基于提升500kV變電站設(shè)備運(yùn)維效率的多維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

陳偉雄

摘要：本文以傳統(tǒng)500kV變電站設(shè)備運(yùn)維方式為研究起點(diǎn)，針對傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)維效率低下的現(xiàn)象進(jìn)行了分析和探究，通過多維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用來突破傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)維效率低下的難題，得出一系列的改進(jìn)方案和技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)提升500kV變電站設(shè)備運(yùn)維效率的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：500kV變電站;多維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng);設(shè)備運(yùn)維效率

引言

經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展推動(dòng)著日益增長的電力市場。而電力供應(yīng)的持續(xù)性和可靠性則被提出更高的要求，面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，電網(wǎng)的建設(shè)將隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而轉(zhuǎn)型升級。對于傳統(tǒng)500kV變電站而言，設(shè)備運(yùn)維工作將會(huì)經(jīng)受新的考驗(yàn)和挑戰(zhàn)[1]，設(shè)備運(yùn)維以及對應(yīng)的管理模式急待改變[2]，并無法滿足未來變電站高可靠性的運(yùn)維要求。因此，本文將通過多維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用來提升變電站的設(shè)備運(yùn)維效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)變電站高可靠性的運(yùn)維要求。

傳統(tǒng)500kV變電站設(shè)備運(yùn)維現(xiàn)狀

當(dāng)下500kV變電站運(yùn)維以常規(guī)人工方式開展，主要包括倒閘操作、巡視維護(hù)等工作。

對于常規(guī)的倒閘操作，需要多人同時(shí)作業(yè)，包括在主控室后臺(tái)機(jī)遙控操作以及跨區(qū)域核對設(shè)備狀態(tài)，耗時(shí)耗力。

目前變電站巡視工作模式主要為人工巡視。通過人工肉眼識別、數(shù)據(jù)收集等手段，對設(shè)備進(jìn)行外觀檢查、紅外測溫;通過人工抄錄等手段，收集斷路器動(dòng)作次數(shù)、SF6壓力表、油位等表計(jì)指示值。

根據(jù)變電設(shè)備運(yùn)維策略實(shí)施細(xì)則，500kV變電站常規(guī)的設(shè)備巡視周期為每天一巡視，設(shè)備及其對應(yīng)的表計(jì)、保護(hù)測控壓板數(shù)量龐大，需要大量時(shí)間以及人力核對其正常運(yùn)行的狀態(tài)、數(shù)值;僅依賴人工巡視維護(hù)，對于設(shè)備隱蔽部件裂紋、隱蔽部件連接處發(fā)熱無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備故障隱患排查效果不理想。

這些傳統(tǒng)的運(yùn)維方式，需要面臨著“倒閘操作人工檢查判別設(shè)備狀態(tài)效率低”、“人工巡視工作量大、重復(fù)度高、效率低”、“在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用不足”等問題。隨著電網(wǎng)不斷擴(kuò)大，巡視、操作工作量日益劇增，僅依靠人工開展的工作模式已經(jīng)無法滿足高質(zhì)量、高可靠性的運(yùn)維要求。

多維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對以往500kV變電站在操作、巡視、維護(hù)工作中存在問題，研究應(yīng)用一種多維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。該系統(tǒng)分別對由操作、巡視、維護(hù)三個(gè)子系統(tǒng)組成，每個(gè)子系統(tǒng)包含若干底層基礎(chǔ)平臺(tái)，依靠關(guān)鍵技術(shù)革新實(shí)現(xiàn)了底層基礎(chǔ)平臺(tái)的建設(shè)，采集到充足、準(zhǔn)確的有效數(shù)據(jù)，并通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的融合、運(yùn)算、分析，將其結(jié)論應(yīng)用于輔助決策。

系統(tǒng)功能

操作子系統(tǒng) 操作子系統(tǒng)由全遠(yuǎn)程操作平臺(tái)、巡檢機(jī)器人平臺(tái)、視頻及環(huán)境系統(tǒng)等組成。全遠(yuǎn)程操作平臺(tái)通過監(jiān)控系統(tǒng)及五防系統(tǒng)保證了操作任務(wù)的完成，操作時(shí)輔助決策依靠巡檢機(jī)器人平臺(tái)和視頻及環(huán)境系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。在進(jìn)行設(shè)備倒閘操作時(shí)，依據(jù)操作任務(wù)預(yù)先設(shè)定機(jī)器人的觀察路線、視頻及環(huán)境系統(tǒng)觀察的點(diǎn)位，運(yùn)行操作人員實(shí)時(shí)獲取機(jī)器人的現(xiàn)場檢查過程圖。同時(shí)機(jī)器人平臺(tái)提供設(shè)備狀態(tài)判別分析結(jié)論，并結(jié)合視頻及環(huán)境系統(tǒng)捕捉的狀態(tài)信息，運(yùn)行操作人員能夠更加精確核對開關(guān)、刀閘設(shè)備分合閘狀態(tài)。因此操作子系統(tǒng)有效替代人力，并用于操作過程中的現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)的檢查。

