基于畫像的變壓器差異化運維方法探討

廣東電網有限責任公司電力科學研究院 廣東 廣州 510080

1 變壓器差異化運維現狀

變壓器作為電網最重要的設備之一,對電網穩定運行有著極大的影響,因此,通過分析變壓器實時狀態信息開展差異化運維是電網運維工作重點之一。借鑒電信、保險等行業的畫像技術應用,國內外學者為構建全方位、立體的變壓器狀態信息提供了一種全新的思路與視角[1－2]。

傳統的變壓器運維是依據經驗和規程,定期開展零部件的運行維護,這種運維方式會缺乏針對性導致人力物力的耗費[3]。通過構建變壓器的畫像,一方面可以充分利用電力企業多年積累的運行數據,挖掘數據規律；另一方面可通過繪制變壓器的狀態軌跡開展健康評價。通過信息化平臺的搭建、業務規則的梳理及模型的構建,逐步形成變壓器標簽體系,最后利用標簽與運維作業項目的映射,編制基于畫像的變壓器精細化管控策略[4]。具體步驟可包括作業項目確定、作業周期優化和運維策略編制三大步驟。

2 作業項目確定

基于電力行業的《電力設備檢修試驗規程》,可通過業務梳理、查找文獻,完成基于標簽的作業項目確定。

基于健康度、重要度、歷史跳閘頻次規律、歷史缺陷分布情況等特征和設備類別、運行工況等基礎數據建立決策模型。如：對于高負荷率、亞健康、設備級別高、近3個月跳閘頻次高的380V低壓母線設備,選擇備自投試驗運維項目列入月度運維計劃；而對于污區等級高,健康、設備級別中等、近3個月跳閘頻次低的380V低壓母線設備,選擇清掃保養運維項目列入月度運維計劃；根據年度的缺陷頻數分布表,選擇當月高缺陷率設備列入該月度運維計劃。

其次,基于設備部件故障占比、缺陷表象分布規律、家族型缺陷規律等特征也可建立決策模型。

3 作業周期優化

3.1 基于業務經驗標簽組合的作業周期優化 常見的變壓器預警級別見文獻[4]所示,可見變壓器的預警級別受到狀態風險和設備重要度影響,但在實際業務經驗分析中,變壓器自身業務流程風險變化、外部運行環境威脅、事故事件觸發也將會被動地影響變壓器的預警級別。

通過梳理出常見的因設備業務流程風險變化觸發的預警級別調整情景,將觸發條件標簽化后,可得：首次投運設備、即將投運設備、繞組更換后投運15天內設備、絕緣油更換后投運15天內設備、近期鐵芯檢修、近期套管檢修、近期冷卻裝置檢修和分接開關檢修后投運15天內,將觸發黃色預警；近期A修、改造后投運72h內設備,預警級別上升一個級別。

同時,我們也梳理出外部環境威脅和綜合狀態量風險組合標簽的預警級別調整情景,部分結果如下：運行環境突發臺風將觸發黃色預警；運行環境突發陣雨和存在家族性缺陷、鐵芯接地有風險、頂層油溫有風險、繞組過熱有風險、局部放電有風險、套管絕緣有風險、運行負荷高、老化風險高、運行環境有施工作業風險、運行環境有植物生長作業等形成組合標簽,會觸發黃色預警；運行環境突發大風和存在家族性缺陷、鐵芯接地有風險、頂層油溫有風險、繞組過熱有風險、局部放電有風險、套管絕緣有風險、運行負荷高、老化風險高、運行環境有植物生長作業等形成組合標簽,會觸發黃色預警。

3.2 基于統計分析標簽組合的作業周期優化 通過研究某電網不同缺陷類別在不同月份、年齡的分布特征,構建了主變主要缺陷類別的缺陷標簽,如圖1所示。

圖1 缺陷類型隨時間的分布

由圖1可知：

(1)主變變壓器“滲漏”缺陷呈明顯的冬春季多發,夏季少發的特點,與當地氣溫大致呈反比。經進一步研究,主要因為冬春季節溫度較低,密封膠圈較易干裂松動導致滲油。(2)“拒動/誤動”缺陷在夏季高發(尤其是7月份),其他季節相對不明顯。(3)隨著氣溫的升高(1月份到9月份),“紅外測試異常”缺陷逐漸增多,10月份之后明顯減少。

通過對日常業務梳理及數據分析,我們制定如下部分作業周期規則：

(1)對于觸發[滲漏高發季節]&[滲漏高發廠家]的變壓器,為紅色預警,日常巡視周期為1天；(2)對于觸發[滲漏高發廠家],沒有觸發[滲漏高發季節]的變壓器,預警升級,日常巡視周期為1周；(3)對于觸發[滲漏高發季節],沒有觸發[滲漏高發廠家]的變壓器,預警升級,日常巡視周期為1周；

4 變壓器運維策略編制

根據生產運維實際的要求,廣東電網公司結合實際并開展研究。按分層分級分類分專業管控、動態管控、差異化巡維和預防性維護原則,形成部分映射關系如下,巡視具體項目參見廣東電網運維策略導則。

(1)日常巡視紅、橙色預警1天1次,黃色預警2天一次,綠色預警1月1次；

(2)一次專業巡視紅色預警3月1次,橙、黃色預警6月1次,綠色預警1年1次。

5 結論

變壓器的畫像構建技術及方法成熟,通過信息化平臺的搭建、業務規則的梳理及模型的構建,逐步構建變壓器畫像標簽體系,利用標簽與運維作業項目的映射,可編制基于畫像的變壓器差異化管控策略。

基于畫像的變壓器差異化策略可以對運維工作提供精準有效的優先級、工作量及資源需求預估,利用對變壓器狀態畫像的動態監控,對標簽及其映射的運維策略的統計分析,可以對當前變壓器的運維工作進行綜合的滾動評估,進一步科學、合理的制定運維工作計劃,提高運維計劃的執行率。