基于提升500kV變電站設備運維效率的多維數據在線監測系統的研究與應用

陳偉雄

摘要：本文以傳統500kV變電站設備運維方式為研究起點，針對傳統設備運維效率低下的現象進行了分析和探究，通過多維數據在線監測系統的應用來突破傳統設備運維效率低下的難題，得出一系列的改進方案和技術措施，實現提升500kV變電站設備運維效率的目標。

關鍵詞：500kV變電站;多維數據在線監測系統;設備運維效率

引言

經濟的高質量發展推動著日益增長的電力市場。而電力供應的持續性和可靠性則被提出更高的要求，面臨著嚴峻的考驗。隨著人工智能、物聯網等新興科學技術的高速發展，電網的建設將隨著科學技術的進步而轉型升級。對于傳統500kV變電站而言，設備運維工作將會經受新的考驗和挑戰[1]，設備運維以及對應的管理模式急待改變[2]，并無法滿足未來變電站高可靠性的運維要求。因此，本文將通過多維數據在線監測系統的研究與應用來提升變電站的設備運維效率，進一步實現變電站高可靠性的運維要求。

傳統500kV變電站設備運維現狀

當下500kV變電站運維以常規人工方式開展，主要包括倒閘操作、巡視維護等工作。

對于常規的倒閘操作，需要多人同時作業，包括在主控室后臺機遙控操作以及跨區域核對設備狀態，耗時耗力。

目前變電站巡視工作模式主要為人工巡視。通過人工肉眼識別、數據收集等手段，對設備進行外觀檢查、紅外測溫;通過人工抄錄等手段，收集斷路器動作次數、SF6壓力表、油位等表計指示值。

根據變電設備運維策略實施細則，500kV變電站常規的設備巡視周期為每天一巡視，設備及其對應的表計、保護測控壓板數量龐大，需要大量時間以及人力核對其正常運行的狀態、數值;僅依賴人工巡視維護，對于設備隱蔽部件裂紋、隱蔽部件連接處發熱無法及時發現，設備故障隱患排查效果不理想。

這些傳統的運維方式，需要面臨著“倒閘操作人工檢查判別設備狀態效率低”、“人工巡視工作量大、重復度高、效率低”、“在線監測技術應用不足”等問題。隨著電網不斷擴大，巡視、操作工作量日益劇增，僅依靠人工開展的工作模式已經無法滿足高質量、高可靠性的運維要求。

多維數據在線監測系統

系統結構

針對以往500kV變電站在操作、巡視、維護工作中存在問題，研究應用一種多維數據在線監測系統，其結構設計如圖1所示。該系統分別對由操作、巡視、維護三個子系統組成，每個子系統包含若干底層基礎平臺，依靠關鍵技術革新實現了底層基礎平臺的建設，采集到充足、準確的有效數據，并通過對數據進行充分的融合、運算、分析，將其結論應用于輔助決策。

系統功能

操作子系統 操作子系統由全遠程操作平臺、巡檢機器人平臺、視頻及環境系統等組成。全遠程操作平臺通過監控系統及五防系統保證了操作任務的完成，操作時輔助決策依靠巡檢機器人平臺和視頻及環境系統提供數據支撐。在進行設備倒閘操作時，依據操作任務預先設定機器人的觀察路線、視頻及環境系統觀察的點位，運行操作人員實時獲取機器人的現場檢查過程圖。同時機器人平臺提供設備狀態判別分析結論，并結合視頻及環境系統捕捉的狀態信息，運行操作人員能夠更加精確核對開關、刀閘設備分合閘狀態。因此操作子系統有效替代人力，并用于操作過程中的現場設備狀態的檢查。

巡視子系統 巡視子系統由輪式機器人、軌道機器人、視頻及環境系統等組成。采用“人巡+機巡”方式，跨區域配置4臺智能巡檢機器人實現全站區域的巡視范圍全覆蓋。在日常巡視時，預先設定機器人的巡視路線以及視頻及環境系統定點輪巡功能，按500kV GIS室、220kV GIS室、主變及35kV設備、繼保室4個區域進行巡視。運行人員可獲取全站開關、刀閘、壓板、空開等狀態量數據，各類表計值、紅外測溫值等模擬量數據以及設備聲音文件，并查詢機器人平臺提供的巡視報告，得到狀態錯誤及越限告警信息數據。此外，人工巡視側重依據運維策略對重要設備進行特巡及隱患排查，通過視頻及環境系統實時監測一二次設備高清外觀狀態，獲取主要場所溫濕度、風速及水浸情況報告，增加有效判斷依據。因此巡視子系統有效節省了用于變電站日常巡視的人力，大大擴展巡視工作覆蓋面。

維護子系統 維護子系統主要由微環境系統平臺、設備在線監測系統組成。微環境系統是一個對端子箱、匯控箱、設備室、功能室等進行實時監控、自主決策控制、數據分析于一體的系統。該系統可根據遠程邏輯和控制值，能夠自主控制除濕機啟停、加熱器投切和空調、空氣凈化器的切換等工作模式，達到實時監測微環境的功能，免除了人工干預帶來的運維困擾，保證設備穩定運行并延長其使用壽命。設備在線監測系統融合GIS局放、主變油色譜、主變套管監測、SF6泄漏監測等裝置的綜合應用[3]，實現了對站內GIS設備、主變等戶外設備健康狀況監測，及早發現潛伏故障，并提醒變電運維部門安排停電檢修，及時排除設備隱患。故此系統為延長預試周期的提供了技術基礎，為設備隱患排查提供了有效的數據支撐。

總結

多維數據在線監測系統實現了設備運維的多維數據獲取、融合、分析，打通了信息孤島，助力變電部門開展設備運維決策，提高了變電設備運維智能化水平。通過機器人巡視代替人工巡視提升了變電運維人員的工作質量和效率;有效降低人力資源成本[4];通過在線監測裝置可及時發現、排除設備隱患，提高了巡視維護的質量和深度。

多維數據在線監測系統的應用與研究，能夠切實提高500kV變電站設備運維效率，滿足未來智能變電站的運維要求，并能進一步確保設備、電網安全穩定運行。

參考文獻

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