巡視子系統(tǒng) 巡視子系統(tǒng)由輪式機(jī)器人、軌道機(jī)器人、視頻及環(huán)境系統(tǒng)等組成。采用“人巡+機(jī)巡”方式，跨區(qū)域配置4臺(tái)智能巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)全站區(qū)域的巡視范圍全覆蓋。在日常巡視時(shí)，預(yù)先設(shè)定機(jī)器人的巡視路線以及視頻及環(huán)境系統(tǒng)定點(diǎn)輪巡功能，按500kV GIS室、220kV GIS室、主變及35kV設(shè)備、繼保室4個(gè)區(qū)域進(jìn)行巡視。運(yùn)行人員可獲取全站開關(guān)、刀閘、壓板、空開等狀態(tài)量數(shù)據(jù)，各類表計(jì)值、紅外測溫值等模擬量數(shù)據(jù)以及設(shè)備聲音文件，并查詢機(jī)器人平臺(tái)提供的巡視報(bào)告，得到狀態(tài)錯(cuò)誤及越限告警信息數(shù)據(jù)。此外，人工巡視側(cè)重依據(jù)運(yùn)維策略對重要設(shè)備進(jìn)行特巡及隱患排查，通過視頻及環(huán)境系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測一二次設(shè)備高清外觀狀態(tài)，獲取主要場所溫濕度、風(fēng)速及水浸情況報(bào)告，增加有效判斷依據(jù)。因此巡視子系統(tǒng)有效節(jié)省了用于變電站日常巡視的人力，大大擴(kuò)展巡視工作覆蓋面。

維護(hù)子系統(tǒng) 維護(hù)子系統(tǒng)主要由微環(huán)境系統(tǒng)平臺(tái)、設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)組成。微環(huán)境系統(tǒng)是一個(gè)對端子箱、匯控箱、設(shè)備室、功能室等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、自主決策控制、數(shù)據(jù)分析于一體的系統(tǒng)。該系統(tǒng)可根據(jù)遠(yuǎn)程邏輯和控制值，能夠自主控制除濕機(jī)啟停、加熱器投切和空調(diào)、空氣凈化器的切換等工作模式，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測微環(huán)境的功能，免除了人工干預(yù)帶來的運(yùn)維困擾，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行并延長其使用壽命。設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)融合GIS局放、主變油色譜、主變套管監(jiān)測、SF6泄漏監(jiān)測等裝置的綜合應(yīng)用[3]，實(shí)現(xiàn)了對站內(nèi)GIS設(shè)備、主變等戶外設(shè)備健康狀況監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)潛伏故障，并提醒變電運(yùn)維部門安排停電檢修，及時(shí)排除設(shè)備隱患。故此系統(tǒng)為延長預(yù)試周期的提供了技術(shù)基礎(chǔ)，為設(shè)備隱患排查提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。

總結(jié)

多維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)維的多維數(shù)據(jù)獲取、融合、分析，打通了信息孤島，助力變電部門開展設(shè)備運(yùn)維決策，提高了變電設(shè)備運(yùn)維智能化水平。通過機(jī)器人巡視代替人工巡視提升了變電運(yùn)維人員的工作質(zhì)量和效率;有效降低人力資源成本[4];通過在線監(jiān)測裝置可及時(shí)發(fā)現(xiàn)、排除設(shè)備隱患，提高了巡視維護(hù)的質(zhì)量和深度。

多維數(shù)據(jù)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用與研究，能夠切實(shí)提高500kV變電站設(shè)備運(yùn)維效率，滿足未來智能變電站的運(yùn)維要求，并能進(jìn)一步確保設(shè)備、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

國網(wǎng)成都供電公司.智能變電站運(yùn)維技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2017.

梁敬鑄.智能化變電站運(yùn)行維護(hù)實(shí)踐分析[J].集成電路應(yīng)用，2018，35（9）：90–92.

宋濤，馮承超.變電站智能輔助系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件過程，2018，（19）：239–240.

沈顯慶，朱彥磊，王昌奎.變電站智能輔助系統(tǒng)的分析[J].黑龍江電力，2015，37（5）：381–384.