基于PMS 智能運(yùn)檢管控平臺(tái)的設(shè)備電壓異常診斷及其應(yīng)用

林佳祥

（國網(wǎng)福建省電力有限公司漳州供電公司，福建 漳州 363000）

0 引言

智能運(yùn)檢管控平臺(tái)是基于PMS（設(shè)備資產(chǎn)精益管理系統(tǒng)）、在線監(jiān)測(cè)、調(diào)控云等，結(jié)合在線監(jiān)測(cè)、運(yùn)行工況、檢修檢測(cè)、制造安裝、氣象環(huán)境等信息，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能推理技術(shù)，與歷年專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，建立故障鏈?zhǔn)皆\斷評(píng)估模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、信息貫通。該平臺(tái)通過“動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、輔助決策、人工診斷”三結(jié)合評(píng)估方式，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)差異化運(yùn)維、檢修、技改大修輔助決策，并依托PMS 全過程閉環(huán)管控，具有全景狀態(tài)感知、數(shù)據(jù)降噪優(yōu)化、主動(dòng)預(yù)警告警、全面診斷分析、智能決策研判等功能。

智能運(yùn)檢管控平臺(tái)多維度展示運(yùn)檢業(yè)務(wù)信息，能夠自動(dòng)生成變壓器、斷路器、GIS、隔離開關(guān)、互感器等設(shè)備的運(yùn)維、檢修、技改大修計(jì)劃任務(wù)單、故障研判告警處理工單，響應(yīng)快速、高效統(tǒng)一，形成數(shù)字化、信息化、智能化的運(yùn)檢業(yè)務(wù)智能化管控體系，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備全過程常態(tài)化、實(shí)時(shí)化、全景化的智能管控目標(biāo)，快速診斷設(shè)備故障原因，提升運(yùn)檢工作質(zhì)效[1-2]。

1 主體架構(gòu)

基于PMS 的智能運(yùn)檢管控平臺(tái)采用集中模式建設(shè)，包括數(shù)據(jù)采集層、通信傳輸層、站控服務(wù)層，如圖1 所示。

圖1 智能運(yùn)檢管控平臺(tái)架構(gòu)

數(shù)據(jù)采集層。由電壓監(jiān)測(cè)儀獲取設(shè)備線路中的電壓數(shù)據(jù)，通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)及無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器中，包括監(jiān)測(cè)時(shí)刻、電壓瞬時(shí)值、監(jiān)測(cè)時(shí)段、電壓平均值、失電時(shí)刻、恢復(fù)時(shí)刻、電壓閾值等，可綜合反映設(shè)備電能質(zhì)量，為電力設(shè)備數(shù)字化管理提供可靠依據(jù)。

通信傳輸層。設(shè)置GPRS/無線專網(wǎng)通道，配置電壓檢測(cè)儀專用SIM 卡，支持多帶寬同步傳輸、GPRS 遠(yuǎn)程傳輸。設(shè)置隔離分區(qū)和防火墻，按照邏輯強(qiáng)隔離原理對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，避免丟包、篡改等電壓數(shù)據(jù)異常情況。

站控服務(wù)層。下層主要包括GPRS 通信機(jī)、采集服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等，可通過數(shù)據(jù)模型分析設(shè)備電壓異常情況，初步判定電壓異常類型。并結(jié)合歷史信息、工況數(shù)據(jù)等，展開動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，對(duì)比人工診斷結(jié)果，優(yōu)化決策。上述站控服務(wù)層可存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果，自動(dòng)生成運(yùn)檢記錄。上層主要為綜合工作站，可將電壓數(shù)據(jù)可視化顯示，同時(shí)結(jié)合電壓異常情況智能告警[3-5]。

2 功能模塊

2.1 母線電壓異常監(jiān)控模塊

基于PMS 的智能運(yùn)檢管控平臺(tái)中母線電壓異常監(jiān)測(cè)模塊可從調(diào)控云平臺(tái)獲取各110 kV 以上線路TV（電容式）及母線TV 二次電壓數(shù)據(jù)，獲取線路TV 所在間隔母線側(cè)隔離開關(guān)位置信息，根據(jù)該位置信息確定線路TV 所連接母線，將線路TV 和對(duì)應(yīng)母線TV 二次電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算數(shù)據(jù)偏差，并將偏差超過 ± 1% 的清單推送至智能運(yùn)檢管控平臺(tái)。如：

母線電壓異常。判斷記錄中母線是否含有三相相電壓（Ua、Ub、Uc）。若“Ua、Ub、Uc”都有數(shù)值，那么直接計(jì)算母線三相電壓偏差值即可。

三相不平衡。采用PMS 智能運(yùn)檢管控平臺(tái)進(jìn)行診斷時(shí)，可通過計(jì)算百分比確定三相電壓不平衡的嚴(yán)重程度，即三相之間電壓差超過 ± 2% （一次值）時(shí)，發(fā)送110 kV 及以上母線TV 告警信息[6]。

