[發明專利]一種避雷器運行狀態在線監測及評估方法和系統

有效

• 申請號: 202011116747.5
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112255484B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 董曼玲;呂中賓;王超凡;寇曉適;姚德貴;郭磊;張科;趙賢根;何俊佳;王棟
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;華中科技大學;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/52;G01R19/165
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 王萍;肖繼軍

本申請公開了一種避雷器運行狀態在線監測及評估方法和系統，所述方法包括獲取避雷器的在線和歷史運行狀態數據；篩選得到避雷器缺陷特征數據參量及其變化規律；確定避雷器運行狀態評估指標；建立避雷器運行狀態評估模型；將歷史運行狀態數據輸入避雷器運行狀態評估模型進行模型訓練，將在線運行狀態數據作為實時輸入量輸入避雷器運行狀態評估模型進行預測，從而實現對避雷器設備運行狀態評估及發展趨勢預測。本發明可廣泛應用于智能變電站等一線現場，對于提高試驗效率，增強運維水平，預防設備故障具有重要的作用，可用于避雷器的運行狀態和壽命評估，可及時監測設備的潛在隱患，降低避雷器故障風險，帶來巨大的社會效益。

技術領域

本發明屬于電力系統避雷器運行狀態監測技術領域，涉及一種避雷器運行狀態在線監測及評估方法。

背景技術

金屬氧化物避雷器(Metal oxide surge arrester，MOA)被廣泛應用于電力系統的雷電過電壓和操作過電壓的防護，為系統的持續安全運行提供了可靠保證。MOA除遭受雷電過電壓、操作過電壓等威脅外，還承受著溫濕、化學污染、污穢等外部環境因素的影響。隨著運行時間的增加，MOA出現老化劣化現象，通常表現為壓敏電壓降低、泄漏電流增大、伏安特性曲線變化等，嚴重時可能出現熱失控現象，嚴重影響MOA的性能及電力系統的安全。

最初的在線監測的概念提出后，被大量運用在各種電力設備的檢測中。在線監測技術由最初的簡單的直接測量，向通過模擬信號、數字信號測量的方向發展，到采用泄漏電流傳感器來監測氧化鋅避雷器來進行在線監測。隨后，又提出了通過硬件電路對容性電流進行補償的方法，來獲取氧化鋅避雷器的阻性電流。近年來國內外研究學者在避雷器缺陷在線監測方法上開展了一系列研究，提出了阻性電流諧波補償法、基于正交分解法、容性電流補償法、諧波分析法、零序電流法等。

隨著大數據與人工智能的發展，國內電網公司有些已經開始根據運維統計數據分析廠家產品質量、故障與負荷關系、頻發故障原因等，國內一些研究也開始嘗試將人工智能算法應用于金屬氧化物避雷器狀況的在線監測中，并取得了一定的成果。如利用BP神經網絡對金屬氧化物避雷器進行故障診斷，結果表明BP神經網絡可以較為準確地診斷避雷器故障；又如基于遺傳算法的MOA老化在線監測，該方法通過分析避雷器等效模型中的參數變化趨勢達到狀態的目的，為MOA在線監測提供了新的思路。

近年隨著智能變電站建設，大多數電網公司已采用一定數量的避雷器在線監測裝置，但目前在線監測數據均僅能上傳至站內輔控系統，且只具備單純報警功能，未對數據進行有效的分析，無法有效的掌握避雷器的廠家品質、故障影響因素、潛在風險來源等重要信息。同時現有在線裝置上線率不足10％，且數據準確率較低、數據可用性差，導致數據無法上傳后臺及數據誤傳率較高，狀態評估及健康診斷的閾值選取方法尚不完善，現有在線監測系統數據及系統反饋結果可信度較差。

現有的MOA狀況檢測方法中，三次諧波法無法排除電網電壓諧波所產生的容性電流、高次諧波對MOA在線監測的影響，因此測量誤差較大。容性電流補償法的阻性電流檢測峰值會受電壓諧波影響。零序電流法很容易受到電壓不平衡性和表面泄漏的影響。目前MOA的狀況在線監測方法都無法很好地解決電網中電壓波動、頻率波動、電壓諧波等對監測指標帶來的影響。同時在避雷器健康評價指標方面，為了實現狀態評估的計算機自動化操作，相關行業制定了一些評估規范，用于從觀測量計算設備狀態，并將設備狀態量表征為一個數值評分。這些規范通常以確定性的算法給出，這些算法依賴于歷史經驗，缺少理論依據，不能完全刻畫數據規律，因此評判結果并不令人滿意，因此需要尋找更為有效的檢測和評價方法來監測MOA的狀況仍是研究熱點。

目前基于大數據的在線監測系統模型受到MOA內部影響及外部環境影響的因素較多，對于未曾出現或出現次數很少的因素造成的影響并不能及時發現，在線監測數據和系統反饋結果的可信度還有待提升。因此，如何選取避雷器健康及風險評估方法以及將大數據技術更好地應用到避雷器狀態評估中，對電網向智能化、大數據化方向發展有著重要的意義。

發明內容