智能技術(shù)在電網(wǎng)輸變電檢修中的應(yīng)用

游世宇（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川成都610000）

智能技術(shù)在電網(wǎng)輸變電檢修中的應(yīng)用

游世宇（國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司，四川成都610000）

智能技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要分支，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，其中在電力系統(tǒng)的發(fā)、變、輸、配各個(gè)環(huán)節(jié)都得到了很好的應(yīng)用實(shí)踐，有效的提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行運(yùn)行管理水平，推動(dòng)了電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。在下面這篇文章里，我們將著重對(duì)智能技術(shù)在電網(wǎng)輸變電檢修工作中的應(yīng)用情況進(jìn)行深入探討。

智能技術(shù)；輸變電檢修；狀態(tài)監(jiān)測；專家系統(tǒng)

前言

隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各行各業(yè)用戶對(duì)于供電安全性、可靠性提出了更高的要求。為了更好的提高電力系統(tǒng)運(yùn)行管理水平，大量引進(jìn)了智能技術(shù)，使整個(gè)電力系統(tǒng)逐漸向智能電網(wǎng)發(fā)展。同時(shí)國家對(duì)于智能電網(wǎng)的建設(shè)給予了高度的重視，目標(biāo)在2016～2020年間，全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備水平達(dá)到國際先進(jìn)水平。在電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)過程中普及智能技術(shù)，將會(huì)使電力系統(tǒng)中各個(gè)工作環(huán)節(jié)都發(fā)生巨大的變化，其中為了更好的完成檢修工作，逐漸發(fā)展出了輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估及診斷專家系統(tǒng)、檢修計(jì)劃智能編排系統(tǒng)等。在下面文章里，我們將逐一對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行分析。［1］

1 智能輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估診斷專家系統(tǒng)

輸變電設(shè)備作為電力系統(tǒng)中重要的組成部分，其運(yùn)行狀況、健康水平直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定，所以不斷提高其運(yùn)行、檢修、維護(hù)水平有著積極的意義，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，以在線監(jiān)測及智能組件廣泛應(yīng)用為基礎(chǔ)，建立了智能輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估診斷專家系統(tǒng)，通過應(yīng)用這一系統(tǒng)，能夠在輸變電設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)、管理過程中實(shí)現(xiàn)信息化、智能化。我們可以簡單的將專家系統(tǒng)理解為是一組或一個(gè)能在某個(gè)特定領(lǐng)域內(nèi)以專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)水平去解決困難問題的計(jì)算機(jī)程序，圖1為智能輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估診斷專家系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 智能輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估診斷專家系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖

通過對(duì)圖1的分析，我們可以了解到這一系統(tǒng)能夠?qū)ψ儔浩?、GIS、有載開關(guān)及輸電線路設(shè)備實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測、評(píng)估、診斷。下面我們以變壓器及輸電線路為例對(duì)其具體的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行簡單分析：

1.1 變壓器狀態(tài)評(píng)估

變壓器作為輸變電系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備，其健康狀況直接影響著整個(gè)輸變電系統(tǒng)的運(yùn)行安全及穩(wěn)定，傳統(tǒng)的定期檢修方式已經(jīng)無法更好的滿足變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行要求，所以通過在線監(jiān)測，并對(duì)變壓器狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估就顯得非常有意義。

在具體的評(píng)估過程中我們發(fā)現(xiàn)對(duì)變壓器狀態(tài)的界定非常困難，這是因?yàn)槟骋粋€(gè)變壓器運(yùn)行狀態(tài)往往是在多個(gè)因素共同作用下產(chǎn)生的結(jié)果，而且其中每一個(gè)因素對(duì)變壓器狀態(tài)造成的影響又具有不確定性。所以在狀態(tài)評(píng)估功能的設(shè)計(jì)過程中需要應(yīng)用到模糊數(shù)學(xué)這一方法。在具體的評(píng)估過程中我們可以將變壓器運(yùn)行狀態(tài)分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)、嚴(yán)重狀態(tài)四個(gè)等級(jí)，不同的等級(jí)代表變壓器不同的運(yùn)行狀態(tài)及需要采取的不同應(yīng)對(duì)措施，其中良好代表故障發(fā)生可能性很低，設(shè)備運(yùn)行正常，可適當(dāng)延長檢修周期；一般或注意則代表變壓器可能存在故障隱患，需要對(duì)其進(jìn)行跟蹤監(jiān)測；嚴(yán)重則代表變壓器存在故障，應(yīng)立即停運(yùn)對(duì)其進(jìn)行檢修。下面我們簡單了解下目前狀態(tài)評(píng)估過程中主要應(yīng)用的一種基于可拓理論的狀態(tài)評(píng)估算法。可拓理論是從定性和定量兩個(gè)角度去分析和解決問題，圖2為狀態(tài)綜合評(píng)估指標(biāo)體系。

