輸出端與通用算法模塊連接，通用算法模塊把分析結(jié)果傳輸?shù)絎EB頁面展示單元進行展示，所述的通用算法模塊還分別與所述的算法配置界面單元及數(shù)據(jù)適配器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置，其特征在于，所述的通用算法模塊包括依次連接的算法解析器、算法適配器和算法模型單元。
3.—種權(quán)利要求2所述的繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置的信號處理方法，其步驟為 (1)所述的數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)自身設(shè)置的采集頻率、采集項、采集周期對繼電保護裝置傳入的數(shù)據(jù)信息進行過濾處理；所述的數(shù)據(jù)適配器將采集的數(shù)據(jù)信息整理、組裝成元數(shù)據(jù)模型，并且根據(jù)特征信號標識分別向所述的告警檢測單元、狀態(tài)評價單元和檢修決策單元三個并聯(lián)單元輸入數(shù)據(jù)信息，該數(shù)據(jù)信息包括裝置參數(shù)信息、裝置運行信息、實測狀態(tài)量信息和經(jīng)過通用算法模塊計算后的反饋值，同時該數(shù)據(jù)信息存儲在所述的存儲單元里，作為整個裝置的數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)； (2)所述的導(dǎo)則單元存儲由導(dǎo)則配置界面單元設(shè)定的評價導(dǎo)則模型，該模型中導(dǎo)則類型與保護裝置類型、型號或唯一裝置標識進行關(guān)聯(lián)，作為告警檢測單元、狀態(tài)評價單元和檢修決策單元的輸入信息； (3)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)信息，所述的告警檢測單元從導(dǎo)則單元里獲取對應(yīng)的導(dǎo)則信息，組裝成以裝置為單元的告警檢測數(shù)據(jù)模型；所述的狀態(tài)評價單元從導(dǎo)則單元里獲取對應(yīng)的導(dǎo)則信息，組裝成以裝置為單元的狀態(tài)評價數(shù)據(jù)模型；以狀態(tài)評價數(shù)據(jù)模型的狀態(tài)評價計算結(jié)果作為檢修決策單元的輸入值，并從導(dǎo)則單元里獲取對應(yīng)的導(dǎo)則信息，組裝成以裝置為單元的檢修決策數(shù)據(jù)模型； (4)以步驟(3)中所述的告警檢測單元、狀態(tài)評價單元和檢修決策單元的輸出值，作為所述的控制單元的輸入值，控制單元把輸入的數(shù)據(jù)模型進行對象序列化處理，作為通用算法模塊的輸入項； (5)所述的通用算法模塊作為控制單元的輸出端，通過通用算法模塊內(nèi)的算法適配器進行數(shù)據(jù)處理后，再從通用算法模塊中的算法模型單元中選擇對應(yīng)的算法公式，輸入通用算法模塊內(nèi)的算法解析器進行迭代計算分析，最終，計算結(jié)果輸入到WEB頁面展示單元并反饋到所述的數(shù)據(jù)適配器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置的信號處理方法，其特征在于，在步驟(5)中，所述的通用算法模塊的算法模型是在裝置的算法配置界面上自定義設(shè)定，其結(jié)果存儲在通用算法模塊的算法模型單元里，依據(jù)繼電保護裝置評價導(dǎo)則按狀態(tài)評價算法、檢修決策算法、告警檢測算法進行構(gòu)建，支持構(gòu)建不同的算法類型，每個算法類型下，可以無限擴建層級節(jié)點，每個節(jié)點下支持構(gòu)建至少一個算法項，算法項與保護裝置的類型、型號和唯一裝置標識進行關(guān)聯(lián)；每個算法項下構(gòu)建一組算法公式，該算法公式由前置條件、規(guī)則表達式和輸出結(jié)果三部分組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置的信號處理方法，其特征在于，在步驟(5)中，所述的通用算法模塊中算法適配器具有自適應(yīng)功能，可以根據(jù)狀態(tài)評價導(dǎo)則指標項和裝置類型、型號和唯一裝置標識動態(tài)匹配算法模型，動態(tài)匹配加載算法模型中滿足規(guī)則條件的算法項，并從算法項所屬的一組算法公式中找到符合條件的至少一個算法公式，算法適配器把表達式中的變量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的狀態(tài)量實測值、函數(shù)方法和嵌套算法公式，再把處理后表達式反饋給算法解析器，從而進行迭代計算分析，計算結(jié)束后把結(jié)果反饋到算法適配器； 所述的通用算法模塊中算法解析器，能夠以狀態(tài)量數(shù)據(jù)和算法模型作為輸入，支持對復(fù)雜科學(xué)算法、函數(shù)方法和嵌套表達式進行遞歸計算，計算結(jié)果類型支持數(shù)值、字符串和布爾型，計算后的結(jié)果反饋給算法適配器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置的信號處理方法，其特征在于，在步驟(5)中，由所述的通用算法模塊中的算法適配器把計算結(jié)果進行處理后傳送到WEB頁面展示單元進行展示并把輸出結(jié)果反饋到所述的數(shù)據(jù)適配器作為計算的輸入值，其中， 裝置狀態(tài)評價結(jié)果以N項評價指標計算結(jié)果作為輸入，運用評價結(jié)果算法模型進行計算，從而得到裝置當(dāng)前的評價狀態(tài)和分值，依據(jù)的公式為
7.—種繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置的應(yīng)用，其特征在于，將權(quán)利要求I所說的繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置應(yīng)用于繼電保護裝置在線狀態(tài)信息檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種繼電保護在線狀態(tài)檢修智能決策分析裝置和其信號處理方法及其應(yīng)用，屬于電力系統(tǒng)信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)適配器、存儲單元、狀態(tài)評價單元、告警檢測單元、檢修決策單元、導(dǎo)則單元、導(dǎo)則配置界面單元、控制單元、通用算法模塊、算法配置界面單元和WEB頁面展示單元。本發(fā)明通過對繼電保護裝置狀態(tài)量屬性信息的實時采集，利用獨立模塊內(nèi)通用的狀態(tài)評價算法模型，可實現(xiàn)對電網(wǎng)中各種類型保護裝置進行檢修決策分析和告警檢測處理。
文檔編號H02H1/00GK102931625SQ201210472879
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者劉祥, 葉遠波, 孫月琴, 黃太貴, 胡世駿, 趙曉春, 陳實, 胡曉飛, 朱六璋, 杜林 , 汪春燕, 夏麗麗 申請人:安徽南瑞繼遠軟件有限公司, 安徽省電力公司