電力系統變電一次設備狀態檢修技術分析

張輝 談明 林躍敏 張旭峰

摘 要：電力系統變電站是國家電網重要部分，隨著智能信息化的到來，電力系統設備狀態監控成為不容小覷的問題。本文首先介紹了設備運行時的生命周期，故障類型，然后介紹了目前比較常用設備狀態檢修技術，包括設備的故障檢測和狀態預測兩方面，可以使用機器學習，人工智能的方法代替傳統的方法，最后對智能變電的應用方向進行了闡述。

關鍵詞：電力系統；狀態檢修技術；智能變電

0 引言

變電站主要包括兩種類型的設備：一級設備和二級設備，一級設備包括變壓器，互感器和斷路器；二級設備包括顯示，通信，保護和控制設備。目前，變電站正逐漸實現數字化和信息化交互式發展，變電站的設備功能齊全，可以智能實現數據信息的采集，設備的智能監控，是一種集成設備。變壓器逐漸具備智能功能，不僅占用少量的空間，還使用金屬氧化物避雷器保護變壓器免受沖擊。目前變電一次設備狀態檢修技術包括故障修復策略（BRS）和預防性維護策略（PMS）。基于條件的維護策略是指在設備的操作時間內定義技術系統上的修復操作類型，修復策略類型主要監控設備故障頻率，設備狀態對其有重要影響。

本文就電力系統中變電一次故障檢修技術進行了分析，文章分為三個模塊，第一簡單介紹了變電站設備運行生命周期，并對每個生命周期階段的故障類型進行了詳細介紹，第二介紹了傳統的設備狀態檢修技術和目前比較流行的狀態檢修技術，最后對智能變電的應用進行了詳細闡述。

1 設備狀態檢修技術基本狀況

一般情況下，設備在運行時根據其運行壽命劃分為以下三個階段：早期故障，壽命故障和退化故障。第一階段故障中，即早期失效階段，主要在生產，安裝和調試階段出現的故障；第二階段，即有用的壽命失效階段，主要是隨機缺陷故障；第三階段，即退化失敗階段，主要是因為設備老化出現的故障。設備運行壽命三階段詳見圖一。

設備狀態檢修技術允許在最佳時刻進行修復，主要原因包括兩方面，最佳時間進行設備狀態檢修可以有效地防止設備突然停機造成不好的影響；一般來說設備狀態維修需要在合理的經濟狀況下進行修復，設備檢修前進行可靠性計算可以將有限的財務資源用于大多數比較關鍵的設備。

2 變電一次設備狀態檢修技術分析

隨著智能化發展，變電一次設備檢修技術也需要不斷更新，基本實現智能化檢修，也就是實現高壓設備的數字測量，網絡控制，狀態可視化，功能集成，信息交互。關鍵技術包括先進的傳感器技術，基于狀態的監測技術和智能組件技術。通過內部或外部監測傳感器，基于狀態的監測技術可以實現重要的主要設備的狀態監測和可視化，如變壓器，開關設備，避雷器等。

智能化一次設備檢修的實現應適當采用以下方式：“初級設備+傳感器+智能組件”。智能組件是智能電子設備（IED）的靈活配置，其中包括智能終端，合并單元，基于狀態監測的IED等。在未來的設備檢修技術上，變電一次設備將發展為集成一體的設備，更加便捷進行設備檢修。

變電設備一次檢修需要技術人員擁有相當高的技術水平，檢修的種類主要包括定期檢修，離線檢修和在線檢修。其中定期檢修主要是設備運行一段時間，在固定的時間段內對設備進行停運，定期的對設備進行維修；離線檢修主要是借助一些外來設備進行檢修，檢修技術設備主要包括超聲波檢測技術，紅外成像儀設備等；在線檢修主要是借助上位機系統對設備進行檢修，上位機系統主要包括信息收集系統，信息管理系統等。

變電一次設備檢修目前比較常用的方法比較多，可以使用機器學習相關算法進行智能診斷，傳統基本的檢修方法包括噪聲診斷，振動診斷，射線診斷等。在數據量小的情況下可以使用機器學習方法進行診斷，例如支持向量機，加速度包絡，K均值，高斯混合模型等方法。故障診斷之后還需要對設備的狀態進行預測，預測的方法同樣很多，例如高斯過程回歸狀態預測、卡爾曼濾波、神經網絡狀態預測等各種方法。

不管使用何種方法進行故障檢測或狀態預測，都需要收集相關的數據，對數據進行預處理至關重要，選擇合適經濟有效的方法是對技術人員的一個要求。

3 電力系統智能變電主要應用

智能變電作為智能電網的重要組成部分，其應用比較廣泛，可實現智能報警與分析，綜合故障分析，狀態維護，源端維護等功能，實現智能變電站的高效運維。下面從綜合信息平臺、序列控制、智能報警與狀態分析、源端維護等方面介紹智能變電主要應用方向。

3.1綜合信息平臺

綜合信息平臺主要功能在于收集監測各種數據，主要是從站層網絡中進行數據采集和監控，故障狀態記錄，是一個數據庫平臺，為變電故障檢測和狀態預測提供強有力的數據。一般情況下，綜合信息平臺和服務器之間不會安裝防火墻，因此信息安全問題必須慎重考慮。最近，為了維護智能變電站的安全問題，目前將變電站進行區域劃分，一般分為兩個區域，一個區域主要任務在于存儲故障狀態檢測的評估結果等信息，另一個區域主要存儲狀態檢測收集到的原始數據。

3.2 序列控制

序列控制是電力系統重要的程序，主要基于變電站運行命令控制設備自動執行相應的操作指令。執行每個操作指令之前，都會自動檢查相應的邏輯是否合理，發生錯誤邏輯時，可以中斷和緊急停止設備運行，同時支持多序列和多個托架的控制和操作的組合。一般來說，序列控制系統和視頻操作系統是緊密相連的，運行設備時，自動控制系統可以通過控制視頻系統實時的獲取圖像信息，進而通過模式識別技術監控設備目前的狀態信息，實現了設備狀態的交互。

3.3 智能報警與綜合分析

通過建立變電一次故障檢修數學模型，可以實現設備故障狀態下報警和信息過濾。實時監控分析變電設備的運行狀態，記錄故障數據，生成相應的故障報告，通過建立邏輯推理模型，實現智能報警功能，并將設備的序列數據通過上位機軟件直觀的顯示報告檢測結果。

3.4 源端維護

根據DL/T860國家標準，源端維護技術至關重要，主要作用在于保持了變電站與調度中心之間數據模型的一致性，調度中心結合信息平臺，可以實現在線遠程維護，并且通過信息平臺可以可視化顯示基本的圖形和相應的模塊信息。

3.5基于狀態的維護

隨著目前技術的智能化，變電站設備維護打破了傳統的“定期維護”設備方式，現在可以通過在線監測技術實現實時的智能狀態維護方式，這樣不僅僅可以實時監控設備的生命周期，對故障設備及時進行維修，而且降低了人力成本，增加了社會效益。

4 總結

隨著智能信息化的到來，電力系統設備狀態監控成為不容小覷的問題，本文就電力系統中變電一次故障檢修技術進行了分析，主要分為三個模塊，首先介紹了變電站設備運行生命周期主要劃分為三個階段，并對每個階段的故障類型進行了詳細介紹，接著介紹了傳統的設備狀態檢修技術和目前比較流行的狀態檢修技術，最后對智能變電的應用進行了詳細闡述，全面實現設備檢測智能化成為一種趨勢。

參考文獻

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