圖2 電力變壓器狀態(tài)綜合評(píng)估指標(biāo)體系

對(duì)圖2進(jìn)行分析，我們可以了解到變壓器運(yùn)行狀態(tài)具有不同的數(shù)量級(jí)和量綱，所以在進(jìn)行比較前要首先對(duì)其進(jìn)行歸一化處理。基于可拓理論的變壓器狀態(tài)評(píng)估算法，通過對(duì)變壓器狀態(tài)定性指標(biāo)及定量指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，得到的評(píng)估結(jié)果可作為變壓器狀態(tài)檢修的重要決策依據(jù)。［2］

1.2 變壓器故障診斷

為了更好的保證變壓器運(yùn)行狀態(tài)，除了進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估外，還應(yīng)對(duì)變壓器故障進(jìn)行診斷，故障診斷是電網(wǎng)智能化及狀態(tài)檢修發(fā)展的必然要求，同時(shí)也是進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的必要手段。在以往的故障診斷過程中，主要是以變壓器油中溶解氣體的在線監(jiān)測為基礎(chǔ)進(jìn)行故障診斷，但是實(shí)踐證明這種診斷算法存在很大的局限性。隨著在線監(jiān)測及智能組件的應(yīng)用，提出了基于在線監(jiān)測、故障模式分析的故障診斷方法。通過故障模式分析，可以明確變壓器可能發(fā)生的故障及可能導(dǎo)致故障的相關(guān)因素信息，從而為進(jìn)一步的故障診斷奠定基礎(chǔ)。

變壓器狀態(tài)量指的是能夠準(zhǔn)確代表變壓器或其附件健康狀態(tài)的各類信息，這些信息可以直接通過在線監(jiān)測系統(tǒng)獲取。但這些狀態(tài)量不具有單一性，導(dǎo)致在反映變壓器某方面健康狀況時(shí)，需要應(yīng)用到不同的狀態(tài)量或者狀態(tài)量組合，且反映的還只是某些層面不同程度的健康狀況。各個(gè)故障模式狀態(tài)量的選取是否恰當(dāng)會(huì)直接影響診斷效果，所以在故障診斷功能設(shè)計(jì)過程中要合理的選擇狀態(tài)量。在這里我們結(jié)合可以從在線監(jiān)測系統(tǒng)獲取的狀態(tài)量信息對(duì)變壓器的狀態(tài)量進(jìn)行劃分，得出如表1的變壓器故障綜合診斷指標(biāo)體系。

表1

表1中故障模式及狀態(tài)特征參量具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合單個(gè)狀態(tài)特征參量的診斷結(jié)果及原因指向機(jī)率，再對(duì)在線監(jiān)測得到的多個(gè)狀態(tài)量進(jìn)行綜合，我們可以得到一個(gè)可代表故障模式的診斷參數(shù)，即故障模式的劣化度。在故障診斷過程中，通過比較各個(gè)故障模式下劣化度大小，可以準(zhǔn)確的診斷出發(fā)生可能性最高的一種或多種故障模式。

1.3 輸電線路狀態(tài)監(jiān)測

在輸變電系統(tǒng)中，由于輸電線路地域跨度大、輻射范圍廣，導(dǎo)致巡檢、維護(hù)工作的勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低。為了實(shí)時(shí)的掌握輸電線路健康運(yùn)行狀況，通過在輸電線路運(yùn)行過程中對(duì)線路弧垂進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，能夠及時(shí)了解線路的對(duì)地距離及松緊程度，為輸電線路檢修維護(hù)提供決策依據(jù)。目前應(yīng)用廣泛的是基于圖像攝影的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測方法，通過利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)現(xiàn)場采集系統(tǒng)上傳的輸電線路照片進(jìn)行分析，根據(jù)圖片中輸電線弧垂最低點(diǎn)及其特征量信息，對(duì)輸電線路的弧垂對(duì)地距離進(jìn)行精確計(jì)算。當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警，由運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行檢修維護(hù)［3］。

