牵引变电所设备寿命估算方法、估算系统及存储介质与流程

1.本技术属于变电所技术领域，具体涉及一种牵引变电所设备寿命估算方法、估算系统及存储介质。


背景技术：

2.随着高速铁路的快速发展，目前我国的高速铁路已逐步由建设期进入运营维护期，安全性和稳定性成为人们对高铁新的关注点。随着运行时间的增加，高铁牵引供电设备的性能将呈下降趋势。在电气化铁路发展高潮之后不得不面对的问题之一就是支撑变电所运营的所有设备的剩余寿命问题。每年变电所都会遇到设备故障、设备老化等问题，设备更换则牵扯到费用问题、经济效益问题，因此需要对牵引变电所设备的寿命进行提前估算，以预防事故发生，提高电气化铁路运营安全性。
3.目前，变电所设备寿命估算分析普遍都是基于厂家给出的理论预估使用期限，在变电所运行管理中，并未监测并分析真实数据，往往是通过经验值来判断，或者是当设备在使用过程中真正出现问题时才临时处理，并未提前预估设备的剩余寿命。因此，变电所设备寿命估算问题尚处于萌芽阶段，没有成熟产品可作为参考对象。


技术实现要素：

4.为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本技术提供了一种牵引变电所设备寿命估算方法、估算系统及存储介质。
5.根据本技术实施例的第一方面，本技术提供了一种牵引变电所设备寿命估算方法，其包括以下步骤：
6.采集牵引变电所中关键设备的数据，其中，关键设备包括断路器和隔离开关；
7.从采集的牵引变电所中关键设备的数据中获取寿命估算所需数据；其中，寿命估算所需数据包括设备类型、设备编号和设备所做的动作；
8.根据设备的寿命估算所需数据对设备的寿命进行估算，其中，设备的估算寿命为：
9.设备的估算寿命＝设备的理论剩余寿命年*寿命估算系数，式中，设备的理论剩余寿命年为：
10.设备的理论剩余寿命年＝(出厂设定的设备属性分合总次数
‑
设备的总动作次数)/出厂设定的设备属性分合总次数*设备出厂寿命年限；
11.式中，设备的总动作次数为：
12.总动作次数＝分合次数
‑
分闸失败次数 电流速断跳闸次数
×
预设系数。
13.上述牵引变电所设备寿命估算方法中，所述采集牵引变电所中关键设备的数据的过程为：
14.从牵引变电所的后台数据库中提取关键设备的历史数据，其中，关键设备的历史数据包括断路器分闸合闸历史数据、断路器跳闸历史数据和隔离开关分闸合闸历史数据；
15.手动输入设备属性、设备故障、设备维修和技术规格书中关键设备的记录数据。
16.进一步地，所述从采集的牵引变电所中关键设备的数据中获取寿命估算所需数据的具体过程为：
17.读取关键设备的历史数据和关键设备的记录数据；
18.根据预设的关键词抓取当前读取的数据中包含该关键词的数据，并将抓取的数据存储至分析数据库中；所述预设的关键词包括设备类型关键词、设备编号关键词和设备事件关键词；
19.根据抓取的数据得到寿命估算所需数据。
20.上述牵引变电所设备寿命估算方法中，所述寿命估算系数采用机器学习算法进行更新。
21.上述牵引变电所设备寿命估算方法中，还包括以下步骤：
22.根据关键设备的历史数据和关键设备的个体数据绘制设备的寿命评估图表；
23.所述关键设备的个体数据包括设备型号、制造厂家、使用日期、主要参数、设计寿命和设备图片；
24.所述设备的寿命评估图表包括设备信息总表和个体设备信息表；
25.所述设备信息总表中包括变电所亭的断路器、隔离开关设备的设备类型、设备编号、设计寿命剩余、寿命估算剩余；
26.所述个体设备信息表包括某设备的设备型号、制造厂家、使用日期、主要参数、设计寿命、分闸次数、合闸次数、跳闸次数和失败次数。
27.根据本技术实施例的第二方面，本技术还提供了一种牵引变电所设备寿命估算系统，其包括数据提取模块、手动输入模块、数据获取模块和寿命估算模块；
28.所述数据提取模块用于从牵引变电所的后台数据库中提取关键设备的历史数据；所述关键设备的历史数据包括断路器分闸合闸历史数据、断路器跳闸历史数据和隔离开关分闸合闸历史数据；
29.所述手动输入模块用于手动输入设备属性、设备故障、设备维修和技术规格书中关键设备的记录数据；
30.所述数据获取模块用于从关键设备的历史数据和关键设备的记录数据中获取寿命估算所需的数据；
31.所述寿命估算模块用于根据寿命估算所需的数据和寿命估算系数得到设备的估算寿命。
32.上述牵引变电所设备寿命估算系统中，还包括系数校正模块，所述系数校正模块采用机器学习算法更新寿命估算系数。
33.上述牵引变电所设备寿命估算系统中，还包括图表绘制模块，所述图表绘制模块用于根据关键设备的历史数据和关键设备的个体数据绘制设备的寿命评估图表。
34.根据本技术实施例的第三方面，本技术还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述牵引变电所设备寿命估算方法。
35.根据本技术的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本技术能够结合设备的真实数据对牵引变电所设备的寿命进行准确地估算。
36.本技术进行牵引变电所中关键设备的数据采集时采用离线式数据采集方式，系统
