針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于監(jiān)視高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括計算機系統(tǒng)，其配置為從多個在線傳感器接收數(shù)據(jù)，所述在線傳感器配置為監(jiān)視與諸如多個電氣變壓器的多個電氣部件的操作相關聯(lián)的各種運行參數(shù)。計算機系統(tǒng)配置成自動地以及連續(xù)地使來自在線傳感器的數(shù)據(jù)與來自關聯(lián)于監(jiān)視配電網(wǎng)絡運行的各個離線數(shù)據(jù)庫和監(jiān)管網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)相關聯(lián)，以便生成動態(tài)運行狀況評估，包括監(jiān)視的電氣部件中的每一個電氣部件的故障評估風險。
【專利說明】針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]總體上，本發(fā)明涉及一種高壓部件評估系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及一種基于與高壓電氣部件的操作相關聯(lián)的在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)以及操作數(shù)據(jù)來評估高壓電氣部件的工作狀況的動態(tài)系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種利用專家系統(tǒng)的評估系統(tǒng)，所述專家系統(tǒng)基于與高壓電氣部件的操作相關聯(lián)的在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)以及操作數(shù)據(jù)來動態(tài)地生成推薦措施。
【背景技術】
[0002]分布在許多國家的構成高壓配電設施的電氣部件或者資產(chǎn)已達30到40年的平均年數(shù)，并因此正在接近他們預期操作壽命的尾聲。作為老化過程的結果，單個電氣部件或資產(chǎn)的可靠性在降低，伴隨著對更換部件的可用性要求以工作順序保持這些部件。然而，為了使他們的投資回報最大化，配電設施的運行人員必須通過增加的功率輸出和優(yōu)化的維護預算來最大化電力資產(chǎn)的運行容量以降低它們運行周期的成本。
[0003]為了實現(xiàn)這一運行目標，配電工業(yè)的主要部分已經(jīng)開始實施，或者正在采用諸如基于狀況的維護系統(tǒng)或基于可靠性的維護系統(tǒng)的下一代維護系統(tǒng)。這些維護系統(tǒng)被配置為允許運行人員根據(jù)每個單獨的部件或資產(chǎn)的狀況，有策略地確定采取哪些維護措施或如何進行配電設施的電氣部件或資產(chǎn)的投資。
[0004]另外，在過去的十年中，有大量診斷方法和在線監(jiān)視傳感器/系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)出來，以輔助高壓配電設施的運行人員在確定采取什么樣的維護措施時作出知情選擇。這些診斷方法通常用于離線測試，以進行對運行參數(shù)的精確評估，而在線監(jiān)視系統(tǒng)被用于連續(xù)地監(jiān)視與配電部件相關聯(lián)的各種運行參數(shù)，以便于檢測運行趨勢中的中斷或變化并且根據(jù)監(jiān)視的運行參數(shù)的狀態(tài)觸發(fā)警報。
[0005]不幸的是，對于運行人員來說，困難之一是為了進行這些電力資產(chǎn)操作性能的離線分析，需要進行電氣部件或資產(chǎn)停運。盡管離線分析方法提供精確的信息，但是這些方法執(zhí)行起來昂貴并且大體上周期性地產(chǎn)生更新數(shù)據(jù)，例如每隔幾個月至一年或更久。因此，發(fā)生于配電資產(chǎn)或部件的任何操作變化直到執(zhí)行離線分析的時候才會被離線分析系統(tǒng)識別到。所以，離線分析進行之后的任何變化都不會被識別出來，直到執(zhí)行隨后的離線分析。
[0006]在線監(jiān)視傳感器/系統(tǒng)提供了連續(xù)的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)涉及與配電系統(tǒng)各種電氣部件或資產(chǎn)中的每一個電氣部件或資產(chǎn)的操作相關聯(lián)的的一個具體運行性能參數(shù)。然而，在線傳感器/系統(tǒng)提供僅與少數(shù)運行參數(shù)相關聯(lián)的數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)也沒有由離線診斷方法提供的數(shù)據(jù)準確。例如，在線監(jiān)視傳感器/系統(tǒng)可以用于監(jiān)視與變壓器的操作相關聯(lián)的電氣變壓器箱中冷卻油的溫度、套管功率因數(shù)、和有載分接頭變換器的電動機轉矩。然而，因為在線監(jiān)視傳感器/系統(tǒng)提供有限且小范圍關注的數(shù)據(jù)，所以它們無法提供整個配電網(wǎng)絡狀況的完整全局評估，包括配電網(wǎng)絡承受電流運行狀況的能力和網(wǎng)絡達到過載狀況的潛倉泛。
[0007]此外，配電網(wǎng)絡的運行人員通常會被大量的難以解釋和管理的運行數(shù)據(jù)淹沒，因為這些數(shù)據(jù)沒有被編譯為能夠簡易地由配電設施的各種操作/組織層面來解釋的可動作的信息。另外，由于這些數(shù)據(jù)獲取自各種構造和模式的電氣部件或資產(chǎn)，所以要整合和處理這些數(shù)據(jù)以識別相關信息以一種適當?shù)母袷较蚺潆娫O施的運行或者組織層級(執(zhí)行、管理、維護)的各種成員(運行人員)進行溝通，是很困難的，這些人員可能處于不同地理位置，負責配電網(wǎng)絡的運行、維護和資產(chǎn)管理。
