智能變電站二次設備運維管控技術研究與實現(xiàn)

高征宇，黃寶航

（國網陜西省電力有限公司超高壓公司，陜西 西安 710026）

隨著能源行業(yè)的快速發(fā)展和電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，智能變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，得到了廣泛的關注和應用。作為智能變電站中至關重要的組件，二次設備在保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全運維方面起著不可替代的作用。二次設備的正常運行和維護管理對于確保電網供電質量、提高供電可靠性具有重要意義。

1 智能變電站二次設備運維管控技術的挑戰(zhàn)

1.1 故障檢測

智能變電站的二次設備涉及復雜的電氣和電子系統(tǒng)，因此故障檢測是一個關鍵挑戰(zhàn)。故障涉及設備元件的故障、連接問題或通信故障。傳統(tǒng)的故障檢測方法已無法滿足智能變電站的需求，因此需要開發(fā)新的故障檢測技術和算法，以及實時監(jiān)測系統(tǒng)來提高故障檢測的準確性和可靠性。

1.2 狀態(tài)監(jiān)測

對智能變電站的二次設備進行狀態(tài)監(jiān)測是確保設備正常運行的關鍵。狀態(tài)監(jiān)測包括對電壓、電流、溫度、濕度等參數(shù)的監(jiān)測。監(jiān)測設備狀態(tài)的挑戰(zhàn)在于大規(guī)模數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分析。智能傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和云計算技術的應用可以幫助解決這些挑戰(zhàn)，并提供實時的狀態(tài)監(jiān)測和預警功能。

1.3 維護計劃

智能變電站的維護計劃需要綜合考慮設備的狀態(tài)、使用情況、運行時間以及維護成本等因素。傳統(tǒng)的定期維護方法效率低下，因為它們沒有考慮設備的實際運行狀況。基于數(shù)據(jù)驅動的維護計劃可以根據(jù)設備的實時狀態(tài)和健康狀況進行維護決策，以最小化停機時間和維護成本。[1]

1.4 運維決策

在智能變電站的二次設備運維中，需要做出一系列運維決策，如設備維修、更換、升級等。這些決策需要考慮設備的故障概率、影響程度、維修周期、成本效益等因素。智能變電站可以借助機器學習和人工智能技術，結合歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，進行運維決策的優(yōu)化和預測，以提高設備的可靠性和運行效率。

2 智能變電站二次設備運維管控技術的必要性

2.1 提高運維效率

智能變電站的二次設備運維管控利用先進的信息技術和自動化控制手段，能夠實現(xiàn)對設備狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障診斷和遠程操作，有效提高了運維工作的效率。傳統(tǒng)的手工巡檢和維護方式相對繁瑣且效率低下，而智能化的管控系統(tǒng)可以大大減少人力資源和時間成本。

2.2 增強運維安全性

智能變電站二次設備運維管控系統(tǒng)通過網絡安全技術和策略，能夠有效防范網絡攻擊、黑客入侵和惡意操作等安全風險。及時發(fā)現(xiàn)并阻止?jié)撛诘陌踩{，保護變電站設備的安全運行，確保供電的可靠性和穩(wěn)定性。

2.3 實現(xiàn)智能化管理

智能變電站二次設備運維管控系統(tǒng)能夠對設備運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)指標進行實時監(jiān)測和分析，利用數(shù)據(jù)挖掘和機器學習等技術進行故障預測和優(yōu)化決策。通過智能化的管理，可以實現(xiàn)對設備的精細化管理，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障，避免事故的發(fā)生，優(yōu)化設備的運行效果。

2.4 支持遠程運維

智能變電站二次設備運維管控系統(tǒng)能夠實現(xiàn)遠程監(jiān)控和遠程操作，運維人員可以通過互聯(lián)網遠程訪問和控制設備，無需親臨現(xiàn)場。這對于大規(guī)模的變電站或分布式設備來說尤為重要，可以大大提高運維的便捷性和靈活性。[2]

2.5 數(shù)據(jù)驅動的決策

智能變電站二次設備運維管控系統(tǒng)產生大量的設備狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對于設備性能分析、故障診斷和運維決策具有重要價值。通過對數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，可以獲取設備的健康狀態(tài)和運行趨勢，提供科學依據(jù)，支持運維決策的制定和執(zhí)行。

3 智能變電站二次設備運維管控技術的特點

3.1 自動化運維

智能變電站二次設備運維管控技術采用自動化手段，實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測、故障診斷和預測。通過傳感器、監(jiān)測裝置和智能算法等技術手段，能夠自動檢測設備的參數(shù)、工作狀態(tài)和運行數(shù)據(jù)，并對異常情況進行快速響應和處理。

