電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理策略分析

王 聰

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測與其維護(hù)、電網(wǎng)運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性密切相關(guān)，因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力變壓器缺陷，并采取相應(yīng)的維護(hù)策略，有助于變壓器正常穩(wěn)定運(yùn)行與后續(xù)維護(hù)。監(jiān)測信息在很大程度上直接反映變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，而數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響變壓器運(yùn)行維護(hù)決策。但是目前狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測依舊存在許多問題，尤其是少數(shù)站點(diǎn)并未安裝監(jiān)測傳感器或者已安裝監(jiān)測傳感器過于陳舊；監(jiān)測設(shè)備性能較差；傳感器易受現(xiàn)場干擾等，從而使得局部數(shù)據(jù)監(jiān)測質(zhì)量較差，即帶有大量空值、恒定值或數(shù)據(jù)分布規(guī)律不顯著。針對存在問題的數(shù)據(jù)監(jiān)測，可進(jìn)行數(shù)學(xué)優(yōu)化。當(dāng)然，其中還包含部分不能數(shù)學(xué)優(yōu)化的數(shù)據(jù)問題，如傳感器故障、監(jiān)測值淹沒于現(xiàn)場噪聲[1]。

1 電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測分析

1.1 狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理過程

電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測即變壓器在線數(shù)據(jù)監(jiān)測，例行試驗(yàn)數(shù)據(jù)、帶電數(shù)據(jù)監(jiān)測，檢修記錄與缺陷記錄等相關(guān)數(shù)據(jù)。變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理即搜集狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測，構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫；構(gòu)建專家知識庫，計(jì)算機(jī)總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與狀態(tài)分析，綜合為可實(shí)踐的規(guī)則儲存于知識庫，基于調(diào)取既有規(guī)則，根據(jù)分析推理狀態(tài)數(shù)據(jù)，以評估變壓器運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)；狀態(tài)評價(jià)專家或系統(tǒng)就評估結(jié)果制定檢修策略。

1.2 運(yùn)行狀態(tài)評估

運(yùn)行狀態(tài)檢修的宗旨即就設(shè)備具體狀況明確所需采用的具體檢修策略，所以電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)評估是狀態(tài)檢修與決策的重要前提，只有準(zhǔn)確評估變壓器最真實(shí)狀況，才可以及時(shí)制定科學(xué)有效的檢修決策。根據(jù)電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)評估與檢修導(dǎo)則，在實(shí)踐操作中，人工評估變壓器運(yùn)行狀態(tài)，然而由于數(shù)量龐大，狀態(tài)量過多，導(dǎo)致變壓器狀態(tài)評估工作難度較大。所以，必須深入探究尋求有效的運(yùn)行狀態(tài)評估方式方法。

1.3 運(yùn)行狀態(tài)檢修規(guī)則

所謂檢修規(guī)則就是基于基礎(chǔ)條件獲得相關(guān)結(jié)論，或者如果出現(xiàn)某種特定條件，便可采取有效對應(yīng)行動策略。電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)檢修規(guī)則是指導(dǎo)電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)性準(zhǔn)則，即此檢修規(guī)則應(yīng)明確規(guī)范變壓器出現(xiàn)既定狀態(tài)信息的時(shí)候，相應(yīng)的狀態(tài)檢修流程或者策略。

1.4 運(yùn)行狀態(tài)決策分析

電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理方式方法各式各樣，就變壓器狀態(tài)評估導(dǎo)則為依據(jù)，通過綜合評估變壓器決策指標(biāo)與目標(biāo)，獲得電力變壓器最準(zhǔn)確、最明確的運(yùn)行狀態(tài)評估，基于變壓器運(yùn)行狀態(tài)制定最佳檢修方案，即電力工作人員所追求的最終目標(biāo)。詳細(xì)分析處理變壓器狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，以評估變壓器實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，據(jù)此制定科學(xué)合理的檢修策略與方案，從而確保變壓器穩(wěn)定安全運(yùn)行[2]。

