高壓輸變電設備狀態評價系統的研究與設計

摘 要：對高壓輸電設備狀態進行評價對于實現電網的智能運行具有重要的意義，文章介紹了輸變電設備狀態評價系統的實施原則與希望達到的目標。并以南方某市輸變電設備狀態評價系統為例，對系統各個功能模塊的功能與具體實現方式進行了詳細的闡述。

關鍵詞：輸變電設備；狀態評價系統；功能模塊；實施原則

引言

輸變電設備是電網的重要組成部分，對在役輸變電設備的運行性能進行綜合評定，做出繼續運行、實施監控或停役檢修等決策，對于提升電網智能化水平，提高輸變電設備運行管理水平具有重要的意義[1，2]。

1 輸變電設備狀態評價的實施原則

輸變電設備評價工作主要包括設備投運前性能評價、設備運行維護情況評價、設備檢修情況評價、設備技術監督情況評價以及設備技術改造計劃制定、執行及效果評價等，應按照如下原則進行實施：

（1）應以各種試驗報告、技術監督記錄、安裝驗收報告、檢修報告等客觀數據和主要技術指標為依據。（2）開展設備狀態評價重在評價過程，應確切掌握各指標的當前狀況和變化趨勢，以便采以有效措施，預防事故發生。（3）以部分評價為基礎，整體評價和部分評價相結合。（4）必須堅持實時跟蹤、動態評價的原則。應實時跟蹤掌握設備狀況，動態分析設備健康水平。（5）應加強對設備評價結果和過程的分析，針對評價結果為“注意”以及評價結果或重要指標發生較大變化或呈現持續劣化發展的設備，應分析原因，加強運行監視。

2 輸變電設備狀態評價系統的目標

輸變電設備狀態評價系統必須遵循各電力公司頒布的相關導則，如廣州供電局輸電設備狀態評估系統必須基于南方電網公司、廣州供電局，或者電力行業發布的設備狀態評價導則，從資產全生命周期管理的角度充分考慮設計、監造、檢修和更換等方面的因素，結合專家經驗，充分考慮不同設備與地域的差異性，不以單個狀態參量作為狀態評價的唯一依據，結合其它狀態參量的信息進行綜合判斷，實現基于多參量融合技術的新型狀態評價功能，使狀態評價的結果更加合理。

應依據缺陷或故障發生、發展的過程，為每類設備或每型號設備建立故障樹，結合設備的臺賬、狀態監測數據、停電試驗數據、不良工況、家族缺陷等與設備狀態相關的各類信息，依據相關的標準和導則以及多位專家的診斷經驗，針對每類或每臺設備建立診斷模型，實現設備狀態分析診斷的自動化、智能化和專業化。

系統應該能夠對狀態評價的結果進行形象化、專業化的展示，把設備缺陷或故障的演變和發展清晰的展示給用戶，讓用戶對設備故障有完整且直觀的認識。

南方某地方電網已經建成的高壓設備運行狀態評估中心由監測報警、狀態評價、風險評估、壽命預測、檢修決策、遠程專家會診、數據管理等系統組成，文章主要對狀態評價系統部分進行闡述。

3 輸變電設備狀態評價系統功能介紹

該狀態評價系統由狀態評價、故障診斷、分析運用和查詢統計等四個功能模塊組成，具體如圖1所示。

3.1 狀態評價模塊

該模塊由自動評價、手動評價、評價實時修正等模塊組成。

3.1.1 評價流程

每個部件都有各自的評價子項和扣分描述，根據對應狀態評價導則，統計設備的所有扣分項目，計算出設備單項最大扣分和合計扣分值，由此得到設備在正常、注意、異常和嚴重中所屬的狀態[3]。當扣分標準中某一項權重系數或扣分值不好確定時，通過專家經驗和分析意見給出，以保證狀態評價算法的正確性和可行性，其方法流程圖如圖2所示。

3.1.2 自動、手動評價模塊

自動、手動評價模塊能自動或者手動實現設備狀態評價的整個流程。在系統進行評價時，首先根據評價模塊自動收集顯示部件狀態參量、家族缺陷情況、運行經歷、運行年限等狀態數據，依據評估算法計算部件狀態評價結果，再由各部件狀態評價結果計算出設備的整體狀態評價結果。得出評價結果后，系統可再進行評價結果的流程審批。