3.2 遠程監(jiān)控與控制

智能變電站二次設備運維管控技術支持遠程監(jiān)控與控制功能。運維人員可以通過遠程管理系統(tǒng)，實時查看設備的運行情況、參數(shù)數(shù)據(jù)和告警信息，并進行遠程控制操作。這樣可以避免人員頻繁進入變電站現(xiàn)場，提高運維效率，降低人員風險。

3.3 數(shù)據(jù)分析與決策支持

智能變電站二次設備運維管控技術能夠對設備的大量數(shù)據(jù)進行采集、存儲和分析。通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，可以提取設備的運行規(guī)律、趨勢和異常特征，為運維決策提供科學依據(jù)。同時，還可以通過數(shù)據(jù)建模和預測算法，實現(xiàn)故障的提前預警和預測，減少設備故障對電網運行的影響。[3]

3.4 智能化維護管理

智能變電站二次設備運維管控技術能夠實現(xiàn)設備的智能化維護管理。通過設備狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和預測，可以提供設備維護的時機和方式建議，實現(xiàn)對設備的精細化維護。這樣可以延長設備的使用壽命，提高設備的可靠性和安全性，降低維護成本。

3.5 多方聯(lián)動與信息共享

智能變電站二次設備運維管控技術能夠實現(xiàn)多方聯(lián)動與信息共享。不僅可以與其他系統(tǒng)（如調度、供應商管理系統(tǒng)等）進行數(shù)據(jù)交換和共享，還可以與其他變電站設備進行聯(lián)動操作。這樣可以實現(xiàn)全網的設備協(xié)同工作，提高電網的整體運行效率。

4 智能變電站二次設備運維管控技術研究與實現(xiàn)

4.1 遠程監(jiān)控與管理

隨著智能化技術的不斷發(fā)展，智能變電站二次設備的運維管控得到了極大的改進和提升。其中，遠程監(jiān)控與管理技術在智能變電站的運維中起著重要的作用。通過網絡技術的應用，監(jiān)控中心能夠實時獲取智能變電站二次設備的各種數(shù)據(jù)和信息。監(jiān)控中心是一個集中管理和監(jiān)控的平臺，通過網絡與各個智能變電站的二次設備建立連接。通過監(jiān)控中心，運維人員可以隨時了解智能變電站二次設備的運行狀態(tài)，包括電壓、電流、溫度等參數(shù)的實時數(shù)據(jù)。同時，監(jiān)控中心能夠接收并處理設備產生的告警信息，及時采取相應的措施進行故障處理和維修。除了實時監(jiān)控，監(jiān)控中心還具備遠程控制和配置的功能。運維人員可以通過監(jiān)控中心對智能變電站二次設備進行遠程操作，包括設備的啟動、停止、重啟等操作，以及參數(shù)的調整和配置。這種遠程控制和配置的方式不僅方便了運維人員的工作，還能夠提高設備的響應速度和管理效率。

4.2 數(shù)據(jù)采集與分析

智能變電站二次設備運維管控技術研究與實現(xiàn)是指利用傳感器、智能儀表等設備對變電站二次設備的運行數(shù)據(jù)進行采集，并借助大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，以實現(xiàn)設備故障預測、性能評估和優(yōu)化建議等功能，從而提高設備的可靠性和運行效率。在這項技術中，傳感器和智能儀表被用于收集變電站二次設備的運行數(shù)據(jù)，包括電流、電壓、溫度等參數(shù)。這些設備會實時監(jiān)測變電站二次設備的狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。接下來，利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，對這些采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析。大數(shù)據(jù)分析技術能夠處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)集，提取其中有價值的信息。人工智能算法則可以通過學習歷史數(shù)據(jù)和模式識別，發(fā)現(xiàn)設備運行的模式和規(guī)律。通過對數(shù)據(jù)的處理和分析，智能變電站二次設備運維管控技術可以實現(xiàn)以下功能：

（1）設備故障預測：通過分析歷史數(shù)據(jù)和監(jiān)測實時數(shù)據(jù)，智能系統(tǒng)可以檢測到潛在的設備故障跡象，并提前預測設備可能發(fā)生的故障。這樣，運維人員可以及時采取措施，減少設備故障對電網運行的影響。（2）性能評估：通過對設備運行數(shù)據(jù)的分析，智能系統(tǒng)可以評估設備的性能表現(xiàn)，包括電流、電壓等參數(shù)的穩(wěn)定性和合規(guī)性。運維人員可以根據(jù)評估結果對設備進行必要的調整和優(yōu)化，提高設備的工作效率。（3）優(yōu)化建議：基于數(shù)據(jù)分析的結果，智能系統(tǒng)可以給出針對設備運行的優(yōu)化建議。這些建議可以涉及設備的調整、維護保養(yǎng)計劃的優(yōu)化，甚至是對整個變電站運行策略的調整。通過實施這些建議，可以提高設備的可靠性和運行效率。[4]

