基于电网监控数据的配网自动化开关使用寿命监控方法与流程

1.本发明涉及一种基于电网监控数据的配网自动化开关使用寿命监控方法，属于配电技术领域。


背景技术：

2.目前配网自动化开关厂家众多、设备情况复杂，例如蓄电池和无线模块等附件频繁出现故障，这些情况都导致设备在线率低、运行不稳定、遥控失灵等情况。造成配网自动化开关频繁故障的因素有：1、附件频繁出现故障，例如蓄电池、通讯模块、无线射频装置等。2、频繁分合闸，这种冲击负荷加剧蓄电池容量衰减。3、主板cpu易死机，主板运行速度慢。4、通讯模块频繁占线，导致遥控延迟或不成功。5、运行时间和环境因数的影响。
3.如果通过收集现已运行的配网自动化开关设备运行参数进行数据分析，能够发现各厂家设备其故障原因、故障频率、频繁故障附件类型，分析出各厂家的设备故障频率、常见故障原因、鉴别不同厂家设备性能差异，将为电网运行发展提供预测和决策支持。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于电网监控数据的配网自动化开关使用寿命监控方法，通过整合当前分散在电网各个监控系统中的电网设备运行数据，采用数据挖掘技术将配网自动化开关运行数据用于配网自动化开关使用寿命的监测，为电网运行发展提供预测和决策支持。
5.本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
6.一种基于电网监控数据的配网自动化开关使用寿命监控方法，包括以下步骤：
7.步骤1)收集电网监控系统中各设备运行参数，建立设备运行档案；
8.设备运行参数包括但不限于故障开关的生产厂家、投运时间、缺陷故障时间、缺陷故障内容、损坏的附件类型、运行时间记录数据；
9.步骤2)数据处理：
10.将收集到的各厂家设备运行数据放在样本集合中，在同一运行时间t的条件下，以发生缺陷故障的所有开关异常分合闸为x轴、非异常分合闸为y轴，绘制散点图，异常分合闸表示短路故障引起的分合闸，非异常分合闸表示遥控和手动分合闸；t以年为单位，t＝1，2，3，
…
n；
11.步骤3)数据分析：
12.(1)用
△
t表示某一个开关两次缺陷之间的时间差，
△
n表示时间差内缺陷次数，根据
△
t/
△
n值判断开关状态；
13.(2)若某一开关第一次发生缺陷时，t越小说明该厂家开关越容易发生缺陷，反之t越大开关越不容易发生缺陷，该开关设备性能越好；
14.(3)某次缺陷运行时间t内，x、y值越大说明开关在相同运行时间内使用越频繁，性能越好，也就是位于散点图中密度趋势线上方的点。
15.进一步的，当1＜
△
t/
△
n≤1.5，说明缺陷发生略频繁，建议密切跟踪；当0.5＜
△
t/
△
n≤1说明缺陷发生频繁，建议大修；当
△
t/
△
n≤0.5，说明缺陷发生很频繁，建议更换。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过收集现已运行的配网自动化开关设备运行参数进行数据分析，发现各厂家设备其故障原因、故障频率、频繁故障附件类型。通过研究它们之间的关联性，从而鉴别各厂家设备性能差异，为后期设备采购提供参考依据；通过分析各厂家设备故障频率，提醒运维部门及时对现已运行设备进行维护，更换易故障附件；通过分析各厂家设备故障原因，掌握各厂家易故障附件类型，可为运维部门备品备件的采购工作提供依据。通过数据挖掘技术掌握各厂家的设备性能差异，对各厂家设备可能出现的故障提前预警、及早更换易损附件，避免不必要的电网设备故障停电，为运维部门检修计划提供决策参考。
附图说明
17.图1是配网某开关运行档案示意图；
18.图2是第3年发生缺陷故障的配网自动化开关散点图；
19.图3是第4年发生缺陷故障的配网自动化开关散点图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
21.本发明通过收集现已运行的配网自动化开关设备运行参数进行数据分析，发现各厂家设备其故障原因、故障频率、频繁故障附件类型。通过研究它们之间的关联性，从而鉴别各厂家设备性能差异，为后期设备采购提供参考依据；通过分析各厂家设备故障频率，提醒运维部门及时对现已运行设备进行维护，更换易故障附件；通过分析各厂家设备故障原因，掌握各厂家易故障附件类型，可为运维部门备品备件的采购工作提供依据。通过数据挖掘技术掌握各厂家的设备性能差异，对各厂家设备可能出现的故障提前预警、及早更换易损附件，避免不必要的电网设备故障停电，为运维部门检修计划提供决策参考。
22.第一步：收集各电网监控系统中设备运行参数，建立设备运行档案，例如如图1所示。
23.通过收集配电自动化系统、调度监控系统、生产pms和oms系统中设备运行参数，利用数据中台提炼出故障开关的生产厂家、投运时间、缺陷故障时间、缺陷故障内容、损坏的附件类型、运行时间、运行记录等数据，形成设备运行档案。
24.建立运行档案的作用：1、清晰的记录开关发生缺陷故障的时间点以及发生缺陷前开关的运行记录。2、根据缺陷故障发生的频率判断开关的使用寿命，缺陷故障越频繁证明设备需要大修或更换。3、掌握各厂家设备故障原因，对各厂家易损附件类型进行归类统计。
25.第二步：数据处理
26.将收集到的各厂家设备运行数据放在样本集合中，利用企业数据中台分析工具将发生缺陷故障时对应的故障条件属性绘制成散点图便于统计。
27.(1)选取同一运行时间t(年)的条件下(控制变量)，以发生缺陷故障的所有开关异常分合闸为x轴、非异常分合闸为y轴，绘制散点图。(异常分合闸表示短路故障引起的分合闸，非异常分合闸表示遥控和手动分合闸)