2 電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理策略分析

2.1 構(gòu)建數(shù)據(jù)處理分析模型

電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測與故障診斷采用在線氣相色譜分析法，基于變壓器容量與型號等基礎(chǔ)性信息，以外部檢測為輔助，以專家系統(tǒng)為載體，對變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)測，從而獲取科學(xué)有效的數(shù)據(jù)信息，以此面向運(yùn)行維護(hù)人員制定科學(xué)合理的優(yōu)化方案。整體模型可以具體劃分為四大模塊，即數(shù)據(jù)處理、故障分析、狀態(tài)分析、繞組故障，而數(shù)據(jù)庫則劃分為兩個(gè)層面，即變壓數(shù)據(jù)庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫，可在診斷時(shí)詳細(xì)分析動態(tài)變化，橫向?qū)Ρ扰c具體趨勢，以提高狀態(tài)監(jiān)測整體水平。

就運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理策略而言，盡管變壓器運(yùn)行狀態(tài)與使用環(huán)境存在較大差異，關(guān)于技術(shù)性要求也明顯不同，但是數(shù)據(jù)監(jiān)測處理本質(zhì)角度，結(jié)構(gòu)與模塊具有一定的固定性。即使處于不同環(huán)境狀態(tài)，處理策略依舊能夠在既有規(guī)律體系上延伸與擴(kuò)展。具體而言，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可預(yù)處理所采集數(shù)據(jù)，面向引擎提供處理策略所需數(shù)據(jù)，在任務(wù)模塊中詳細(xì)分析，以整合分類數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。同時(shí)，對呀電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測，可基于專業(yè)服務(wù)器加以實(shí)現(xiàn)，不論參數(shù)還是模式都能促使優(yōu)化設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)挖掘成果也可在很大程度上為技術(shù)人員全面分析提供有力幫助。

2.2 邏輯分析

數(shù)據(jù)庫是變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理的數(shù)據(jù)源，其中涵蓋了海量數(shù)據(jù)，即電力變壓器的額定電壓與容量，變電站名稱與試驗(yàn)數(shù)據(jù)等，其可劃分于獨(dú)立數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)變壓器運(yùn)行狀態(tài)檢修導(dǎo)則相關(guān)說明，可過濾知識庫信息內(nèi)容，邏輯分析模型計(jì)算結(jié)果，從而在一定程度有助于后續(xù)計(jì)算分析。模型庫即通過不同方式方法整合保存模型的程序載體，即決策規(guī)則與數(shù)據(jù)分析方法等[3]。

2.3 硬件結(jié)構(gòu)

電力變壓器油氣量數(shù)據(jù)監(jiān)測可基于新型變壓器油色譜進(jìn)行采集，可短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)油氣相互分離，并且內(nèi)部聚四氟乙烯膜可推動快速滲透，以實(shí)現(xiàn)理想化分離。對于整套裝置技術(shù)特性來講，體積相對較小，便于維護(hù)管理，工作流程清晰明確。有研究以類似裝置進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)踐運(yùn)行，研究結(jié)果表明，硬件結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果與一般裝置檢測結(jié)果相類似，誤差較小，且氣體體積分?jǐn)?shù)控制效果顯著。這就代表此方法相比一般方法，周期明顯縮減，能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)潛在絕緣故障，使用價(jià)值與效果顯著。此外，主控程序具備數(shù)據(jù)監(jiān)測處理、通信等關(guān)聯(lián)性功能，在啟動系統(tǒng)后，快速采集線程，全面數(shù)據(jù)監(jiān)測，通過循環(huán)查閱，可確定電力變壓器運(yùn)行故障發(fā)生率。一旦出現(xiàn)故障，則快速詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)，面向主線程進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，及時(shí)啟動數(shù)據(jù)監(jiān)測與故障診斷線程，采集通道數(shù)據(jù)，并快速準(zhǔn)確定位顯示所有相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.4 充分發(fā)揮功能性

電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理系統(tǒng)功能明確指出必須全方位滿足所有職能部門工作實(shí)際需求。電力變壓器數(shù)據(jù)監(jiān)測處理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)角度可化成為多項(xiàng)子模塊，其中總模塊與子模塊間業(yè)務(wù)重點(diǎn)與功能需要之間存在一定差異性，所以挖掘數(shù)據(jù)時(shí)，需要與不同決策表相關(guān)聯(lián)，在不同領(lǐng)域進(jìn)行多方位挖掘?？偰K的功能是知識庫維護(hù)管理，面向所有子模塊，提供有效接口，以獲取變壓器具體運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。子模塊的功能是科學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測變壓器運(yùn)行狀況，在數(shù)據(jù)異常時(shí)，及時(shí)提供應(yīng)對策略，智能化生成狀態(tài)檢測策略，其中主要包含系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析等子功能。就軟件功能具體要求來講，在變電站不斷發(fā)展中，其自動化水平可顯著提高，但是變電站大部分都是采取遠(yuǎn)程監(jiān)測，利用遠(yuǎn)程控制軟件開展工作，可全面分析運(yùn)行狀態(tài)具體情況，一旦發(fā)生故障，即刻發(fā)出告警信息，并于數(shù)據(jù)庫儲存診斷結(jié)果，傳輸于監(jiān)控中心[4]。