[0008]因此，需要一種針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)，所述系統(tǒng)配置為將周期性地從離線狀況下評估調查(診斷)所獲取的數(shù)據(jù)與連續(xù)從每個在線傳感器獲取的數(shù)據(jù)進行互相關聯(lián)，以提供關于一個資產(chǎn)或一組資產(chǎn)的狀況的智能數(shù)據(jù)輸出，以及將可動作的信息或推薦響應提供給配電設施的必要運行層，從而可以作出關于運行和維護的知情決定。此夕卜，還需要針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)所提供的信息將由配電網(wǎng)絡或設施的運行層級中的任何成員都可以隨時遠程訪問。除此之外，還需要針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)動態(tài)地以及不間斷地更新一個或者多個運行評估因素，包括故障風險、過載容量、老化系數(shù)、累計老化時間以及關聯(lián)于作為配電網(wǎng)絡多個的大量(一組)高壓電氣部件的其它操作參數(shù)。此外，需要針對所述針對高壓部件的動態(tài)評估系統(tǒng)的評估系統(tǒng)，提供一種中央數(shù)據(jù)儲存庫來存儲數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括不同的數(shù)據(jù)庫或者創(chuàng)建鏈接到不同的數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫具有來源于涉及每一個被監(jiān)視的電氣部件的任何來源的壽命/遺留數(shù)據(jù)(所述來源例如，諸如診斷、維護和操作歷史的離線記錄，以及由各種制造商和型號的在線來源獲取的在線數(shù)據(jù))。另外，需要一種動態(tài)評估系統(tǒng)，提供一種專家系統(tǒng)，所述專家系統(tǒng)將一個或多個電氣部件的在線數(shù)據(jù)，離線數(shù)據(jù)、及操作數(shù)據(jù)與可動作信息進行相互關聯(lián)，以基于電氣部件的當前運行狀況提供推薦響應。

【發(fā)明內容】

[0009]鑒于上述內容，本發(fā)明的第一個方面提供針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)。
[0010]本發(fā)明另一個方面在于提供一種動態(tài)評估系統(tǒng)用于監(jiān)視高壓電氣部件，所述系統(tǒng)包括至少一個在線傳感器，其適配為耦合到一個或者多個電氣部件，在線傳感器配置為生成與一個或者多個電氣部件的操作相關聯(lián)的連續(xù)在線運行參數(shù)，至少一個離線數(shù)據(jù)庫，其適配為存儲與一個或者多個電氣部件的操作相關聯(lián)的離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)，以及計算機系統(tǒng)，其與至少一個在線傳感器和至少一個離線數(shù)據(jù)庫保持可操作地通信，計算機系統(tǒng)配置為自動地并且不間斷地使在線運行參數(shù)數(shù)據(jù)與離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)進行相關關聯(lián)，其中所述計算機系統(tǒng)基于相關聯(lián)的在線和離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)，生成與一個或者多個電氣部件中的每一個電氣部件相關聯(lián)的動態(tài)運行評估或行動方案。
[0011]本發(fā)明的另一方面提供了一種評估至少一個高壓電氣部件的方法，包括提供計算機系統(tǒng)，提供與計算機系統(tǒng)可操作地進行通信并適配為與至少一個電氣部件對接的至少一個在線傳感器，提供與所述計算機系統(tǒng)可操作地進行通信的至少一個離線數(shù)據(jù)庫，在計算機系統(tǒng)處獲取與至少一個電氣部件相關聯(lián)的至少一個在線運行參數(shù)和至少一個離線運行參數(shù)，將至少一個在線運行參數(shù)與至少一個離線運行參數(shù)進行相互關聯(lián)，并且基于相互關聯(lián)的在線和離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)，從計算機系統(tǒng)生成動態(tài)運行狀況評估或者行動方案
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]根據(jù)以下說明和附圖，本發(fā)明的這些和其它特征與優(yōu)點將變得更好理解，其中:[0013]圖1為根據(jù)本發(fā)明原理的針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)的模塊圖。
【具體實施方式】