28.(2)选取另一个运行时间t(年)的条件下，发生缺陷故障的开关再绘制一张散点图。以此类推绘制t 1年、t 2年、......的散点图。例如如图2、3 所示的第3、4年发生缺陷故障的配网自动化开关散点图。
29.运算逻辑说明：
30.(1)用
△
t表示某一个开关两次缺陷之间的时间差，
△
n表示时间差内缺陷次数，当
△
t/
△
n≤1时说明缺陷发生的较频繁，开关使用寿命接近尾声，需要大修或更换。
31.(2)若某一开关第一次发生缺陷时，t越小说明该厂家开关越容易发生缺陷，反之t越大开关越不容易发生缺陷，该开关设备性能越好。
32.(3)第一次缺陷运行时间t内，x、y值越大说明开关在相同运行时间内使用的越频繁，性能越好，也就是散点图中密度趋势线上方的点。
33.第三步：设备性能鉴别和运维决策建议
34.(1)运维策略建议：利用中台计算出
△
t/
△
n的值，根据
△
t/
△
n的值判断配网开关缺陷频率，为运维部门提供运维决策建议，减少电网非计划停电，确保电网运行可靠。
35.(2)智能推荐设备供应商：利用中台计算出条件属性分布趋势线，趋势线上方的点表示开关性能优于大多数厂家，趋势线下方的点表示开关性能劣于大多数厂家。
36.(3)统计各厂家易故障的附件，提前预警及早更换易损附件，避免不必要的电网设备故障停电。
37.通过对配网开关缺陷记录进行分析，按照运算逻辑对
△
t/
△
n的值进行定义分类，并提出运维决策建议，根据
△
t/
△
n的值将运维策略分成三类：
38.△
t/
△
n类型定性运维建议1＜
△
t/
△
n≤1.5四年内发生三次缺陷略频繁密切跟踪0.5＜
△
t/
△
n≤1二年内发生三次缺陷频繁大修
△
t/
△
n≤0.5一年内发生两次缺陷很频繁更换
39.利用数据中台对配网开关运行数据进行智能筛选，可以筛选出运行二年发生缺陷的开关厂家，四年内发生2次以下缺陷的开关厂家，运行年限高、分合闸频繁的开关厂家。对筛选出的厂家进行归类、按照样本出现频率排序，将同类中排序靠前的厂家分别定性为不可靠(厂家)、备选(厂家)、可靠(厂家)。
40.为物资采购部门提供采购决策依据。
[0041][0042]
利用数据中台跟踪到存在缺陷“频繁”的开关5台(例如16601、18901、 19101等开关)、“略频繁”的开关18台(例如1y4201、1s4101、1l1201等开关)。
[0043]
针对这些缺陷频繁开关提出运维检修计划：
[0044]“略频繁”开关：需要加强巡视、定期检查蓄电池电压、通讯模块等附件，对蓄电池及时做充放电实验，去除正负极氧化物质降低接触电阻。
[0045]“频繁”开关：更换老旧的附件，早发现早更换，列入下一年项目储备。
[0046]
归类整理各厂家故障原因，例如：1.经常发生通讯模块频繁占线，导致遥控延迟或不成功。2.蓄电池容易衰减。3.cpu易死机，主板运行速度慢。
[0047]
对于这些易故障附件，运维部门在备品备件储备管理方面作好充分库存，在缺陷发生后立即更换，缩短缺陷消除时间，保障电网持续可靠运行。
[0048]
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于电网监控数据的配网自动化开关使用寿命监控方法，包括以下步骤：步骤1)收集电网监控系统中各设备运行参数，建立设备运行档案；设备运行参数包括但不限于故障开关的生产厂家、投运时间、缺陷故障时间、缺陷故障内容、损坏的附件类型、运行时间记录数据；步骤2)数据处理：将收集到的各厂家设备运行数据放在样本集合中，在同一运行时间t的条件下，以发生缺陷故障的所有开关异常分合闸为x轴、非异常分合闸为y轴，绘制散点图，异常分合闸表示短路故障引起的分合闸，非异常分合闸表示遥控和手动分合闸；t以年为单位，t＝1，2，3，
…
n；步骤3)数据分析：(1)用
△
t表示某一个开关两次缺陷之间的时间差，
△
n表示时间差内缺陷次数，根据
△
t/
△
n值判断开关状态；(2)若某一开关第一次发生缺陷时，t越小说明该厂家开关越容易发生缺陷，反之t越大开关越不容易发生缺陷，该开关设备性能越好；(3)某次缺陷运行时间t内，x、y值越大说明开关在相同运行时间内使用越频繁，性能越好，也就是位于散点图中密度趋势线上方的点。2.如权利要求1所述的基于电网监控数据的配网自动化开关使用寿命监控方法，其特征在于，当1＜
△
t/
△
n≤1.5，说明缺陷发生略频繁，建议密切跟踪；当0.5＜
△
t/
△
n≤1说明缺陷发生频繁，建议大修；当
△
t/
△
n≤0.5，说明缺陷发生很频繁，建议更换。

技术总结
本发明公开了一种基于电网监控数据的配网自动化开关使用寿命监控方法，包括步骤1)收集电网监控系统中各设备运行参数，建立设备运行档案；步骤2)将收集到的各厂家设备运行数据放在样本集合中，在同一运行时间t的条件下，以发生缺陷故障的所有开关异常分合闸为X轴、非异常分合闸为Y轴，绘制散点图；步骤3)数据分析：(1)根据


技术研发人员：施大伟 朱鹏 夏鹏程 张鹏 鲁伦 谢惠 胡明安 陈永财 杨恒章 顾向阳 钱海兵 顾明中 朱国欣 徐建国 郭成明
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司扬中市供电分公司
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/5/25