上述過程中一般應(yīng)去掉“Ua、Ub、Uc”三相里面最大值、最小值，將剩下的母線電壓值做分母，記為“M”。A 相電壓差異度為（Ua-M）/M，B 相和C 相依此類推；如果沒有“Ua、Ub、Uc”的值，那么則須判斷是否存在三相線電壓值“Uab、Ubc、Uca”。

線路電壓。分別進(jìn)行線路電壓和母線電壓之間三相偏差計(jì)算。A 相為：（Ua線路-Ua母線）/Ua母線，B 相為：（Ub線路-Ub母線）/Ub母線，C 相為：（Uc線路-Uc母線）/Uc母線。

3 互感器電壓異常監(jiān)控模塊

基于PMS 的智能運(yùn)檢管控平臺(tái)中互感器電壓異常監(jiān)測(cè)模塊可通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲取互感器電壓的歷史數(shù)據(jù)，將其作為對(duì)照分析GPRS/無線通信網(wǎng)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，初步判定互感器電壓是否存在異常[5]。

若存在問題，則在基于PMS 的智能運(yùn)檢管控平臺(tái)中Web 發(fā)布三相電壓偏差比大于2%的TV 異常工單，如110 kV 某變110 kVⅠ段母線TV 異常，此時(shí)，根據(jù)PMS 智能平臺(tái)推送偏差超過 ± 2% TV 異常數(shù)據(jù)，采取二次側(cè)電壓核查、紅外測(cè)溫、絕緣油試驗(yàn)、停電診斷等一系列措施，對(duì)異常互感器進(jìn)行診斷[7]。

4 智能運(yùn)檢管控平臺(tái)的應(yīng)用驗(yàn)證

2021 年1 月16 日，基于PMS 的智能運(yùn)檢管控平臺(tái)中顯示：“榜山變110 kVⅠ段母線三相不平衡告警”。檢修人員到場(chǎng)核查后確認(rèn)，母線二次側(cè)電壓異常，C 相電壓較另外兩相低1.5 V，偏差值與PMS 智能運(yùn)檢管控平臺(tái)中的異常告警信息一致；母線TV 外觀無明顯損傷，帶電檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常，懷疑本體內(nèi)部存在故障。

對(duì)110 kVⅠ段母線TV 進(jìn)行停電診斷性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)C 相變比存在偏差，C 相1 148，A、B 相變化均為1 098。

停電對(duì)更換下來110 kVⅠ段母線TV 進(jìn)行三次診斷性試驗(yàn)，C 相變比為1 118，且C2介損值明顯偏高，電容量偏差大于3%，懷疑內(nèi)部存在電容擊穿，數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 TV 診斷試驗(yàn)數(shù)據(jù)

對(duì)110 kVⅠ段母線更換下來TV 的C 相進(jìn)行解體，發(fā)現(xiàn)C2電容有一節(jié)電容導(dǎo)通并擊穿，如圖2～3 所示，導(dǎo)致C2電容增大，根據(jù)下面等效圖及公式（圖4），分壓U2較低，并導(dǎo)致二次側(cè)電壓偏低。與后臺(tái)及二次實(shí)際測(cè)量電壓偏低一致，并造成三相電壓不平衡。

圖2 電容屏擊穿位置

圖3 電容屏擊穿點(diǎn)

圖4 等效圖及公式

自110 kVⅠ段母線TV 的C 相更換以來，該變110 kVⅠ段母線電壓恢復(fù)正常，基于PMS 的智能運(yùn)檢管控平臺(tái)中母線三相不平衡告警消失，實(shí)現(xiàn)了電壓異常的“早預(yù)防”“早發(fā)現(xiàn)”“早處理”，避免了由110 kVⅠ段母線C 相TV 本體缺陷造成的嚴(yán)重事故，提升了電力系統(tǒng)的安全性能和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)束語

通過智能管控平臺(tái)的電壓異常監(jiān)測(cè)模塊，提前發(fā)現(xiàn)并處理110 kV 榜山變110 kVⅠ段母線C 相TV 本體的隱患，避免長期運(yùn)行可能引起的TV 故障，導(dǎo)致主變跳閘或其他損失。

通過電壓異常監(jiān)測(cè)模塊，類似地解決了多起母線TV 電壓異常事件，智能管控平臺(tái)更好地提供了“銳眼”，更智能、更便捷、更迅速地發(fā)現(xiàn)了缺陷隱患，提升設(shè)備安全性。該平臺(tái)能夠助力安全生產(chǎn)，值得深入研究和推廣。