[0014]針對高壓電氣部件或資產(chǎn)的動態(tài)評估系統(tǒng)總體上被標記為10,如圖1所示。應當理解的是術語“(多個)電氣部件”或“(多個)電氣資產(chǎn)”在這里被定義為發(fā)電系統(tǒng)、輸電網(wǎng)絡，或配電網(wǎng)絡的一部分的一個或更多(即一組)電氣部件，包括但不限于變壓器、斷路器、開關、電涌吸收器、電池、冷卻系統(tǒng)、線路和線路連接、繼電器、或其它設備。此外，雖然系統(tǒng)10能夠用于監(jiān)視任何電氣部件，下面的討論是針對使用系統(tǒng)10以評估運行狀態(tài)，包括配電網(wǎng)絡的電氣變壓器故障的風險。系統(tǒng)10被配置為連續(xù)地獲取離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)、在線運行參數(shù)數(shù)據(jù)、和由專家系統(tǒng)12進行相互關聯(lián)的電氣部件的操作相關聯(lián)的其它運行參數(shù)數(shù)據(jù)。具體而言，專家系統(tǒng)12可以實施為硬件、軟件、或二者的組合，并且被配置為將關于配電網(wǎng)絡的一個或多個電氣部件的操作的信息以有含義的并且智能的格式，以及推薦的行動方案提供給電力設施或配電網(wǎng)絡的操作層級(執(zhí)行、管理、運行/維護)的各個成員或運行人員。
[0015]具體而言，系統(tǒng)10包括中央計算機系統(tǒng)20，被配置為具有必要的硬件和軟件，以執(zhí)行包括專家系統(tǒng)12的硬件和/或軟件部件。另外，中央計算機系統(tǒng)20被配置為從多個(即一組)在線傳感器30a_d獲取在線數(shù)據(jù)。一方面，在線傳感器30a_d可以包括任何合適的構造或型號(即類型)，其被配置為監(jiān)視和收集與多個相應的配電資產(chǎn)或部件相關聯(lián)的運行參數(shù)數(shù)據(jù)，諸如配電網(wǎng)絡50的一部分的電力或電氣變壓器40a-d。然而，應當理解的是，系統(tǒng)10可以配置用于監(jiān)視任意數(shù)量配電網(wǎng)絡部件(傳感器、變壓器等)的運行參數(shù)，正如前面討論的一樣。此外，計算機系統(tǒng)20為硬件獨立，因為它能夠相互兼容地從任何構造或型號(即類型)的在線傳感器30a_d接收在線數(shù)據(jù)，并且獨立于這種在線傳感器30a_d所使用的任何數(shù)據(jù)協(xié)議。
[0016]除了獲取在線數(shù)據(jù)之外，計算機系統(tǒng)10還從與計算機系統(tǒng)10可操作地進行通信的離線數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)31獲取離線數(shù)據(jù)，其中存儲在存儲系統(tǒng)31的這些數(shù)據(jù)從配電資產(chǎn)40x的離線測試獲取。例如，離線數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)31可以包括任何合適的大容量存儲設備或數(shù)據(jù)庫，且配置用于存儲諸如離線測試分析的關于配電資產(chǎn)40x的任何信息，所述離線測試分析包括電氣測試、油測試、專用測試、維護信息等。計算機系統(tǒng)10還配置為耦合到一個或多個離線數(shù)據(jù)庫52和SCADA (數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)網(wǎng)絡60或其它運行網(wǎng)絡。具體地，離線數(shù)據(jù)庫52包含與一個或多個變壓器40或其它資產(chǎn)的維護、測試和運行性能相關聯(lián)的各種數(shù)據(jù)，而SCADA網(wǎng)絡60提供用來監(jiān)視配電網(wǎng)絡50中的變壓器40a_x的總體運行的監(jiān)管或運行數(shù)據(jù)。由計算機系統(tǒng)10執(zhí)行的專家系統(tǒng)12與從在線傳感器30a-d接收的在線運行參數(shù)數(shù)據(jù)、來自數(shù)據(jù)庫52的離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)和來自SCADA網(wǎng)絡60的SCADA數(shù)據(jù)相互關聯(lián)，以動態(tài)更新每個變壓器40a-x或其它資產(chǎn)的運行狀況，其由系統(tǒng)10監(jiān)視，作為輸出數(shù)據(jù)70由系統(tǒng)10所監(jiān)視，用于電力設施或配電網(wǎng)絡50的運行層級的各個成員。除了提供動態(tài)更新的數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)10執(zhí)行的專家系統(tǒng)12把動態(tài)獲取的在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)和其它運行參數(shù)數(shù)據(jù)與針對配電網(wǎng)絡50運行人員的可動作的響應或推薦的行動方案進行相互關聯(lián)，以此來避免電力資產(chǎn)40的損壞或故障。
[0017]S卩，系統(tǒng)10配置為經(jīng)由相應的在線傳感器30a_d同時監(jiān)視電氣變壓器40a_d的運行參數(shù)，并且隨后周期性地從離線數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)31或從一個或多個數(shù)據(jù)庫52合并諸如與變壓器40x相關聯(lián)的各種手動執(zhí)行/獲取的測試結果的離線數(shù)據(jù)，其中所述離線數(shù)據(jù)可能包括例如電子表格數(shù)據(jù)或任何其他類型的電子數(shù)據(jù)存儲。然后，使用由專家系統(tǒng)12實施的相互關聯(lián)算法對這些數(shù)據(jù)進行分析和處理，所述專家系統(tǒng)12配置為提供可動作的輸出數(shù)據(jù)70給系統(tǒng)10的用戶，標記與相對應的變壓器40a-x相關聯(lián)的任何發(fā)展中的問題。根據(jù)在給定的方案中應用的傳感器類型，可用數(shù)據(jù)的質量可能不足以針對與資產(chǎn)40a-x相關聯(lián)的給定的發(fā)展中的問題提供精確診斷。另外，某些數(shù)據(jù)只能在資產(chǎn)40a-x停用或離線情況下獲取。例如，絕緣測量、電壓比率、功率因數(shù)等，只能在變壓器40a_x離線時才能被測量并作為測試結果存儲在數(shù)據(jù)庫52中。因此，對數(shù)據(jù)庫52中存儲的歷史離線數(shù)據(jù)，以及由離線系統(tǒng)存儲系統(tǒng)31提供的離線測試結果的使用，對準確的診斷和分析是至關重要的。因此，系統(tǒng)10盡可能多地利用來自在線傳感器30a-d和SCADA網(wǎng)絡60的數(shù)據(jù)，并且不時地，系統(tǒng)10將會自動尋找存儲在數(shù)據(jù)庫52和存儲系統(tǒng)31中的信息并將其納入分析過程，以便為終端用戶提供可動作的信息70。
