配電網(wǎng)數(shù)字化智能運維技術應用研究

萬強

摘要：隨著社會發(fā)展，我國的電力隨之快速進步。本文首先分析了在役配電網(wǎng)設備質量現(xiàn)狀，在此基礎上提出了基于設備在線檢測/監(jiān)測的狀態(tài)檢修策略支持下的數(shù)字化智能運維技術方案，為提升建設與運維的精益化水平、提高供電可靠性奠定基礎。基于對運維大數(shù)據(jù)的分析，指出了配電網(wǎng)數(shù)據(jù)資產的利用價值。創(chuàng)新性地提出了在原有的調度自動化、配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合的基礎上，融入配電網(wǎng)智能設備的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)等非傳統(tǒng)業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)，以此提供更準確且貼近實際的配電設備狀態(tài)評估結果，為大數(shù)據(jù)分析配電網(wǎng)運行狀態(tài)以及進一步分析具體設備的運行狀態(tài)提供了更可靠的支撐。

關鍵詞：配電網(wǎng);在線監(jiān)測;狀態(tài)檢修;數(shù)據(jù)資產;大數(shù)據(jù)分析;智能運維

引言

近年來，我國電力企業(yè)著重發(fā)展配電網(wǎng)自動化技術，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)取得了長足的發(fā)展。當前經濟高速發(fā)展的現(xiàn)狀對電力供應的要求日益提高，我國十四五規(guī)劃對于電網(wǎng)的智能化建設提出了新的更高要求，需要把握數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化融合發(fā)展的契機，全面提升電網(wǎng)智能化水平，促進電力行業(yè)全產業(yè)鏈的共同發(fā)展。由于我國仍存在區(qū)域發(fā)展不平衡的現(xiàn)狀，電網(wǎng)基礎建設水平整體上較為薄弱，受資金、技術和設備等方面限制，電力企業(yè)在進行配電網(wǎng)智能化建設時進展緩慢，大部分地區(qū)配電自動化系統(tǒng)目前僅具備電壓等級“三遙”功能，信息化、智能化水平不足，難以支撐日益提高的供電服務需求。本文探討智能自愈控制、通過應用智能監(jiān)控裝置將環(huán)境狀態(tài)量等非電量信號納入監(jiān)控范圍，作為配電網(wǎng)智能化建設的信息化、數(shù)字化基礎，同時探索將0.4kV低壓配網(wǎng)全面納入調度管理范疇與配電網(wǎng)實行同質化管理的手段以便于面臨資金困難的電力企業(yè)開展配電網(wǎng)智能化升級的前期工作。

1配電網(wǎng)設備檢修現(xiàn)狀

配電網(wǎng)設備的檢修模式經歷了故障檢修、周期檢修，最終發(fā)展到狀態(tài)檢修。三種模式的更迭是一個由不科學到較科學的過程，都與當時設備技術水平、人員狀況及運行模式緊密相關。初期，運行中的配電網(wǎng)設備一般是出現(xiàn)故障和損壞時，不得已才停機檢修，其原則是“壞了必修、修必修好”，稱之為故障檢修。該種模式勢必造成突發(fā)性停電，對需要連續(xù)運行的用電客戶是一種大型生產事故，其損失無法估計;對供電企業(yè)來講，供電可靠性指標無法保障，電量損失較大。后來逐漸發(fā)展到了預防檢修階段，該階段含有兩種模式，即周期檢修和狀態(tài)檢修。周期檢修的原則是“到期必修、修必修好”，這種檢修方式由被動停機到主動停機，減少了停電用戶的突發(fā)性損失。對于檢修周期的確定，從借鑒國外的經驗到自己總結，逐漸趨于完善合理。設備狀態(tài)檢修是根據(jù)先進的狀態(tài)檢測、監(jiān)測和診斷技術提供的設備狀態(tài)信息，判斷設備的異常狀況，預判設備的故障趨勢，并在故障發(fā)生前進行檢修。其原則是“該修則修、修必修好”。隨著設備全壽命周期狀態(tài)檢測與故障診斷技術的發(fā)展，實施設備狀態(tài)檢修已經成為設備檢修的最高策略。狀態(tài)監(jiān)測是狀態(tài)檢修的基礎與支撐，而對監(jiān)測結果的有效科學應用則是狀態(tài)檢修得以實現(xiàn)的保證。目前，由于狀態(tài)監(jiān)測的判據(jù)還沒有絕對標準，限制了狀態(tài)檢修的推進。隨著數(shù)字化技術、計算機通信技術的進步，基于邊緣計算、云計算技術的設備狀態(tài)參數(shù)與配電系統(tǒng)運行參數(shù)融合，構建了智能運維體系，給設備狀態(tài)檢修應用推廣帶來了廣闊的未來。在配電系統(tǒng)中推行狀態(tài)檢修是電力設備檢修制度發(fā)展的必然選擇。其直接效益有：節(jié)省大量維修費用，延長設備使用壽命，提高供電可靠性，降低檢修風險，提高設備利用率。

