論多源信息融合的配變狀態評估與檢修決策

田冰冰

（平煤神馬建工集團礦山建設工程有限公司安裝處，河南 平頂山 467000）

0 引 言

多源數據融合的配電狀態評估要求數據精準性高，電力設備在運行期間，要避免產生故障，就要著重開展數據狀態評估工作，在確保多源信息評估精確的狀況下，制定針對性的故障排除方案。目前，配電自動化和配電信息采集管理系統被廣泛應用，要求電力系統研究人員在多源系統中獲取大量數據，為后續更加高效地開展設備狀態評估工作、制定檢修決策提供參考依據。

1 基于多源數據融合的配變狀態評估要點

設備狀態評估工作非常關鍵，通過多源數據融合的配變狀態評估工作可以為后續順利檢修創造條件。這就要積極構建完善的配網設備狀態評價指標體系，在不斷細化各項數據內容的基礎上，保證實際的檢修安排、資產管理、數據維護等多個方面的工作具有科學合理性。

通過細致分析產生故障的原因，將多種影響因素作為參考依據，建立設備實時狀態評估模型，確定故障也要結合不同指標屬性進行分析，保證最終選用的數據指標和計算方法具有針對性和有效性[1]。因此，在配變狀態評估期間，通過綜合考慮設備運行環境、前期歷史故障數據、設備檔案信息等多個方面的內容，細致分析氣象、設備自身、運行條件3類設備影響因素，構建多源數據融合的狀態評價指標體系，保證確定的配變實時狀態評估指標具有全面性和有效性。實踐中，以下為故障影響主要因素。

（1）氣候狀況要素。長時間保留在外，導致外部部件和自身絕緣極易受到溫度、風力、降水情況等天氣因素，而產生的故障[2]。配網設備安全性要求高，一旦設備周圍環境的溫度過高，且溫升超出允許的范圍、配網設備耐壓水平快速下降等，就會加大設備產生故障問題的概率。

（2）設備原因要素。如果把電力設備其故障數據作為核心依據進行分析，則設備的故障率表現為“浴盆曲線”形狀[3]，即設備老化失效多集中于衰耗期，而設備自身故障多發生在調試期、衰耗期、有效壽命期末端，在此期間設備發生故障的概率就會呈現出逐步上漲的趨勢。

（3）保證設備運行條件要素。電壓和電流及負荷直接影響配電實時狀態，如過負荷會使加快設備的老化速度，加大設備發生故障的概率。10 kV線路擁有大量的配電變壓器，此過程存在著較復雜的電磁暫態。此時勵磁涌流值可能小于裝置整定值，使保護誤動[4]。但當線路中勵磁涌流問題出現后，在線檢測系統中配網運行發揮著重要作用，具體表現為對設備運行期間的數據進行15 min間隔采樣，并將實時電壓和電流等多項數據作為依據，能夠精準計算出多種反映設備實時運行狀況的指標。

2 精準確定設備狀態與配變定性指標

根據研究需要，在大量采集源數據的基礎上，建立配變運行狀態與過往數據間的關系模型，計算出在不同時段，配變狀態的評估指標（見圖1），以獲取設備對應的試驗數據、停運停電數據、運營狀態參數以及受多因素影響產生的在線監測數據。在此基礎上，對獲取的多源數據，采用數據挖掘法予以預處理、篩選。其一，依電力運營情況，選定數據清洗算法規則，篩掉原始數據其唯一屬性、缺失值給予補全、處理其異常值等；其二，運用數據變換和集成方法，融合配網過往監測數值、統計數據；其三，對離群樣本經聚類算法篩選后即剔除[5]。