[0018]由系統(tǒng)10生成的輸出數(shù)據(jù)70包含實施在任何適當介質中的數(shù)據(jù)，諸如電子介質，包括但不限于電子郵件消息、網(wǎng)頁、計算機接口(GUI—圖形用戶界面)、電子文檔或者任何其他介質或格式，這提供了配電設施的各個職能部門或利益相關人所需的任何適當格式和合適粒度水平的數(shù)據(jù)，以作出關于配電網(wǎng)絡50的運行和維護的運行決策。例如，系統(tǒng)10配置為以合適于與配電網(wǎng)絡50的操作、維護、和管理相關聯(lián)的各種運行成員(例如CFO、CEO、資產(chǎn)經(jīng)理，維護工程師等)的格式和深度將數(shù)據(jù)進行呈現(xiàn)。例如，可以為組織層級中每個運行或職能層提供“控制面板(dashboards)”，從而CEO將看到總體宏觀信息，同時維護工程師將看到需要他或她特殊關注的具體問題。此外，應當理解的是，輸出數(shù)據(jù)70可以被傳達到任何合適的計算設備，包括手持電子設備或其他臺式或便攜式計算機系統(tǒng)等，其中數(shù)據(jù)70使用包括但不局限于電子消息(電子郵件、文本消息等)、自動更新的網(wǎng)頁等的各種模式呈現(xiàn)在其上。一方面，輸出數(shù)據(jù)70可以使用類似于網(wǎng)頁的應用工具通過企業(yè)局域網(wǎng)(LAN)傳達到計算設備。
[0019]接下來，計算機系統(tǒng)20包括在線接口 120、離線接口 130、以及SCADA (數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制)或操作接口 140。出于以下討論的目的，接口 120-140可以包括任何適當?shù)臄?shù)據(jù)通信接口，舉例來說，諸如ETHERNET/TCP IP端口。此外，應當理解的是，在線接口 120可以利用任何合適的數(shù)據(jù)協(xié)議，諸如DNP3.0、MODBUS, IEC61850，或可以可替換地包括模擬或“開-關”硬觸頭輸出，這些在到達計算機系統(tǒng)20之前在變電站網(wǎng)關處轉化成數(shù)字數(shù)據(jù)，所述計算機系統(tǒng)20處有更大的數(shù)據(jù)庫合并所有在線數(shù)據(jù)。具體地，由系統(tǒng)10提供的在線接口 120配置為耦合于可操作地附接到變壓器40a-x中的每一個變壓器或任何其它資產(chǎn)的一個或多個在線傳感器30a-d，并且配置為從其接收數(shù)據(jù)。一方面，在線接口 120配置用于耦合到多個(即一組)傳感器30a-d。由系統(tǒng)10提供的離線接口 130配置用于耦合以從離線數(shù)據(jù)庫52接收數(shù)據(jù)，所述離線數(shù)據(jù)庫52可以以諸如EXCEL、ACCESS、或基于Oracle文件的任何格式或配置存儲數(shù)據(jù)。應當理解的是，由計算機系統(tǒng)20提供的離線接口 130可以包括OPC (開放連接性)或SQL (順序查詢邏輯)或通過使用任何其它合適的計算機編程語言或例行程序。另外，SCADA或操作接口 140包括經(jīng)由遠程終端單元(RTU)與變電站網(wǎng)關互連的傳感器(未示出)，以允許SCADA網(wǎng)絡60連接到計算機系統(tǒng)10。具體地，操作接口 140從SCADA或其它監(jiān)管網(wǎng)絡60實時或接近實時地獲得運行數(shù)據(jù)。這些運行數(shù)據(jù)包括由系統(tǒng)10進行監(jiān)視的電氣組件40a-x的當前運行參數(shù)和狀態(tài)相關聯(lián)的數(shù)據(jù)。
[0020]由系統(tǒng)10使用的在線傳感器30a_d配置為檢測與電力資產(chǎn)40a_x中每一個電力資產(chǎn)相關聯(lián)的各種運行參數(shù)，包括但不限于以下一個或多個:變壓器40的油中的氣體、變壓器40的油中的濕氣、變壓器40的套管狀況、變壓器40的負荷分接頭變換器LTC、變壓器40的冷卻系統(tǒng)狀態(tài)和狀況、與變壓器40相關聯(lián)的局部放電(PD)、與變壓器40的操作相關聯(lián)的電壓和電流瞬變、與變壓器40或者將來可能合并的任何其它設備相關聯(lián)的頻率響應分析(FRA)，收集通過適當工程模型的應用能夠轉化成為有意義信息的數(shù)據(jù)。應當理解的是，每個變壓器40a_x可以具有一個或多個傳感器30與其相關聯(lián)，以監(jiān)視與變壓器40a_x操作有關的各種運行參數(shù)。