2 輸變電設(shè)備停電檢修計(jì)劃智能編排系統(tǒng)

隨著電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，設(shè)備種類、數(shù)量都在不斷增加，在這種情況下，設(shè)備停電檢修計(jì)劃的編排就變的非常困難。在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)劃編排過程中，我們發(fā)現(xiàn)檢修計(jì)劃安全是一個(gè)具體多目標(biāo)、多約束特點(diǎn)的優(yōu)化問題，其目標(biāo)主要兩個(gè)，分別是經(jīng)濟(jì)優(yōu)化及管理優(yōu)化；而約束條件則分為系統(tǒng)安全運(yùn)行約束、檢修管理約束及檢修項(xiàng)目間的協(xié)調(diào)約束。

隨著智能技術(shù)的發(fā)展，目前在檢修計(jì)劃編排過程中，主要是先通過從生產(chǎn)MIS系統(tǒng)、輸網(wǎng)GIS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)中提取與檢修相關(guān)且具有拓?fù)潢P(guān)系的設(shè)備元數(shù)據(jù)，再通過編排系統(tǒng)內(nèi)設(shè)的各種拓?fù)溥壿嬆Ｐ?，結(jié)合不同設(shè)備檢修特點(diǎn)及相關(guān)約束條件，最終實(shí)現(xiàn)檢修計(jì)劃的自動(dòng)編排，圖3為計(jì)劃編排系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

輸變電設(shè)備檢修安排工作主要具有維數(shù)大、離散性及非線性等這幾個(gè)特點(diǎn)，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對(duì)于優(yōu)化算法的選擇最為關(guān)鍵，目前應(yīng)用較多的算法包括遺傳算法、螞蟻算法，這兩種算法都屬于人工智能技術(shù)的研究范疇。通過應(yīng)用檢修計(jì)劃智能編排系統(tǒng)，即方便了檢修計(jì)劃的編排，又提高了編制效率和準(zhǔn)確度，保證了檢修工作的合理開展，同時(shí)還最大限度的避免了停電和減少了檢修工作量。［4］

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)束語

隨著智能組件在電力系統(tǒng)的大量應(yīng)用，逐步推動(dòng)了電力系統(tǒng)運(yùn)行管理的智能化，在提高供電安全、穩(wěn)定性的同時(shí)，也有效的提高了電網(wǎng)的運(yùn)行管理水平。在上面文章里，我們只是對(duì)智能技術(shù)在輸變電檢修工作中的應(yīng)用情況進(jìn)行了簡單分析，了解了輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、故障評(píng)估診斷系統(tǒng)及檢修計(jì)劃智能編排。除此之外，在檢修工作中，智能技術(shù)還廣泛應(yīng)用于檢修項(xiàng)目脆弱性分析、檢修資產(chǎn)管理、檢修成本估算等多項(xiàng)工作中，有效的提高了檢修工作的效率、質(zhì)量。

［1］黃立新.智能電網(wǎng)條件下輸電檢修優(yōu)化模式與實(shí)施方案研究.華北電力大學(xué)，2013：9～15.

［2］王少華，胡文堂，梅冰笑，董建洋，童杭偉.浙江電網(wǎng)輸變電設(shè)備智能化及狀態(tài)檢修體系.高壓電器，2013（04）：8～12.

［3］馬 剛.輸變電設(shè)備在線狀態(tài)分析與智能診斷系統(tǒng)的研究.華北電力大學(xué)，2013：70～80.

［4］張繼勛.智能化變電設(shè)備檢修初探.科技信息，2014（09）：214.

TM76

A

2095-2066（2016）29-0075-02

2016-10-2

游世宇（1984-），男，工程師，碩士研究生，主要從事500kV電氣設(shè)備狀態(tài)檢修管理及安全管理工作。