基于信息融合技術的變電設備運行故障協同診斷方法研究

田春杰

（河鋼股份有限公司承德分公司、河北省釩鈦工程技術研究中心，河北 承德 067002）

為了保證用戶正常用電，有必要及時發現并解決輸配電設備運行中出現的故障，以提高工作人員的工作質量和工作效果。

1 信息融合技術的概念及特征

所謂信息技術集成，是指從我國科學技術和計算機通信的不斷發展中衍生出來的一種新型技術。通過信息融合技術可以對各種數據進行分類，匯總和整合，從而使信息高效整合、共享和傳播的目標得以實現。信息融合技術應用是在1970 年被首次提出來的，當時的科學家獲得了大量信息，然后考慮應如何對信息進行分類、歸納，在當時條件有限，科學家就應用到了計算機通訊技術把信息進行整合、歸檔，從而使數據的調配和應用發展都得到了有效保證。

1.1 數據層的信息融合

信息融合技術應用有三大特征，其中一個特征就是對數據層的信息融合。對于數據層的信息融合使原始數據的歸納、整合與分類都得到了保障，想要創建數據層，就要分析并整合原始數據，才能使信息的有效性、準確定都能得到一定的保證。信息融合的綜合性發展體現在對信息數據層的應用上面。通過創建數據層，使得原始信息能夠得到存檔與保留以及進行后續信息分析的目標得以實現。但是數據層的信息融合也有不足之處的存在，對信息處理過程中會有大量時間產生，沒有足夠的能力進行原始數據的綜合分析，使前期的信息歸納整合、分類時間增加了，同時對后續的信息決策產生了一定的影響。所以，如果沒有完整的數據層原始信息以及應用信息融合技術還不熟練，就會致使信息傳遞過程中有一定誤差的存在，從而影響信息分析。

1.2 決策層的信息融合

進行信息融合的過程中，通過對決策層的信息融合進行創建，使其能夠在最快的時間提供最真實有效的數據給決策者，從而使決策者能夠依靠決策層對各類信息的融合提出有效決策得到保證，同時通過決策層進行合適的信息處理技術的選擇，對于數據的獲取結果能以最快的速度進行最有處理和選擇。這種情況下，決策者的決定由決策層的信息融合而決定，所以，決策層的信息融合是非常重要的。

2 變電運維的主要故障分析

2.1 接地故障分析

接地故障是一種經常發生的故障現象，通常是因為線路斷線、設備絕緣老化或者一些外部災害如泥石流、風雪、地震等所引起的。如果有接地故障發生的時候，尤其是這個時候各個相接地都發生短路之后，強電流給了設備一定的壓力，同時高電壓需要絕緣來承受負荷，如果絕緣性較差，則非常容易被擊穿，設備就會有繞組變形的情況產生。不止如此，如果充油設備存在油質低但是溫度高的情況，就會引起爆炸等危險事故的發生。

2.2 變電設備開關故障分析

變電設備開關故障也是經常發生的一種故障，一般情況下會出現跳閘、失靈等情況。但是可以通過故障錄波的應用，對測控設備進行保護，而相應監控系統也能夠監控對于各項設備裝置的保護動作，這樣就能使設備的異常癥狀得到確定，然后詳細記錄監察結果，并將其進行歸并，進而整理成一份專門的報告，緊接著對主變壓器出現跳閘狀況之前各項指標數據進行分析，其中包括溫度、顏色、油位等，同時對發生故障之后的變壓器進行仔細檢驗，檢驗是否出現冒煙、噴油等異常的情況，最后合理預判該設備的狀態。如果設備被裝配到覆冰的位置，則需要對電網運行的形式進行更換，使覆冰線路內電流增大，從而使融冰電流得以實現，但是要確保變電站的融冰電流不能高于正常電流空間，這樣設備才能正常運行，從而使電網的安全運行得到保證。需要注意的是，對電網運行形式進行更換，對于跳閘以及重合閘對電網的影響就要進行全面的考察，查看相關線路和設備參數是否與供應電力的標準相符。

2.3 拉合故障分析

在變電運維設備運行過程中，為了使變電設備產生的故障頻率能夠得到有效的降低，就要對巡視檢查力度進行一定的增強。對于運行過程中跳閘問題以及拉合開關現象的反復出現，對跳閘的次數和短路電流數據要進行詳細的記錄，這樣就能夠對后續真空泡和SF6 氣體等絕緣介質的按時更換提供有利條件。