2.5 構(gòu)建數(shù)據(jù)庫

電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測庫屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，模式類似多維數(shù)據(jù)倉庫，帶有不同數(shù)據(jù)監(jiān)測處理方案，數(shù)據(jù)形式也相類似。然而在電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測過程中，依舊需要充分考慮其他相關(guān)要素，所以維度要求較高。數(shù)據(jù)庫挖掘數(shù)據(jù)基于不同的知識庫與狀態(tài)監(jiān)測信息，為最大程度上滿足數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)要求，通常會選擇技術(shù)性方式方法，對數(shù)據(jù)空缺與異常數(shù)據(jù)作出適度調(diào)整。通常，通過同增長幅度與同時(shí)段相乘得出相關(guān)結(jié)果。但是就數(shù)據(jù)監(jiān)測處理要求而言，在監(jiān)測運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測過程中，模塊可就既有數(shù)據(jù)包實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的交互管理，各個(gè)模塊在接收到自身數(shù)據(jù)之后，通過處理加以描述，表征為不同層次結(jié)構(gòu)?？偠灾?，運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測影響要素各式各樣，且各要素彼此獨(dú)立?；谏顚犹骄繑?shù)據(jù)監(jiān)測，就運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測而言應(yīng)選擇相應(yīng)可行的數(shù)據(jù)挖掘策略，以提取最終狀態(tài)規(guī)則，明確最終檢修方案。

2.6 狀態(tài)檢修分析

所謂狀態(tài)檢修即診斷檢修電氣設(shè)備，以計(jì)劃檢修為基礎(chǔ)制定的新型檢修理念，以設(shè)備工況為前提，基于監(jiān)測評估手段，明確評估設(shè)備使用周期，快速辨別故障早期癥狀，然后根據(jù)診斷結(jié)果科學(xué)合理安排后續(xù)具體工作項(xiàng)目。工人可通過瀏覽器直接訪問站點(diǎn)，用戶向服務(wù)器發(fā)送請求之后，可及時(shí)啟動服務(wù)程序，向用戶傳輸所需信息。用戶進(jìn)入系統(tǒng)，與其交互過程中，可熟練掌握電力變壓器基礎(chǔ)理論資料與額定參數(shù)等，并在系統(tǒng)中查詢基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而了解故障特征與數(shù)據(jù)分析結(jié)果，據(jù)此制定科學(xué)有效的維護(hù)管理建議，從而確保電力變壓器運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性，在提供技術(shù)保障的基礎(chǔ)上，優(yōu)化變壓器整體性能[5]。

3 結(jié) 論

在電力系統(tǒng)逐漸實(shí)現(xiàn)高電壓與大容量的趨勢下，停電事故為日常生產(chǎn)生活造成的影響與損失不可估量，因此保障電力設(shè)施設(shè)備運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性已經(jīng)成為必然趨勢。迫切要求面向電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面實(shí)時(shí)監(jiān)測與評估，有效分析評估設(shè)備損壞程度，采取有效預(yù)防措施，以防發(fā)生不必要的停電事故。在電力系統(tǒng)中，電力變壓器發(fā)揮著核心作用，其運(yùn)行狀態(tài)與電力系統(tǒng)整體安全穩(wěn)定息息相關(guān)，所以通過對變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測進(jìn)行詳細(xì)分析，充分掌握變壓器運(yùn)行狀態(tài)，以便于早期評估預(yù)測電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)。本文通過分析電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測處理內(nèi)容，進(jìn)一步探究設(shè)計(jì)了基于數(shù)據(jù)監(jiān)測的處理系統(tǒng)策略，以期能快速提高數(shù)據(jù)處理能力，獲取更具價(jià)值的故障信息，從而為電力變壓器工作人員日常管理提供有力的數(shù)據(jù)保障，以促使變壓器使用實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。