分析后台数据时也可通过离线数据包形式，从而不影响后台软件的运行，保证安全性。本技术能够转动提取有效数据，可根据预定好的提取规则自动抓取数据并分类。本技术能够自动分析数据，根据实时数据，实时自动校正寿命估算系数。本技术能够智能提取数据，极大的减少人力劳动，节省时间，提高效率；提取数据时不会影响设备正常使用，安全可靠；对庞大的数据进行提取、精炼，最后形成图表，直观呈现，节省时间。
37.应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本技术所欲主张的范围。
附图说明
38.下面的所附附图是本技术的说明书的一部分，其示出了本技术的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本技术的原理。
39.图1为本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算方法的流程图。
40.图2为本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算系统的结构框图。
41.附图标记说明：
42.1、数据提取模块；2、手动输入模块；3、数据获取模块；4、寿命估算模块；5、系数校正模块；6、图表绘制模块。
具体实施方式
43.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本技术所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本技术内容的实施例后，当可由本技术内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本技术内容的精神与范围。
44.本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，但并不作为对本技术的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
45.关于本文中所使用的“第一”、“第二”、
…
等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
46.关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。
47.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
48.关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
49.关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
50.某些用以描述本技术的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本技术的描述上额外的引导。
51.图1为本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算方法的流程图。
52.如图1所示，本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算方法包括以下步骤：
53.s1、采集牵引变电所中关键设备的数据，其中，关键设备包括断路器和隔离开关，
其具体包括：
54.s11、从牵引变电所的既有后台数据库中提取关键设备的历史数据。
55.具体地，可以从牵引变电所的电气化铁道远动系统软件nk6000的后台数据库中提取db数据文件。
56.这种离线的数据提取方式不与牵引变电所的电气化铁道远动系统软件nk6000直接交互，不会影响电气化铁道远动系统软件nk6000的运行。
57.需要说明的是，还可以从牵引变电所高压试验年检报告中提取关键设备的历史数据。还可以从so事件报告数据中提取关键设备的历史数据。
58.其中，关键设备的历史数据包括断路器分闸合闸历史数据、断路器跳闸历史数据和隔离开关分闸合闸历史数据等。
59.s12、手动输入设备属性、设备故障、设备维修和技术规格书中关键设备的记录数据。
60.s2、从采集的牵引变电所中关键设备的数据中获取寿命估算所需数据，其具体过程为：
61.s21、读取关键设备的历史数据和关键设备的记录数据。
62.s22、根据预设的关键词抓取当前读取的数据中包含该关键词的数据，并将抓取的数据存储至分析数据库中。
63.其中，预设的关键词包括设备类型关键词、设备编号关键词和设备事件关键词等。例如，设备类型关键词可以为断路器、隔离开关等。设备编号关键词可以为101、102、201、202、211、212、1011、1021、2011、2021、2111等。设备事件关键词可以为分位、合位、跳闸、动作、电流速断、分闸失败等。
64.s23、根据抓取的数据得到寿命估算所需数据。
65.根据设备类型关键词可以确定设备类型，根据设备编号关键词可以确定设备编号。根据设备类型和设备编号可以确定是哪台设备。
66.根据设备事件关键词可以确定设备所做的动作。
67.根据设备类型、设备编号和设备所做的动作得到设备的寿命估算所需数据。具体地，寿命估算所需数据可以包括设备的分合次数、分闸失败次数和电流速断跳闸次数等。
68.s3、根据设备的寿命估算所需数据对设备的寿命进行估算，其具体过程为：
69.s31、根据设备的寿命估算所需数据计算得到设备的总动作次数。
70.其中，总动作次数＝分合次数
‑