4.3 設備健康管理

智能變電站二次設備運維管控技術研究與實現(xiàn)是指利用先進的技術手段對智能變電站的二次設備進行有效的管理和監(jiān)控。其中，設備健康管理是一項重要的任務，它通過利用智能變電站二次設備的歷史數(shù)據(jù)和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，建立設備健康管理模型，從而實現(xiàn)對設備的故障診斷、預警和維護管理。為了實現(xiàn)設備健康管理，可以采用機器學習和專家系統(tǒng)等先進技術。首先，通過對二次設備的歷史數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，可以建立設備的運行狀態(tài)模型。這些模型可以學習和識別設備正常和異常的特征，從而實現(xiàn)對設備的故障診斷。當設備運行異常時，系統(tǒng)可以及時發(fā)出警報并提供詳細的故障診斷信息，以便運維人員能夠迅速采取相應的維修措施。此外，結合實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以利用機器學習算法對設備的健康狀況進行評估和預測。通過對大量數(shù)據(jù)的分析和建模，可以識別出設備故障的潛在特征，并預測設備未來的健康狀態(tài)。基于這些預測結果，運維人員可以提前采取維護措施，包括定期維護、設備更換或優(yōu)化，以減少設備故障和停機時間，提高運行效率。

4.4 故障診斷與智能維修

智能變電站二次設備運維管控技術研究與實現(xiàn)，故障診斷與智能維修，是指利用故障診斷技術和人工智能算法，對智能變電站二次設備進行準確的故障定位和診斷。這可以通過設備自動診斷系統(tǒng)、圖像識別、聲音識別等技術手段來實現(xiàn)，從而提高故障處理的速度和準確性，并給出智能維修建議。智能變電站二次設備的故障診斷是基于先進的技術和算法來確定設備中出現(xiàn)的問題。通過設備自動診斷系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測和分析設備的工作狀態(tài)和性能參數(shù)。這些參數(shù)包括電流、電壓、溫度、振動等，通過與預設的標準值進行比較，系統(tǒng)可以自動判斷設備是否存在異常情況。圖像識別技術可以用于檢測設備表面的物理損傷或熱點，并進行快速分析。利用圖像處理算法，系統(tǒng)可以自動識別設備表面的裂紋、破損、灰塵等問題，并生成相應的診斷報告。聲音識別技術則可以用于分析設備運行時產生的聲音信號。每個設備在正常運行時都會發(fā)出特定的聲音模式，一旦設備發(fā)生故障，聲音模式將發(fā)生變化。通過將聲音信號與已知故障模式進行比對，系統(tǒng)可以識別設備是否存在故障，并提供相應的維修建議。綜合運用這些技術手段，智能變電站二次設備的故障診斷可以實現(xiàn)智能化分析和維修建議的生成。這樣的系統(tǒng)可以快速準確地定位設備故障，并給出相應的維修方案，提高故障處理的效率和準確性。通過持續(xù)的數(shù)據(jù)收集和算法優(yōu)化，系統(tǒng)還可以不斷學習和改進，提升其故障診斷和維修能力，從而保障智能變電站的可靠運行。

4.5 實時告警與事件管理

通過智能告警規(guī)則的配置，監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)設備的各項參數(shù)和性能指標設定閾值，一旦設備狀態(tài)超出了預設范圍，系統(tǒng)將自動發(fā)出告警通知。這些告警信息可以根據(jù)重要性和緊急程度進行分類，并根據(jù)設定的優(yōu)先級進行篩選，確保相關人員能夠及時了解到關鍵的告警情況。為了更好地管理和處理設備告警，智能變電站二次設備運維管控技術還配備了事件管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對設備告警進行記錄和跟蹤，并提供一個統(tǒng)一的平臺進行事件處理和管理。運維人員可以通過該系統(tǒng)查看設備告警的歷史記錄、詳細信息和處理狀態(tài)，以便進行及時的故障排查和維修工作。當監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出告警時，相關人員可以通過多種方式接收到告警信息，如短信、電子郵件或移動應用程序推送。這樣，無論他們身在何處，都能及時收到告警通知，以便快速響應和處理設備故障。同時，相關人員也可以在事件管理系統(tǒng)中進行即時的交流和協(xié)作，以便更好地解決設備故障和恢復正常運行。通過智能變電站二次設備運維管控技術的研究與實現(xiàn)，實時告警與事件管理系統(tǒng)的配置和應用，能夠有效提升設備運維的效率和可靠性，保障智能變電站的正常運行。[5]

5 結語

總而言之，智能變電站二次設備運維管控技術的研究對于確保智能變電站的安全、可靠運行，提高運維效率，優(yōu)化資源利用和能源效率，適應智能電網發(fā)展需求等方面具有重要的作用。這將為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展和智能化轉型提供有力支撐，促進電力行業(yè)的創(chuàng)新與進步。