本發(fā)明涉及變電站安全監(jiān)測(cè)，尤其是涉及一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

1、隨著數(shù)智化變電站的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)中引入了種類繁多的監(jiān)測(cè)裝置。通過(guò)綜合分析電氣設(shè)備和非電氣設(shè)備的大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以更有效地預(yù)防安全事故的發(fā)生。然而，目前這些監(jiān)測(cè)裝置大多相互獨(dú)立，部分裝置僅基于單一監(jiān)測(cè)變量對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全進(jìn)行評(píng)估，未能實(shí)現(xiàn)多變量的綜合分析。此外，挖掘豐富監(jiān)測(cè)變量之間的隱含關(guān)系模型，并將其應(yīng)用于設(shè)備安全的綜合評(píng)估，是一項(xiàng)重要的研究工作。

2、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朿n?117893032?a公開(kāi)一種基于數(shù)字孿生的變電站運(yùn)維健康分析方法和系統(tǒng)，基于電力系統(tǒng)電氣變量的歷史數(shù)據(jù)以及運(yùn)行仿真構(gòu)建原始數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用遺傳算法和bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)安全評(píng)估模型，進(jìn)行電力系統(tǒng)安全評(píng)估。但此方法未考慮包括環(huán)境變量在內(nèi)的非電氣變量對(duì)電力系統(tǒng)的重要影響。構(gòu)建變電站數(shù)字孿生模型，為各個(gè)虛擬設(shè)備構(gòu)建關(guān)系映射；獲取實(shí)體設(shè)備的物理參數(shù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)虛擬設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示，監(jiān)測(cè)實(shí)體設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。但該方法重點(diǎn)研究了設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析不夠全面，也未充分考慮監(jiān)測(cè)變量間的相互關(guān)系。

3、綜上，當(dāng)前缺少一種變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，以解決或部分解決前述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，以解決或部分解決已有檢測(cè)系統(tǒng)中各監(jiān)測(cè)裝置相互獨(dú)立，缺乏考慮各特征變量之間隱含關(guān)聯(lián)關(guān)系的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供了一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，包括如下步驟：

4、步驟s1，獲取變電站系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備對(duì)應(yīng)的多個(gè)相互校驗(yàn)特征變量；

5、步驟s2，基于最大互信息系數(shù)和灰色關(guān)聯(lián)分析，得到強(qiáng)關(guān)聯(lián)的相互校驗(yàn)集合；

6、步驟s3，將相互校驗(yàn)集合中的變量作為自變量，待相互校驗(yàn)的變量作為因變量，通過(guò)嶺回歸方法構(gòu)建因變量與自變量之間的關(guān)系；

7、步驟s4，通過(guò)計(jì)算單變量誤差，構(gòu)建相互校驗(yàn)故障概率函數(shù)，與多維度的綜合故障概率函數(shù)和設(shè)備間相互影響的故障概率函數(shù)結(jié)合，共同構(gòu)成變電站安全評(píng)估故障概率函數(shù)；

8、步驟s5，通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖，實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估。

9、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的步驟s2包括如下子步驟：

10、步驟s201，計(jì)算各個(gè)相互校驗(yàn)特征變量之間的灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)和最大互信息系數(shù)；

11、步驟s202，對(duì)所述灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)和最大互信息系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，得到相互校驗(yàn)特征變量之間的加權(quán)關(guān)聯(lián)度；

12、步驟s203，基于所述加權(quán)關(guān)聯(lián)度，構(gòu)建相互校驗(yàn)集合。

13、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的步驟s202中，采用下式計(jì)算所述加權(quán)關(guān)聯(lián)度：

14、

15、其中，ji為第i個(gè)相互校驗(yàn)特征變量的加權(quán)關(guān)聯(lián)度，n為相互校驗(yàn)特征變量總數(shù)，mici(a,bi)為相互校驗(yàn)因變量a與相互校驗(yàn)特征變量bi間的最大互信息系數(shù)，ri(a,bi)為相互校驗(yàn)因變量a與bi間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

16、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的步驟s203中，構(gòu)建相互校驗(yàn)集合的過(guò)程包括：

17、將各個(gè)相互校驗(yàn)特征變量按照加權(quán)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排列，每次選取一個(gè)加權(quán)關(guān)聯(lián)度最大的特征加入到優(yōu)選集合中，實(shí)現(xiàn)相互校驗(yàn)集合的構(gòu)建。

18、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的步驟s3包括：

19、通過(guò)嶺回歸分析提取相互校驗(yàn)集合中具有線性關(guān)系的變量，將相互校驗(yàn)集合中的變量作為自變量，待相互校驗(yàn)的變量作為因變量，通過(guò)回歸分析得到回歸系數(shù)，實(shí)現(xiàn)因變量與自變量之間的關(guān)系的構(gòu)建。

20、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的單變量誤差pk采用下式計(jì)算：

21、

22、其中，ξk為第k個(gè)相互校驗(yàn)特征變量校驗(yàn)差值，ξk′為第k個(gè)相互校驗(yàn)特征變量校驗(yàn)差值的閾值，xk為第k個(gè)相互校驗(yàn)特征變量的監(jiān)測(cè)值，為第k個(gè)相互校驗(yàn)特征變量的校驗(yàn)值，當(dāng)ξk大于檢驗(yàn)閾值ξk′，則判斷該監(jiān)測(cè)變量出現(xiàn)異常，同時(shí)，對(duì)該監(jiān)測(cè)變量對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)出告警。