圖1 配網設備多狀態下源數據的采集

同時，電網工作人員對配網設備運行情況進行實時記錄和監測，在全面綜合評估的基礎上，確保實際構建運行體系狀態評估指標具有完善性。由于油浸式變壓器在各個等級的電網中廣泛使用，變壓器的可靠安全是電網穩定運行的保證[6]。故本研究還將生產信息系統中，油浸式變壓器的主要部件的噪音狀況、油位和滲漏油狀況、外觀銹蝕狀況、運行年限等作為定性指標，監測其不同指標狀態，從正常到惡劣細致分為4個等級，之后也要制定針對性的配變參數狀況和參考得分，如表1所示。

表1 配變定性指標參考得分

這樣運維檢修人員就能結合表1狀況打分[7]。除此之外，還要對定性指標判斷后狀態等級為“注意”、“正?！钡脑O備進行定量指標評價，如在精準計算和預測各種類型量化指標的基礎上，追蹤在未來時段狀態綜合劣化度的變化狀況，這樣能夠為后續安排科學合理的故障排查和計劃檢修提供保障。

3 多源數據融合的配變狀態故障排查決策

在多源數據融合的配變狀態檢修決策期間，要充分利用數據潛在的價值，為電網的規劃、運營、改造以及用戶接入等數據依據，務必將多源數據融合的配變狀態評估工作放在重要位置[8]。在保證設備狀態定性和定量評價指標體系具有完善性之后，全面制定配變狀態故障排查決策，包括變電工區、生技部門、電業局領導等各相關部門參與決策。

3.1 確定狀態故障排查決策框架

國家電網將配變定性的狀態分4個等級，分別為正常級、注意級、異常級、嚴重級，當某配變的評估狀態為嚴重級時，采取停運、待查處理；評估為異常級時，下達檢修設備指令；評估定性為注意級或正常級時，組織進一步定量評估，并據未來綜合變化，確定下步的設備檢修工作。各種類型故障排查方式下存在的固定成本、完成故障排查與檢修工作之后配網分布管線預判獲得的風險成本大[9]。在配變狀態評估系統中，應標明初步故障排查方案集，方案集包括每一故障排查涉及的設備檢修方式、具體故障排查開始的時段、參與故障排查的多個故障排查參與單位、故障排查內容的劃分屬性等。

3.2 優化配變狀態故障排查內容

由于配電檢修決策優化問題具有維數高、非線性強和不確定因素等特點，傳統的數學優化算法存在較大的局限性，而多源信息融合的智能優化算法因其通用性與較強的穩定性，被廣泛運用于設備檢修決策環節。如綜合運行工況、油中氣體含量、運行時間節點、檢修詳細記錄等重點內容，構建了配網設備狀態源數據狀態預測模型，從操作方法上優于傳統方法，在數據預測準確率方面也提高了不少。它較真實、全面地呈現了配變實時狀態；并對監測數據質量不一、數據利用率低的情況，可以采用包含數據預處理、質量關聯的新型權重處理方法，使得后續數據的挖掘有較大提升[10]。

3.3 精確配變狀態故障排查決策內容

一般狀況下，會將配變故障排查方案的決策指標細致分為經濟性、可靠性兩種不同類型的屬性。一旦故障排查力度過大，就會增加檢修費用；若力度過小，不利于排查全面排查。多源信息融合的配變狀態評估監測系統在電力變壓器狀態數據綜合挖掘與分析中的應用研究，較好地為設備的運維管理提供重要的決策支持。將檢修方式和檢修時間同時作為決策變量，建立了綜合考慮電網運行總風險和設備檢修收益的復合優化模型，采用優化算法進行求解，兼顧可靠性與經濟性，實現了整體優化。

4 結 論

綜上所述，在實際開展配變狀態評估、故障排查和檢修決策工作時，從配電網各個信息系統中提取的多源數據作為核心依據，充分應用數據挖掘的方式，深入研究外界氣象因素和設備故障狀態二者之間存在的相關屬性，同時積極構建完善的配變狀態評估指標體系，在精準確定數據定性和數據定量指標的基礎上，圍繞綜合狀態評分，制定具有針對性的配變狀態檢修方案，使之滿足不同場景的實際要求，并突出配變狀態檢修方案的科學合理性。