[发明专利]电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统

摘要

本发明公开了一种电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统，该系统由高压断路器或高压断路器集群(以下统称断路器)云数据库、具备多维度分析的智能专家决策终端两部分组成。该系统以大数据分析技术为基础，通过对在线、离线的海量云数据进行多维度分析，实现对断路器统一实时监控管理，提供诸如断路器状态安全风险评估、设备维护最优方案排序、移动终端在线动态预警功能等功能，提升高压断路器设备运行维护的安全经济水平，更好地对高压断路器实施设备全生命周期管理。

主权项

电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统，其特征在于，系统解决了高压断路器在变电站自动化系统、继电保护管理信息系统、故障录波管理系统、在线监测系统、仓储备品备件管理系统、预防试验技术监督管理系统、运行维护管理系统以及原厂设备监造和检测监测系统八个领域的信息孤岛，是基于广域信息技术的高压断路器设备在线监测与动态评估、预警及管控系统；系统由断路器集群云数据库和智能专家决策终端两部分组成，其中：所述断路器集群云数据库抽取的数据来源于高压断路器或高压断路器集群以下统称断路器运行的综合数据；所述智能专家决策终端由历史分析、趋势分析、变量分析、对比分析、因素分析等多维度智能分析功能以及设备状态安全风险评估模块、设备维护最优方案排序模块、移动终端在线动态预警模块组成；1)断路器集群云数据库由断路器实时监控数据库、断路器技术监督数据库、断路器安全风险技术指标数据库、断路器仓储备品备件数据库四个部分组成；1.1)断路器实时监控数据库断路器实时监控数据库从变电站自动化系统及现场测控装置中获取断路器设备的工作电压、工作电流、分合闸线圈状态、三相触头位置、分合闸动作计数器、操作机构状态、马达打压计数器、SF6气体压力、隔离开关位置、接地刀闸位置；从变电站的继电保护管理信息系统中获取断路器保护装置、线路保护装置、相关元件如主变、母线、电抗器、电容器保护装置中断路器动作过程和开断电流值；从故障录波装置中获取断路器开断的故障电流值及三相触头动作过程；上述过程可以根据需要定义不同变电站、不同品牌、不同型号组成的断路器集群数据库；1.2)断路器技术监督数据库断路器技术监督数据库包括断路器国家技术标准、断路器预防性试验规程、断路器生产厂家的设计参数，以及出厂检验数据、现场安装、调试验收参数、设备缺陷台帐、设备可靠性统计，还包括动作特性检验、绝缘预防性试验、SF6气体检验；断路器技术监督数据库还包括专门为高压断路器在线监测增设的断路器在线测量装置获取的数据，如操作机构的分合闸波形、速度、时间、超程、开距、弹跳、同期；操作线圈的电压、电流、铁芯动作时间、功率；电机的电压、电流、功率；1.3)断路器安全风险技术指标数据库包括电网系统风险数据库、断路器本体风险数据库、检修作业风险数据库；1.4)断路器仓储备品备件数据库包括新件、旧件、出入库；新件的内容是主设备品牌、备品备件名称、规格型号、数量、单价、保质期、生产日期、验收人员；旧件的内容是主设备品牌、原主设备名称、规格、型号、使用处所(电网中设备编号、用于线路、主变、电容器、电抗器)、开始使用日期、更换日期、更换人员及其技能等级；2)智能专家决策终端断路器集群云数据的获取是动态进行，是根据智能专家决策终端具备的历史分析、趋势分析、变量分析、对比分析、因素分析功能的调用来进行；所述智能终端，提供如下功能，在智能策略的框架下提供如下分析和决策功能：功能之一：对最高开断电流的断路器进行排序，并重点关注其电气、机械特性监测，关注其停电预防性试验的数据与历史数据的对比；功能之二：对最高动作次数的断路器进行排序，关注其电气、机械特性的同时，提出合理安排操作顺序的建议(如均衡承担用于投切电容器组的断路器的操作次数),并可直接与远控系统结合实现断路器的自动操作；功能之三：对停电检修次数的断路器进行排序，关注其更换的备品备件种类、名称、型号、更换人员技能等级和提升，分析主要影响因素并加以改进；功能之四：对停电检修时间最多的断路器进行筛选，关注检修方案的合理性，分析主要影响因素并加以改进；功能之五：对检修成本最高的断路器进行筛选，关注检修方案的合理性；功能之六：按品牌、型号、批次对断路器的历史数据进行大数据分析，找出每个断路器或断路器集群的电气、机械、SF6绝缘特性变化趋势，并根据趋势与检修工作安排对比，从中发现不安全隐患和苗头；功能之七：基于广域信息技术在线对断路器操作分合闸速度、操作机构动作的协调性进行大数据分析，辨识出存在机械故障的重大隐患，对存在安全隐患的设备提出操作预警，甚至闭锁存在重大隐患的断路器操作；功能之八：对断路器带来的电网、设备、作业风险进行评估分析，提出风险控制措施，这些措施包括供应商与承包商管理、安全科技、预防与纠正、应急和事故管理、生产管理等内容；功能之九：根据多维度大数据分析结果，向安全技术管理人员发送移动预警信号，管理人员可以通过平板电脑、收集、笔记本电脑等终端查阅相关资料；功能之十：根据上述功能分析结果，由断路器生产厂家提供结构设计、备品备件质量、维修人员技能培训等针对性的改进，以进一步提升上述功能的改进效果，提高断路器运行维护及安全运行经济水平；电网高压断路器多维度大数据分析智能专家系统的实现步骤如下：步骤一：获取实时监控数据库：主要从变电站自动化系统及现场测控装置中获取断路器设备的工作电压、工作电流、分合闸线圈状态、三相触头位置、分合闸动作计数器、操作机构状态、马达打压计数器、SF6气体压力、隔离开关位置、接地刀闸位置；步骤二：获取断路器技术监督数据库：断路器技术监督数据库包括断路器国家技术标准、断路器预防性试验规程、断路器生产厂家的设计参数，以及出厂检验数据、现场安装、调试验收参数、设备缺陷台帐、设备可靠性统计，还包括动作特性检验、绝缘预防性试验、SF6气体检验；断路器技术监督数据库还包括专门为高压断路器在线监测增设的断路器在线测量装置获取的数据，如操作机构的分合闸波形、速度、时间、超程、开距、弹跳、同期；操作线圈的电压、电流、铁芯动作时间、功率；电机的电压、电流、功率；步骤三：获取断路器安全风险技术指标数据库：包括电网系统风险数据库、断路器本体风险数据库、检修作业风险数据库；步骤四：获取断路器仓储备品备件数据库：主要包括新件、旧件、出入库管理。新件主要的内容是主设备品牌、备品备件名称、规格型号、数量、单价、保质期、生产日期、验收人员等。旧件主要的内容是主设备品牌、原设备名称、规格型号、使用处所(电网中设备编号、用于线路、主变、电容器、电抗器等)、开始使用日期、更换日期、更换人员及其技能等级；上述数据库的数据是电力系统中数据质量最高的，对于确保大数据智能分析的准确性非要关键；步骤五：对上述四种数据分别采用历史、趋势、变量、对比、因素等功能进行分析；步骤五：对上述四种数据分别采用历史、趋势、变量、对比、因素等功能进行分析；步骤六：根据需要调用设备状态安全风险评估、设备维护最优方案排序、移动终端在线动态预警模块，获取运行维护决策建议，当决策建议或者智能化策略逐步优化完善之后，本发明的系统还可以与远控系统对接实现断路器的动态控制。