[0021]此外，在線傳感器30a_d和離線數(shù)據(jù)庫52配置為分別獲取在線和離線數(shù)據(jù)，關于變壓器40a-x的運行參數(shù)命名如下，諸如:溶解氣體分析(DGA，在線和離線監(jiān)視)，標準油測試(S0T，離線監(jiān)視)，套管電容和損耗角正切(tan-delta)(在線和離線監(jiān)視)，有載分接頭變換器(LTC，一些運行參數(shù)在線監(jiān)視，一些離線監(jiān)視)，絕緣質量(離線監(jiān)視)以及多發(fā)性電氣測試(離線監(jiān)視)，以及維護信息(離線監(jiān)視)。特別地，溶解氣體分析(DGA)提供關于溶解于變壓器40a-x的油中的可燃和不可燃氣體的存在(例如強度和趨勢)的信息，其與各種故障狀況相關。標準油測試(SOT)提供絕緣油的狀態(tài)指示，包括其年數(shù)、污染、濕氣、以及其它性能準則。此外，套管測試識別套管帽蓋和損耗角正切值，其與變壓器40a-x的套管絕緣質量狀態(tài)有關。LTC溫度(在線監(jiān)視)和振動模式(在線和離線監(jiān)視)指示變壓器的機械情況，油質量(離線和在線監(jiān)視)，以及觸頭磨損(在線和離線監(jiān)視，其可能是變壓器故障的主要原因)。此外，傳感器30a-d和數(shù)據(jù)庫52可以配置為監(jiān)視其它運行參數(shù)，包括但不限于:冷卻系統(tǒng)的狀態(tài)(在線)、風扇、泵、變壓器有功部分絕緣試驗結果(通常離線測試)、匝數(shù)比(離線)、可視/可聽的檢查結果(在線，然而可以由技術人員進行，所述技術人員觀察某些結構細節(jié)、聲音水平、以及泄漏)等。一方面，這種數(shù)據(jù)可以人工概括成預定義報告，諸如電子表格、離線并存儲在數(shù)據(jù)庫52中，然后被計算機系統(tǒng)20所用。
[0022]此外，由系統(tǒng)10從SCADA網(wǎng)絡60得到的數(shù)據(jù)，包括但不限于與變壓器40a_x相關聯(lián)的以下運行參數(shù):負載(電壓/電流)幅度和相位、環(huán)境溫度、頂層油溫、繞組溫度、保護繼電器的狀態(tài)(跳閘或未跳閘)、和各種狀態(tài)/閾值警報。例如，由SCADA網(wǎng)絡60維護的變壓器氣體聚積繼電器(Bucholz)向系統(tǒng)10提供指示過度可燃氣體被溶解在變壓器40a-x中的一個或多個變壓器的冷卻油中。
[0023]因此，在系統(tǒng)10操作期間，與每個變壓器40a_d相關聯(lián)的從SCADA網(wǎng)絡60、離線數(shù)據(jù)庫52和在線傳感器30a-d接收的數(shù)據(jù)由相應的接口模塊170a-d處理并由計算機系統(tǒng)20保持和執(zhí)行。即，每個由系統(tǒng)10利用的傳感器30a-d都具有與其相關聯(lián)的對應接口模塊170a-d，而存儲在離線存儲系統(tǒng)31的測試數(shù)據(jù)由相關聯(lián)的接口模塊170x接收。應當理解的是，接口模塊170a-x利用工程或分析模型來進行以下討論的功能。
[0024]即，從在線傳感器30a_d接收的數(shù)據(jù)由相應的接口模塊170a_x處理，所述在線傳感器30a_d監(jiān)視關于與計算機系統(tǒng)20相耦合的變壓器40a_d或其它資產(chǎn)中的每一個資產(chǎn)的一個或多個運行參數(shù)，其他資產(chǎn)包括用于離線測試的資產(chǎn)40x，這使得計算機系統(tǒng)20兼容地從每個傳感器30a-d以及離線數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)31獲取數(shù)據(jù)。具體地，接口模塊170a-d被配置為硬件和/或軟件接口，其對應于配電網(wǎng)絡50中使用的變壓器傳感器30的每個特定類型(即制造、模型、年份)的操作，如此使計算機系統(tǒng)20能夠兼容地從各種傳感器30獲取傳感器數(shù)據(jù)，所述傳感器30由配電網(wǎng)絡50獨立于制造、模型、年份、以及傳感器30使用的數(shù)據(jù)協(xié)議而使用。具體地，接口模塊170a-x實施了大量分析模型，這些模型合并預先定義的各種監(jiān)視的運行參數(shù)輸入數(shù)據(jù)(在線、離線、SCADA)和輸出數(shù)據(jù)(響應推薦/可動作數(shù)據(jù))70之間的相互關聯(lián)關系，這些相互關聯(lián)關系是由統(tǒng)計學、數(shù)學方程式、以基于規(guī)則的系統(tǒng)形式的純專家知識，以及其它邏輯定義的。具體地，接口模塊170a_x配置為從變壓器40a_x中的每種類型變壓器獲取數(shù)據(jù)，而不管其類型。因此，系統(tǒng)10被配置為處理從傳感器40a-x接收的在線數(shù)據(jù)而獨立于其類型。
[0025]例如，接口模塊170a_x可以配置為識別大量乙炔氣體累積在一個或多個變壓器40a-x的油中(系統(tǒng)輸入)，其中接口模塊170a_x相應地指示出，放電可能發(fā)生在變壓器箱體內(輸出70)。在另一示例中，由接口模塊170a_x處理的套管功率因數(shù)顯示“趨勢”(輸入)，如模塊170a-x所示，很可能在不久的將來引起嚴重故障狀況(輸出70)。
[0026]此外，如果離線數(shù)據(jù)庫52已經(jīng)很長一段時間沒有更新，而且從在線傳感器30a_d獲取的在線數(shù)據(jù)指示或標記一個問題，系統(tǒng)10還可以推薦額外的離線測試，以支持給出的分析過程從而產(chǎn)生更多綜合診斷。
[0027]此外，盡管單獨接口模塊170a_x應用于特定的參數(shù)數(shù)據(jù)(油中的氣體、油質量結果，套管等)，全局專家系統(tǒng)12也可用于比較和對單獨接口模塊170a_x的輸出數(shù)據(jù)進行相互關聯(lián)，以關于每個單獨的電氣變壓器40a-x或作為計算機系統(tǒng)20所監(jiān)視的配電網(wǎng)絡50的一部分的電氣部件的運行情況提供綜合診斷。例如，由關聯(lián)的接口模塊170a_x給出的變壓器40a-x的油中的可燃氣體的識別可生成輸出70到網(wǎng)絡50的適當組織成員，所述輸出70從“不動作”到“使電力資產(chǎn)退出運行”類型進行變化的指示。最后，接口模塊170a-x在非常短的時間間隔(例如每幾分鐘)內分析與多個變壓器40a_x (即一組變壓器40a_x或電氣部件)的運行相關聯(lián)的大量運行變量的操作，由于其有助于運行人員的響應，這是非常希望的。