分闸失败次数 电流速断跳闸次数
×
预设系数。具体地，预设系数可以设置为1.2。
71.s32、根据手动输入的关键设备的记录数据计算设备的理论剩余寿命年。
72.设备的理论剩余寿命年＝(出厂设定的设备属性分合总次数
‑
设备的总动作次数)/出厂设定的设备属性分合总次数*设备出厂寿命年限。
73.s33、根据设备的理论剩余寿命年和寿命估算系数得到设备的估算寿命。
74.设备的估算寿命＝设备的理论剩余寿命年*寿命估算系数。
75.需要说明的是，本技术中采用机器学习算法不断更新寿命估算系数。具体地，机器学习算法可以为最小二乘法、聚类算法、奇异值分解算法等。
76.当某个设备报废或更换时，需要录入其发生变更的日期，分析认定其到达寿命终
点，分析其分合次数、电流速断跳闸次数、出厂设计的寿命年，自动校正寿命估算系数，加权平衡。并将此数据记入本类型设备的估算体系中，作为后续同类设备的估算依据。
77.随着使用年的增加，以及录入的开关设备数量的不断增加，报废的设备数量不断增加，录入的校正数据不断增加，本技术会自动校正系数，录入的开关设备数据越多、时间越久、校正次数越多，则数据越准确。
78.本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算方法还包括以下步骤：
79.s4、根据关键设备的历史数据和关键设备的个体数据绘制设备的寿命评估图表。
80.其中，关键设备的个体数据包括设备型号、制造厂家、使用日期、主要参数、设计寿命和设备图片等。
81.设备的寿命评估图表可以包括设备信息总表和个体设备信息表。其中，设备信息总表中包含变电所亭的断路器、隔离开关设备的设备类型、设备编号、设计寿命剩余(年)、寿命估算剩余(年)。
82.个体设备信息表可以包括某设备的设备型号、制造厂家、使用日期、主要参数、设计寿命、分闸次数、合闸次数、跳闸次数和失败次数等。
83.图2为本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算系统的结构框图。
84.如图2所示，基于本技术提供的牵引变电所设备寿命估算方法，本技术还提供了一种牵引变电所设备寿命估算系统，其包括数据提取模块1、手动输入模块2、数据获取模块3和寿命估算模块4。
85.其中，数据提取模块1用于从牵引变电所的后台数据库中提取关键设备的历史数据。其中，关键设备的历史数据包括断路器分闸合闸历史数据、断路器跳闸历史数据和隔离开关分闸合闸历史数据等。
86.手动输入模块2用于手动输入设备属性、设备故障、设备维修和技术规格书中关键设备的记录数据。
87.数据获取模块3用于从关键设备的历史数据和关键设备的记录数据中获取寿命估算所需的数据。
88.寿命估算模块4用于根据寿命估算所需的数据和寿命估算系数得到设备的估算寿命。
89.本技术的牵引变电所设备寿命估算系统还包括系数校正模块5，系数校正模块5采用机器学习算法不断更新寿命估算系数，从而使得得到的设备的估算寿命更准确。
90.本技术的牵引变电所设备寿命估算系统还包括图表绘制模块6，图表绘制模块6用于根据关键设备的历史数据和关键设备的个体数据绘制设备的寿命评估图表，以便于对庞大的数据进行提取和精炼，得到设备的寿命评估图表，进行直观显示。
91.在示例性实施例中，本技术实施例还提供了一种牵引变电所设备寿命估算装置，其包括存储器以及耦接至该存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行本技术中任一个实施例中的牵引变电所设备寿命估算方法。
92.其中，存储器可以为系统存储器或固定非易失性存储介质等，系统存储器可以存储有操作系统、应用程序、引导装载程序、数据库以及其他程序等。
93.在示例性实施例中，本技术实施例还提供了一种计算机存储介质，是计算机可读存储介质，例如，包括计算机程序的存储器，上述计算机程序可由处理器执行，以完成本申
请中任一个实施例中的牵引变电所设备寿命估算方法。
94.本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算系统采用离线方式从牵引变电所的后台软件数据库中提取关键设备的历史数据，不影响后台软件的运行，能够保证后台软件的安全性。本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算系统中数据获取模块从庞大的数据量中智能提取数据，能够极大地减少人力劳动、节省时间、提高效率。
95.牵引变电所设备的使用情况分析是目前国内的薄弱环节，没有引起足够的重视。设备的理论寿命和实际使用寿命是否一致，每个设备在使用过程中的操作频率、故障频率的差异，会造成设备寿命长短的巨大差异。通过本技术实施例提供的牵引变电所设备寿命估算系统，可以每年对设备的使用情况进行记录和分析，预判设备的寿命终点，为提前确定设备更换的时间点提供理论依据。
96.通过对设备的寿命进行分析，还可以进一步判断设备的经济效益，通过寿命分析及成本分析可判断各品牌设备的优劣程度，为采购决策提供依据。本技术提供的牵引变电所设备寿命估算系统具有广阔的应用前景，能够为我国电气化铁道的发展提供有力的技术保障。
97.以上所述仅为本技术示意性的具体实施方式，在不脱离本技术的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本技术保护的范围。