变电设备差异化运维策略分析

变电设备差异化运维策略分析

许志伟， 邢琳

国网安徽省电力有限公司马鞍山供电公司， 安徽省马鞍山市， 243000

摘要：输变电设备在电力设备中发挥着至关重要的作用，关系到电力系统的稳定和用户的安全。现有技术中的输变电设备在运维过程中存在诸多缺点，故障能力诊断效果较差，针对该问题，相关学者进行了一系列研究。采用人工智能(Artificial Intelligence ,AI)技术实现输变电设备运维过程中的识别、预测、优化、决策等，该技术虽然为电力设备运维作出技术贡献，为电力设备的运维检修提供了全新的技术手段与研究思路，但该方案并没有有针对性地分析某一项技术问题，对输变电设备的故障发生点也难以实现定位，数据交互能力差。将物联网和移动互联技术有机地融合在一起，提高了设备智能识别、可视化展示能力，但是故障诊断能力较差，当输变电设备运维过程出现电网纹波、电力故障或者其他数据信息时，难以实现输变电设备智能化诊断。

关键词：变电设备；差异化；运维策略；分析

引言

变电站内变电设备的稳定运行关系到整个电网主干网及配电网的安全。为实现对变电设备状态的感知与管控，变电站设备的运维巡检一直是国家电网的重点工作内容之一。现有变电站内设备的巡检工作主要是利用相关检测仪器在变电设备正常运行工作中，测定其设备的裂纹、变形、状态等物理量，量化分析设备的运行状态，定位设备缺陷异常。其中，作为设备状态感知的主要手段，运维工作从早期的人工巡检发展到现在依托于高清摄像头、传感器、机器人等智能化设备的联合运维。

1.变电设备分级

变电设备分级须考虑以下因素：一是明确变电设备健康程度。评价设备状态，主要是通过日常巡视及各类监控设备的数据，了解变电设备的运行情况，明确设备是否有必要维护和检修。须加强对变电设备的测试，比如带电或预防性测试等，明确变电设备是否有安全隐患。二是明确设备重要程度，即评估当设备一旦出现故障之后，会对系统产生怎样的负面影响，以及对其他用户正常用电造成什么影响。设备重要度可用关键、重要、一般进行区分。

2.变电设备差异化运维技术

2.1变电设备数字孪生的协同运维

在变电站设备传统的运维模式下，几乎很难实现位于同一变电站内不同变电设备之间的集成和协同维护机制，通常是通过单一变电设备的运行状态来实现不同变电设备之间的协同维护。基于数字孪生技术，本文进一步提出创建位于同一变电站不同设备的数字孪生体，可以通过与各个物理实体反馈，实现协同运维，如图５所示。数字孪生变电运维系统可管控位于远程变电站的不同变电设备，与操控本地化变电站设备一样，这种协同运维模型更加符合未来变电站内不同设备运维方式，也更适合不同变电站间不同设备的协同运维。针对换流变、调相机、ＧＩＳ这３类变电设备运维，本文构建了基于数字孪生理论的变电设备运维模型及系统架构。受现有数字孪生技术启发，初步给出变电设备孪生体定义。同时，从变电设备孪生体与运维物理实体映射、变电设备数字孪生运维系统的物理结构与变电设备协同运维３个方面阐述变电设备数字孪生运维系统的设计原理与内部构造。另外，针对传统变电站设备运维模式很难实现对位于同一变电站内的不同变电设备之间进行协同维护问题，建立了变电设备数字孪生协同运维建设思路。最后，结合上述内容，从可模拟、监控、计算、调节和控制角度出发，设计了变电设备数字孪生运维系统整体架构。本文设计了变电设备运维孪生系统的架构，未来工作一方面需要在扩大在大规模变电设备中应用实践；另一方面，扩展变电站多种设备协同运维，以及进行不同变电站设备协同运维框架的构建。这都是未来变电设备数字孪生运维系统研究的方向。

2.2区块链技术

区块链是将数据信息进行打包，以密码学为基础将数据存储区块连接起来的分布式账本，是一个不依赖第三方的共享数据库，具有去中心化、开放性、独立性、安全性、匿名性等特点。区块链作为公开透明的账本，使用方、参与方、监督方都可以对信息进行写入，通过算法和密钥存入信息，然后经过共识机制的确认，在全网进行信息传播，最终每个节点都具有完整一致的信息备份，从而实现区块链的优越性。区块链无需第三方，即可以实现数据的自我验证与管理，区块链大致可以分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层六个层次，不同的层次使用不同的技术，在数据层使用哈希函数、加密算法等；在网络层中构建了P2P网络并加入验证机制和传播机制；在共识层中应用POW、POS等共识机制；激励层配有分配机制等；合约层采用智能合约来进行自我管理；应用层将区块链所具有的去中心化、可溯源等优势应用于各行各业。区块链各个层次相互配合来实现区块链的功能。

2.3泛在物联网技术

利用物联网技术将无处不在的末端设备、传感器和智能设备，通过各种通信网络实现互联互通，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控的实时在线监测、报警联动、预案管理、远程控制、决策支持等管理和服务功能，实现对电网设备“运、检、控”一体化。应用边缘物联代理设备，将采集到的数据进行实时处理，进行本地优化控制、故障自动处理、负荷识别和建模等操作，把加工汇集后的高价值数据与云端进行交互，云端进行全网的安全和风险分析，进行大数据和人工智能的模式识别、节能和策略改进等操作。同时，如果遇到网络覆盖不到的地区，可以先在边缘侧进行数据处理，在有网络的情况下将数据上传到云端，云端进行数据存储和分析。此外通过引入边缘计算节点，还能为云端规避多种采集设备带来的多源异构数据问题。基于物联网的电网设备状态智能感知传感装置、物联网智能边缘物联代理装置、变电物联网高级应用平台实现变电设备状态实时感知、精准评价、智能研判、云端协同和远程管理，形成电力物联网“云、边、端”的一站式解决方案。

3.变电设备差异化运维策略

动态调整变电设备差异化运维策略，须基于对不同影响因素的分析结果，对设备的维护周期进行科学调整。制定一次设备差异化运维策略，主要包含以下影响因素：第一，若设备在强对流天气下运行，或者遇到风力较大的情况，须对运维策略进行调整，须第一时间检查主变电子箱是否封闭，避免出现渗漏情况，同时对电缆封堵和衔接性进行检查，避免温度过低对设备造成不良影响。在天气好转之后，须检查避雷针，并检查线路是否存在漏电情况。当处于用电高峰，应当及时排除设备缺陷，避免设备出现异常发热的现象，保证供电的可靠性。第二，变电设备的运行状况，应作为监测工作的重中之重，确保设备健康度达到要求。当设备产生问题时，须对各项缺陷进行评估，对策略进行调整。

结束语

针对输变电设备运维过程中管理和数据故障监管，本研究设计了一种智能化、多功能输变电运维管理平台，实现底层设备运维过程中的各种数据信息管理、采集、计算、传输和远程应用，新型的改进型人鱼算法模型提高了数据分析能力，基于分类算法的ＢＰ神经网络模型提高了数据处理和分类能力。虽然在一定程度上提高了输变电设备运维过程的管理能力，但仍旧遗留了诸多问题，比如数据采集问题等，这需要进一步地研究。

参考文献

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