[0028]除了接口模塊170a_x提供的推薦動作或響應輸出70之外，全局專家系統(tǒng)12實施了附加的工程模型(基于統(tǒng)計學，基于規(guī)則的系統(tǒng))，這些工程模型與由系統(tǒng)10進行監(jiān)視以提供進一步的推薦響應70給網(wǎng)絡50的運行人員的特定的電氣部件40a-x的運行相關聯(lián)。例如，使用這一相互關聯(lián)的在線、離線以及SCADA數(shù)據(jù)，允許專家系統(tǒng)12針對特定資產(chǎn)40a-x生成推薦動作，所述特定資產(chǎn)40a_x已經(jīng)被識別為產(chǎn)生某種類型的油泄漏，所述油泄漏已被技術人員在現(xiàn)場檢查期間(由根據(jù)提議的方案產(chǎn)生的檢驗單所引導)根據(jù)油泄漏的大小和特性所核實。由于變壓器油中濕氣和氧氣的存在，小泄漏可能污染變壓器40a_x，而較大泄漏可能造成具有高得多和昂貴的長期影響的環(huán)境污染。在另一個實例中，特定資產(chǎn)40a_x，其已經(jīng)被識別為具有大量可燃氣體，其在大多數(shù)情況下被認為具有破壞性，但是對于正處于監(jiān)視中的特定資產(chǎn)40a_x來說可能被識別為“正常”。因此，專家系統(tǒng)12配置為利用統(tǒng)計工具來識別電力資產(chǎn)40a_x的運行參數(shù)的演變或變化，同時隨著它們在運行壽命內改變時，也從資產(chǎn)40a_x的運行參數(shù)的運行分析中“學習”。這樣，所述專家系統(tǒng)12使用諸如模糊邏輯、貝葉斯信任傳播網(wǎng)絡、神經(jīng)網(wǎng)絡和/或遺傳算法工具等的各種人工智能技術將“資產(chǎn)體驗”合并到分析中。系統(tǒng)10還指示與具有至少一個共同特征(即額定、附件，制造的產(chǎn)地等)的一組或一族資產(chǎn)相比，特定資產(chǎn)40a_x的運行參數(shù)(或多個參數(shù))的相對偏差。
[0029]例如，在線傳感器中的至少一個在線傳感器可以配置為氣體傳感器，以提供故障狀況正在發(fā)展(即高溫的熱故障)的指示，這會嚴重損害一個或多個諸如電力變壓器40a_d的電力資產(chǎn)。同樣地，計算機系統(tǒng)20被配置為挑選出可燃氣體并自動識別那些氣體與施加給變壓器40a_d的負載之間的相互關聯(lián)關系，借此負載被定義為通過變壓器操作電壓下的變壓器40a_d繞組中通過的循環(huán)電流，所述變壓器操作電壓用于供應電力系統(tǒng)需求的電力。這個正在發(fā)展的故障可能或可能不與變壓器40a_d上的負載相互關聯(lián)，但這一關系的建立是為了引導網(wǎng)絡50的運行人員采取行動以減輕運行風險。例如，如果給定變壓器40a_d中檢測到的可燃氣體的增加與其自身的負載之間有很強的相互關聯(lián)，作為所提議的解決方案輸出的可能推薦動作可以是“由于與熱問題相關的可燃氣體顯示出與負載增加具有很強的相互關聯(lián)關系，減小特定變壓器40a_d的負載?！?br> [0030]還應當理解的是，由計算機系統(tǒng)20獲取的離線數(shù)據(jù)也被用于更新基本線運行狀況或者與變壓器40a-x相關聯(lián)的運行參數(shù)，包括變壓器40a-x故障的風險，它是由MTMP (成品變壓器管理程序)過程生成的，所述過程在通過參考引入此處的題為“用于技術操作設備的評估參數(shù)上的系統(tǒng)評估的方法和系統(tǒng)”的美國專利號7，239，977中所描述，以提供動態(tài)更新的評估(包括故障風險的動態(tài)更新)。具體地，MTMP過程由計算機系統(tǒng)20利用以處理來自離線數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)31的離線數(shù)據(jù)，諸如資產(chǎn)指紋數(shù)據(jù)(制造商、制造年份、附件、類型和年數(shù)等)，以及在數(shù)據(jù)庫52中找到的其它歷史運行數(shù)據(jù)，諸如溶解氣體分析(DGA)、標準油測試(S0T)、電氣測試、維護程序和歷史等。MTMP過程產(chǎn)生每個變壓器40a-x的運行狀況的“靜態(tài)評估”，包括靜態(tài)評估變壓器40a-x的故障風險。具體地，當靜態(tài)評估定義固定時間點處變壓器40a_x的運行狀況，計算機系統(tǒng)10動態(tài)獲取運行體驗連同隨著變壓器40a_x繼續(xù)運行的新的運行參數(shù)，由此形成動態(tài)變壓器管理程序(DTMP)過程。因此，系統(tǒng)10向MTMP過程提供在線數(shù)據(jù)以及離線數(shù)據(jù)，從而使其可以連續(xù)地和動態(tài)地重新評估由MTMP過程生成的計算，由此以動態(tài)方式向用戶提供能夠動態(tài)地計算故障風險的自動化系統(tǒng)連同關于維護動作和操作步驟(例如負載減小)的其它信息(包括運行狀況)，這是用常規(guī)MTMP過程不能實現(xiàn)的。
[0031]換言之，計算機系統(tǒng)20以動態(tài)方式實施MTMP過程，并利用從離線數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)31、數(shù)據(jù)庫52、在線變壓器傳感器30a-d和SCADA網(wǎng)絡60提供的數(shù)據(jù)，以及直接輸入到MTMP過程的數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)包括但不限于:負載大??；變壓器油中氣體的量；環(huán)境溫度；頂部油溫度；標準油測試結果；電氣測試結果；變壓器有功部分和附件設計信息；套管狀況；LTC條件；冷卻系統(tǒng)(風扇和泵)狀態(tài)；變壓器40a-x和關聯(lián)附件的各種設計的制造、模型、和年份。