3.1.3 其它模塊

評價結果實時修正模塊采用圖模修正算法，當狀態量隨設備自身的結構，在電網、變電站接線圖等拓撲圖中的地位不同而改變時，狀態評價算法中模型的參數隨之也會變化。

通過多模型評價對比模塊，系統可設置多個評價導則，目前系統引入的評價模型為南網評價導則模型及英國EA公司評價模型。評價報告管理模塊實現對評價結果進行管理和分析應用，根據診斷結果，可生成綜合的診斷報表及單個設備的診斷報告，并提供打印和導出功能。

3.2 故障診斷模塊

故障診斷模塊采用智能算法，結合信息人技術，根據狀態數據與以往積累的經驗進行類比及推理，得出正確的診斷結論，并借助可視化的故障樹展示技術，把設備缺陷或故障的演變和發展清晰地展示給用戶，方便用戶查看。

3.2.1 自動診斷模塊

該模塊通過診斷算法對設備進行自動綜合分析診斷。模塊依據缺陷或故障發生、發展的過程，為每類設備或每型號設備建立故障樹，結合設備的各類信息，依據相關的標準、導則以及多位專家的缺陷或故障診斷經驗，建立診斷模型，實現設備狀態分析診斷的自動化、智能化。

故障診斷算法主要采用故障樹方法，通過貝葉斯、神經網絡、粗糙集等多參量融合的方法輔助進行診斷。算法的輸入為經過處理的狀態量值、與故障診斷相關的設備相關信息。算法的輸出為故障診斷結果，包括可能的故障或者原因、建議再進行的診斷試驗與故障處理建議等。

3.2.2 手動診斷

智能自動診斷得出的結論可能存在偏差，為了確保診斷結論的準確性，引入人工診斷模塊，可以通過修改狀態量的值或校正不合理的原始數據以及修改診斷算法中的各種可調參數，比如故障樹節點閾值及其相關狀態量的權重等，對設備進行手動診斷。同時系統自動把人工診斷的全過程作為案例記錄下來，放入診斷系統專家知識案例庫，以提高診斷的準確性和可靠性。

3.2.3 遠程專家診斷

對重大事故進行分析診斷時，可利用遠程專家會診平臺集結專家進行聯合診斷分析。

3.3 分析運用模塊

分析運用模塊由歷史評價查詢與對比、狀態趨勢分析、異常評價報告管理等模塊組成。模塊提供歷史評價結果查詢統計與對比功能，每次狀態評價結果均以文檔形式自動形成報告進行發布與保存，且能夠以K線圖形式進行歷史評價結果查詢與統計。指標對比情況、對比數據以表格形式或儀表盤形式表現。通過曲線圖的形式表示單個設備的設備狀態趨勢，對整體設備狀態情況形成餅圖分析報表。該模塊還可以關聯具體的評價報告，同時對趨勢異常的設備進行預警。系統設置異常評價報告匯總功能，在每次評價完成后，自動列出異常情況的評價報告，并列出異常指標。

3.4 查詢模塊

查詢模塊由診斷模型管理、評價模型管理、評價周期設置等模塊組成。系統有評價模型設置功能，當評估模型進行不斷完善后，可方便的根據新的要求調整評估模型，以適應實際應用的需要。操作人員可以按設備類型、型號、廠家、故障類型等信息對設備故障標準案例庫進行增加、刪除、修改、查詢。可對狀態告警的各類參數的閥值、等級進行設置，同時還可以設置告警通知的策略。

4 結束語

對高壓輸電設備狀態進行評價對于實現電網的智能運行具有重要的意義，論文設計的變電設備狀態評價系統已經在南方電網某地方電網得到了運用，并取得了很好的效果。

參考文獻

[1]王峰，閻春雨，畢建剛，等.變電設備狀態監測系統的設計方案[J].電力建設，2011，32（11）：31-35.

[2]謝善益，楊強，王彬，等.開放式輸變電設備狀態監測信息平臺設計與實現[J].電力系統保護與控制，2014，42（23）：125-130.

[3]廣東電網公司設備狀態評價與風險評估技術導則[S].2010（2）.

作者簡介：欒樂（1982-），女，山東萊蕪人，工程師，工學碩士，研究方向：電網技術監督、高電壓試驗與絕緣技術管理。