2大數(shù)據(jù)分析在配電網(wǎng)運維中的應用

2.1組織機制

從機巡的角度，按照“誰來發(fā)現(xiàn)問題，誰來分析問題，誰去處理問題”，將原生產班組（輸電線路班）的組織形式，重新定義分類為機巡作業(yè)班、科技信息班和輸電線路班，其中機巡作業(yè)班來發(fā)現(xiàn)問題，科技信息班來分析問題，而輸電線路班來處理問題。科技信息班承擔運維管理責任，機巡作業(yè)班和輸電線路班承擔運維能力，三類角色分別從責任與能力維度構建。（1）責任維度：建立健全資產全生命周期管理責任體系，明確各環(huán)節(jié)主體及層級責任，形成責任鏈條，由設備主體責任者對全生命周期進行管控。責任維度是“分析問題的人”，即科技信息班。（2）能力維度：分離輸電線路班人員的設備運維能力，讓班組人員專注于運維技能提升及工藝改善，保障設備運維質量，能力維度包括：“發(fā)現(xiàn)問題的人”和“處理問題的人”，即機巡作業(yè)班和輸電線路班。

2.2配電網(wǎng)高低壓同質化管理手段

由于歷史遺留問題以及低壓設備數(shù)量龐大，型號復雜等客觀原因，大部分電力公司0.4kV配電網(wǎng)的設備臺賬、電源關系、圖模維護、自動化建設等方面工作長期缺位，存在“盲區(qū)”。隨著電網(wǎng)可靠性水平與供電服務要求的不斷提高，分布式新能源、電動汽車充電樁、SSTS、ATS等新型低壓設備不斷接入，0.4kV低壓配網(wǎng)作為距離終端用戶最近的一級電網(wǎng)，其調控運行管理工作愈發(fā)重要。將0.4kV低壓配網(wǎng)應全面納入調度管理范疇，在調度下令操作、計劃工作執(zhí)行、新設備啟動、電網(wǎng)方式調整等方面與10kV高壓配電網(wǎng)實行同質化管理。同時積極推進配電自動化功能向0.4kV電壓等級延伸，實現(xiàn)低壓設備可觀可控，為配變臺區(qū)精益化運維、三相負載不平衡、低電壓、重過載等異常監(jiān)測治理進行支撐，為低壓網(wǎng)架結構互聯(lián)互通目標奠定基礎。最終實現(xiàn)提升低壓配網(wǎng)設備臺賬、戶源信息的準確性，提高低壓故障缺陷等異常事件響應速度，壓縮處置時間，縮小停電范圍。

2.3配電網(wǎng)智能運維系統(tǒng)架構

配電網(wǎng)智能運維平臺系統(tǒng)架構按照分層分布式體系共分三層：現(xiàn)場感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、平臺應用層?，F(xiàn)場感知層：采用各類設備安全狀態(tài)傳感器、探測器、采集器、智能檢測終端或第三方儀器儀表類智能設備等，完成現(xiàn)場電流、電壓等參數(shù)的采集及預處理;數(shù)據(jù)傳輸層：融合多種通信方式的通信網(wǎng)絡;平臺應用層：基于調度自動化、變電站綜合自動化及配電自動化等構成的運行監(jiān)控平臺應用已經實現(xiàn);設備在線監(jiān)測平臺功能正在逐步實現(xiàn);配電網(wǎng)運行監(jiān)控平臺與設備在線監(jiān)測平臺融合構建了智能配電網(wǎng)運維平臺，即配電網(wǎng)狀態(tài)參數(shù)與運行參數(shù)均實現(xiàn)可觀、可測、可控。基于配電設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的平臺，可以融合設備壽命管理與預測技術、設備可靠性分析技術及信息管理與決策技術為一體，是一個廣義的配電網(wǎng)智能運維系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了配電網(wǎng)的智能化運維。

結語

本文在通信技術及邊緣計算技術進步的基礎上，提出了基于狀態(tài)檢修策略的配電網(wǎng)智能運維平臺系統(tǒng)的構架，即融合了傳統(tǒng)的調度自動化等系統(tǒng)運行參數(shù)及配電設備在線監(jiān)測狀態(tài)參數(shù)，用大數(shù)據(jù)的理論分析了運行參數(shù)及狀態(tài)參數(shù)的相關性，為判定配電設備運行情況提供依據(jù)，為配電網(wǎng)薄弱點分析提供支撐，給配電網(wǎng)建設、運維檢修提供方案建議。

參考文獻

[1]陳橋平，劉世丹，李一泉，等.基于智能運維的繼保管理體系構建[J].中國電力企業(yè)管理，2020，38（36）：44-46.

[2]李超，馬崇瑞，徐贏，等.基于電網(wǎng)領域的智能云運維管理平臺的設計[J].電子技術與軟件工程，2020，27（10）：167-168.

[3]鄭宗強，韓冰，閃鑫，蘇大威，趙家慶，徐希.輸配電網(wǎng)高級應用協(xié)同運行關鍵技術分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2017，41（06）：122-128.