[0032]具體而言，一旦所述MTMP過程獲得所述數(shù)據(jù)后，計算機系統(tǒng)30動態(tài)地更新故障計算的風險，所述計算基于計算機系統(tǒng)20獲得的新在線和離線數(shù)據(jù)。由MTMP過程生成的基本線用作資產(chǎn)40a-x的“運行參考點”的靜態(tài)評估，而且只有當數(shù)據(jù)針對MTMP過程的實施可用的時刻才是有效的。計算機系統(tǒng)20動態(tài)地追蹤或監(jiān)視在所有被監(jiān)視的運行參數(shù)(來自傳感器的在線數(shù)據(jù)、來自SCADA系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)和來自更新的離線數(shù)據(jù)庫的離線數(shù)據(jù))中的重要變化，通過每個技術參數(shù)專用的工程模型的應用來評估所有變量，同時連續(xù)地更新常規(guī)MTMP所執(zhí)行的計算，其通常是靜態(tài)進行的，隨著新的運行數(shù)據(jù)而改變。這樣，動態(tài)實施的MTMP或DTMP能夠代表變壓器40a-x隨時間而經(jīng)歷的運行參數(shù)的變化。(例如，新的高等級的可燃氣體由DTMP過程示出，但是當MTMP過程被執(zhí)行時不存在；此外，從一年到下一年發(fā)生變化的諸如變壓器或其它資產(chǎn)的年數(shù)的簡單參數(shù)，由DTMP過程識別，而MTMP僅能夠在其執(zhí)行的實際日期讀取資產(chǎn)或變壓器的年數(shù)，而不是在未來的日期，而這可以由DTMP實現(xiàn))。因此，DTMP具有所有資產(chǎn)40a-x的指紋數(shù)據(jù)，并且“知道”何時年數(shù)從其運行的開始時間改變，并且把這種信息合并進入到動態(tài)計算中，以及在年數(shù)產(chǎn)生影響的動態(tài)解決方案的一部分中。在DTMP過程中所用的動態(tài)數(shù)據(jù)的相同應用也可以用于監(jiān)視和分析其它類型的運行參數(shù)以及與變壓器40a-x相關聯(lián)的數(shù)據(jù)，包括但不限于可燃氣體、負載等。
[0033]最初已經(jīng)由計算機系統(tǒng)20通過MTMP過程處理的在線、離線和SCADA的運行數(shù)據(jù)，由計算機系統(tǒng)20進一步進行處理，以生成不同深度和復雜性的各種輸出報告和數(shù)據(jù)70，它們總結了系統(tǒng)10生成的各種數(shù)據(jù)、分析以及建議。例如，計算機系統(tǒng)20可以提供許多各種不同的控制面板或接口(包括人機交互界面)，它們具有各種數(shù)據(jù)排列格式，以不同的形式呈現(xiàn)輸出數(shù)據(jù)70，包括圖形輸出、統(tǒng)計學比較和總結。計算機系統(tǒng)20還可包括狀況良好和狀況不良好的變壓器40a-x的地理位置，故障風險圖表，降低運行風險的推薦動作等。另夕卜，計算機系統(tǒng)20也能夠利用諸如電子郵件通知、網(wǎng)頁郵件、移動軟件應用等的許多各種不同的有線和/或無線通信模式以及各種臺式和手持計算機設備，將總結潛在問題的輸出數(shù)據(jù)70發(fā)送至配電網(wǎng)絡50的運行人員，所述有線和/或無線通信模式。
[0034]另外，生成的輸出數(shù)據(jù)70可以在具有圖形界面的基于網(wǎng)頁類型的應用中被表示出來，所述基于網(wǎng)頁類型的應用允許一個或多個用戶訪問經(jīng)處理的數(shù)據(jù)70，以及推薦動作(可動作數(shù)據(jù))70。輸出數(shù)據(jù)70包括但不限于:具有交通燈代碼的條形圖(良好資產(chǎn)40a-x的百分比用綠色表示，需要一些關注的資產(chǎn)40a-x的百分比用黃色表示，以及需要立刻采取措施的資產(chǎn)40a_x的百分比用紅色表示)，資產(chǎn)40a_x (尤其是用黃色和紅色表示的)的地理位置、額定(資產(chǎn)40a_x的額定電壓和額定功率，尤其是用黃色和紅色表示的)、經(jīng)計算的維修費用、替換的成本、新資產(chǎn)的成本等。可以將輸出數(shù)據(jù)70格式化以提供具有交互式“向下挖掘”(drill down)功能的交互式圖表，從而用戶能夠從包含所述組變壓器40a-x的全局信息的“執(zhí)行”類型等級開始導航，到“資產(chǎn)經(jīng)理”能夠識別正在發(fā)展的問題的第二等級，到技術型人員(技術人員和工程師)可以關于諸如等級、歷史演變、相互關聯(lián)關系等的與變壓器40a-x相關聯(lián)的具體運行參數(shù)進行查詢的第三級別。因此，系統(tǒng)10基于查閱這些數(shù)據(jù)的設施特定成員，提供處于細節(jié)和范圍的不同等級上的數(shù)據(jù)。
[0035]因此，將理解的是，本發(fā)明的一個或多個實施例的一個優(yōu)點在于，針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)為用戶提供對感興趣的信息的直接訪問，感興趣的信息包括故障的風險、過載容量和建議，而不是基于具體參數(shù)的等級，使用原始數(shù)據(jù)去觸發(fā)報警。本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，針對高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)提供了開放和靈活的接口，能夠從各種數(shù)據(jù)庫獲得信息，而且能夠整合以各種格式存儲的來自離線數(shù)據(jù)庫的變壓器測試數(shù)據(jù)，連同從與多個變壓器相關聯(lián)的各種類型(制造/模型)的在線監(jiān)視傳感器獲取的在線數(shù)據(jù)。本發(fā)明還有另一個優(yōu)點是，針對高壓電氣部件的評估系統(tǒng)設置為監(jiān)視多個或一組電氣部件的運行狀況。