23、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的步驟s4中，多維度的綜合故障概率函數(shù)以及設(shè)備間相互影響的故障概率函數(shù)的構(gòu)建過(guò)程包括如下步驟：

24、步驟s401，從電氣信號(hào)維度、設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)維度和運(yùn)行環(huán)境指標(biāo)維度構(gòu)建單變量對(duì)設(shè)備的故障概率函數(shù)；

25、步驟s402，基于單變量對(duì)設(shè)備的故障概率函數(shù)，通過(guò)串聯(lián)計(jì)算每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的綜合故障概率函數(shù)；

26、步驟s403，基于每個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的綜合故障概率函數(shù)，計(jì)算設(shè)備間相互影響故障概率函數(shù)。

27、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括如下步驟：

28、步驟s6，構(gòu)建基于微服務(wù)框架的變電站安全評(píng)估系統(tǒng)。

29、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的步驟s1中，關(guān)鍵設(shè)備包括變壓器、母線、電纜線路和斷路器。

30、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的步驟s1中，相互校驗(yàn)特征變量包括電氣信號(hào)、設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)和運(yùn)行環(huán)境指標(biāo)，其中，所述電氣信號(hào)包括負(fù)荷電流、運(yùn)行電壓和開(kāi)關(guān)信號(hào)，所述設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)具體為環(huán)流、鐵芯接地電流、夾件接地電流、局部放電、主變油溫、主變油位高度、主變油位比例、設(shè)備溫度和sf6氣體壓力，所述運(yùn)行環(huán)境指標(biāo)具體為水位、濕度、溫度和設(shè)備氣室溫度。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果之一：

32、(1)充分挖掘各特征變量之間隱含關(guān)聯(lián)關(guān)系：通過(guò)特征優(yōu)選和回歸分析與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法挖掘監(jiān)測(cè)變量之間隱含的關(guān)聯(lián)關(guān)系，有效提高了監(jiān)測(cè)變量的利用率，從數(shù)據(jù)的角度評(píng)估變電站監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高了安全評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性。

33、(2)打破監(jiān)測(cè)裝置的獨(dú)立性：搭建了基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的變電站運(yùn)行安全評(píng)估體系，打破了設(shè)備評(píng)估與變電站評(píng)估之間的壁壘，實(shí)現(xiàn)了由個(gè)體到整體，由設(shè)備到網(wǎng)絡(luò)之間的跨越，解決了變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間相互獨(dú)立、監(jiān)測(cè)信息難以融合的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的聯(lián)防聯(lián)控，防止多偶然因素并發(fā)導(dǎo)致的變電站安全事故，有效提高電網(wǎng)運(yùn)行安全水平。將數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)兩種方法綜合起來(lái)用于變電站的安全評(píng)估，能夠有效的將各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，解決了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之間相互獨(dú)立的信息孤島問(wèn)題。同時(shí)，將各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法綜合分析，提高了變電站安全評(píng)估的全面性，能夠有效解決多狀況同時(shí)發(fā)生的偶然性故障問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，所述的步驟s2包括如下子步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，所述的步驟s202中，采用下式計(jì)算所述加權(quán)關(guān)聯(lián)度：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，所述的步驟s203中，構(gòu)建相互校驗(yàn)集合的過(guò)程包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，所述的步驟s3包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，所述的單變量誤差pk采用下式計(jì)算：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，所述的步驟s4中，多維度的綜合故障概率函數(shù)以及設(shè)備間相互影響的故障概率函數(shù)的構(gòu)建過(guò)程包括如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，還包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，所述的步驟s1中，關(guān)鍵設(shè)備包括變壓器、母線、電纜線路和斷路器。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，其特征在于，所述的步驟s1中，相互校驗(yàn)特征變量包括電氣信號(hào)、設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)和運(yùn)行環(huán)境指標(biāo)，其中，所述電氣信號(hào)包括負(fù)荷電流、運(yùn)行電壓和開(kāi)關(guān)信號(hào)，所述設(shè)備狀態(tài)指標(biāo)具體為環(huán)流、鐵芯接地電流、夾件接地電流、局部放電、主變油溫、主變油位高度、主變油位比例、設(shè)備溫度和sf6氣體壓力，所述運(yùn)行環(huán)境指標(biāo)具體為水位、濕度、溫度和設(shè)備氣室溫度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種考慮相互校驗(yàn)的變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估方法，獲取變電站系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備對(duì)應(yīng)的多個(gè)相互校驗(yàn)特征變量；基于最大互信息系數(shù)和灰色關(guān)聯(lián)分析，得到強(qiáng)關(guān)聯(lián)的相互校驗(yàn)集合；將相互校驗(yàn)集合中的變量作為自變量，待相互校驗(yàn)的變量作為因變量，通過(guò)嶺回歸方法構(gòu)建因變量與自變量之間的關(guān)系；通過(guò)計(jì)算單變量誤差，構(gòu)建多維度的綜合故障概率函數(shù)以及設(shè)備間相互影響的故障概率函數(shù)；通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)流圖，實(shí)現(xiàn)變電站系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)安全評(píng)估。本發(fā)明通過(guò)特征優(yōu)選和回歸分析與系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的方法挖掘監(jiān)測(cè)變量之間隱含的關(guān)聯(lián)關(guān)系，有效提高了監(jiān)測(cè)變量的利用率，從數(shù)據(jù)的角度評(píng)估變電站監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高了安全評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：楊世皓,羅毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)上海市電力公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26