3 變電設備運行故障協同診斷優化

3.1 總體構建

在建立供電系統中變電設備故障診斷系統時，要根據現代化的大數據技術以及信息融合技術來進行，其中總體結構是通過運用采集層全方位的采集變電設備的數據，然后將信息通過網絡進行有效傳輸，依據傳輸的數據分析研究變電設備的標識、屬性、外部環境、內部環境和運行狀態，而且還要對射頻識別技術進行使用，方便對電子標簽上的信息進行讀取，從而使信息采集得到實現。而通信層把采集到的信息通過網絡進行安全高效的傳輸，通過將信息傳播到應用層，方便分析和處理信息。通常情況下，應用層主要包括兩部分，即信息接收中心和故障診斷處理中心，信息接收中心對于傳輸的信息能夠進行精準快速的接收并儲存，而故障診斷處理中心則會處理接收到的信息，依據變電設備的標準數據進行分析，從而判斷出變電設備是不是能夠正常運行，使變電設備能夠在運行過程中進行故障診斷的目標得以實現。工作人員則會依據故障診斷的結果對設備進行有針對性的檢修與升級，從而使供電網絡的安全性得到有效保證。

3.2 變電設備運行故障原始信息采樣

在輸變電設備運行的過程中，一些大數據挖掘技術的輸變電設備故障所診斷出的問題，如果對設備的檢修和養護沒有及時進行，就會引起安全事故的發生，使用戶的正常用電受到影響。即使供電企業對于輸變電設備故障的診斷力度逐步加強了，但是在對輸變電設備進行檢修的過程中仍然有缺點存在。首先，在實際工作當中，技術人員進行檢修的過程沒有嚴格遵守規章制度，而且大多數工作人員沒有較高的檢修水平，就容易有漏檢以及錯檢的情況出現，從而沒有發現安全隱患的存在。其次，由于計算機和信息技術的不斷快速發展，一部分大型供電企業為了使輸變電設備故障診斷能力得到有效提升，采用大數據挖掘技術進行設備故障信息的收集和整理。但是，一些維修人員對于數據挖掘方面的專業技術和知識不是很精通，供電企業對于大數據挖掘技術還處在試用的階段，在一定程度上使其穩定性得到了發揮。最后，供電企業對于大數據挖掘技術的投入還是相對比較少的，而且老舊的監測系統沒有辦法使其作用得到充分的發揮。對變電設備的運行故障進行原始信息采樣的節點分布如下圖1 所示。

圖1 變電設備運行故障原始信息采集節點分布

3.3 故障特征提取

在對變電設備運行故障的原始樣本進行信息采樣和信息融合上，要使用大數據傳感信息感知的辦法，改善變電設備的運行故障協同診斷措施，同時能夠提出關于信息融合技術的變電設備運行故障的協同診斷所能運用的辦法。將變電設備運行故障的關鍵特征量進行有效提取，通過迷糊信息融合技術的使用，對變電設備的運行故障進行特征分布式檢測以及智能分類，把變電設備運行故障特征分布的樣本集序列{x(n)}設為零均值的K階高斯平穩的過程，假使在故障發生以前系統處在穩定運行的狀態，從而能夠得到變電設備運行所產生的故障特征。

3.4 故障協同診斷輸出

用于變電站設備運行故障特征的分布式檢測和智能分類的技術是模糊信息融合技術，結合模糊信息聚類方法，可以實現對各種變電站設備運行故障的分類和診斷的目的。實現并結合圖分析方法和變電站設備運行故障樣本數據信息的融合結果，對變電站設備運行故障進行協同診斷。這樣可以優化對變電站設備運行故障的診斷，其實現過程如圖2 所示。

圖2 變電設備運行故障協同診斷實現流程

3.5 仿真測試分析

為了測試該方法能否實現變電站設備運行故障協同診斷的應用性能，有必要使用MatlabSimulink 工具進行相應的仿真實驗。如果電力設備的衰減振蕩為0.56V，則設備故障檢測將選擇1024 個樣本采樣長度，自適應學習的權重系數為0.43，換向比為1.25。單換向容量為590MV/A，1.5AC 系統短路，根據上述參數設置，從而協同診斷分析電力設備的故障。

3.6 提升變電工作人員的技術水平

要想使變電運行當中的故障問題得到有效解決，這就要求技術人員要有較高的實際技術水平，但是現階段變電運行管理人員沒有較高的技術水平，如果變電運行當中有嚴重故障問題的發生，技術人員沒有辦法及時發現問題并及時進行解決，從而致使后果會非常嚴重。所以，對提高變電技術管理人員的技術水平要引起足夠的重視，并對技術培訓進行增強，從而在發生一些比較常見的問題時變電運行管理人員就能夠進行快速診斷并進行及時的解決。另外，對于故障經驗技術人員要進行不斷的總結歸納，經常性的進行交流學習，同時利用管理人員遇到的變電故障的經驗以及解決方式制定學習手冊，使技術人員都能夠研究學習，同時此本手冊還能達到應急預案的效果。

4 結語

大數據時代的到來促使人們的生活和工作的各個方面發生了革命性的變化。除了互聯網和相關行業外，其他行業的深入應用仍需要長期的研究和磨合，這是相對滯后的。大數據時代的到來為各種行業的管理和發展提供了新的思路和方法。