[0036]因此，可以看出本發(fā)明的目的已經(jīng)通過以上呈現(xiàn)的結構和使用方法得到滿足。然而根據(jù)專利法規(guī)，只有最佳模式和最優(yōu)選實施方案得以詳細展示和描述，應所述理解的是，本發(fā)明并不局限于此。
【權利要求】
1.一種用于監(jiān)視高壓電氣部件的動態(tài)評估系統(tǒng)，包括: 至少一個在線傳感器，其被適配為耦合到一個或者多個電氣部件，所述在線傳感器被配置為生成與所述一個或者多個電氣部件的操作相關聯(lián)的連續(xù)在線運行參數(shù)數(shù)據(jù)； 至少一個離線數(shù)據(jù)庫，其被適配為存儲與所述一個或者多個電氣部件的操作相關聯(lián)的離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)；以及 計算機系統(tǒng)，其與所述至少一個在線傳感器和所述至少一個離線數(shù)據(jù)庫進行可操作地通信，所述計算機系統(tǒng)被配置成自動地并且連續(xù)地使所述在線運行參數(shù)數(shù)據(jù)與所述離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)進行相互關聯(lián)， 其中所述計算機系統(tǒng)生成與所述一個或者多個電氣部件中的每一個電氣部件相關聯(lián)的動態(tài)運行評估或行動方案，所述動態(tài)運行評估或行動方案基于所述相互關聯(lián)的在線和離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)評估系統(tǒng)，其中所述計算機系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制(SCADA)網(wǎng)絡進行可操作地通信以接收與關聯(lián)于所述SCADA網(wǎng)絡的所述一個或多個電氣部件相關聯(lián)的SCADA數(shù)據(jù)，使得所述動態(tài)運行評估或行動方案基于所述相互關聯(lián)的在線數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)和所述SCADA數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的動態(tài)評估系統(tǒng)，其中所述SCADA網(wǎng)絡向所述計算機系統(tǒng)實時提供所述SCADA數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)評估系統(tǒng)，進一步包括: 離線數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，與所述計算機系統(tǒng)進行可操作地通信，所述離線數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)被配置為存儲與所述一個或者多個電氣部件的一個或多個運行參數(shù)相關聯(lián)的離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)評估系統(tǒng)，其中所述計算機系統(tǒng)被配置為生成交互界面，所述交互界面被配置為通過遠程計算機系統(tǒng)遠程可訪問。
6.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)評估系統(tǒng)，其中所述動態(tài)運行評估選自包括故障風險、過載容量、老化因素以及累積老化時間的組。
7.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)評估系統(tǒng)，其中所述計算機系統(tǒng)使用人工智能以生成推薦的行動方案。
8.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)評估系統(tǒng)，其中所述計算機系統(tǒng)被配置為獨立于所述在線傳感器的硬件。
9.根據(jù)權利要求1所述的動態(tài)評估系統(tǒng)，進一步包括與所述計算機系統(tǒng)進行可操作地通信的顯示器，以顯示所述推薦的行動方案或所述動態(tài)運行評估。
10.一種評估至少一個高壓電氣部件的方法，包括: 提供計算機系統(tǒng)； 提供與所述計算機系統(tǒng)進行可操作地通信并被適配為與所述至少一個電氣部件對接的至少一個在線傳感器； 提供與所述計算機系統(tǒng)進行可操作地通信的至少一個離線數(shù)據(jù)庫； 在所述計算機系統(tǒng)處獲取與所述至少一個電氣部件相關聯(lián)的至少一個在線運行參數(shù)和至少一個離線運行參數(shù)； 將所述至少一個在線運行參數(shù)與所述至少一個離線運行參數(shù)進行相互關聯(lián)；以及基于所述相互關聯(lián)的在線和離線運行參數(shù)數(shù)據(jù)，從所述計算機系統(tǒng)生成動態(tài)運行狀況評估或者行動方案。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法，進一步包括: 提供與所述計算機系統(tǒng)進行可操作地通信的顯示器；以及 在所述顯示器上顯示所述動 態(tài)運行狀況評估或者行動方案。
【文檔編號】G05B23/02GK103620512SQ201280025268
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年4月13日 優(yōu)先權日:2011年4月15日
【發(fā)明者】L·V·徹伊姆, P·洛林 申請人:Abb技術有限公司