電力變壓器全維度智能決策支持系統(tǒng)分析

李 功

（陜西德源府谷能源有限公司）

0 引言

從電力系統(tǒng)運行層面分析，電力變壓器起到重要的作用，同企業(yè)設(shè)備共同支撐系統(tǒng)運行。受到運行環(huán)境和外力因素等的影響，變壓器裝置很容易產(chǎn)生故障和問題，影響系統(tǒng)的應(yīng)用效果。若故障發(fā)生且沒有得到快速處理，則會引發(fā)系列問題，造成重大損失，因此提出高效的檢測和診斷以及處理方法，有著重要的意義。

1 供電可靠性分析

分析城市當前供電情況，根據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，早在2018年，全國14個特大及以上城市供電可靠性指標持續(xù)向好，供電可靠率達到99.95%之上。隨著技術(shù)水平的不斷提高，供電可靠率不斷提高。根據(jù)2020年上海供電數(shù)據(jù)顯示，全市的供電可靠率達到99.9956%，且中心城區(qū)供電可靠率實現(xiàn)99.999%的突破，甚至達到99.9998%，達到一流電網(wǎng)的標準。分析這些成績背后的原因，自然離不開電力人員和現(xiàn)代化設(shè)備以及技術(shù)的支持。目前，電網(wǎng)運行管理中已經(jīng)投入了很多智能化檢測和故障處理技術(shù)，提高設(shè)備運行隱患和風險的排查水平，及時消除潛在的隱患和問題，進而保障供電的穩(wěn)定性和可靠性。本文結(jié)合電力變壓器全維度智能決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用進行具體分析。

2 電力變壓器全維度智能決策支持系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 全維度的概念

針對變壓器信息系統(tǒng)存在的問題，包括數(shù)據(jù)不規(guī)范和交互程度低等，提出全維度決策體系。整個體系的設(shè)計，圍繞數(shù)據(jù)和設(shè)備與決策支持流程，開展智能化決策的設(shè)計，具有多源異構(gòu)數(shù)據(jù)接入功能，同時支持數(shù)據(jù)整合與高級分析，進而給狀態(tài)檢修工作的開展，提供科學合理的支持。整個決策分析的流程如下：①數(shù)據(jù)接入和整理。按照數(shù)據(jù)接入的相關(guān)規(guī)范和標準，接入全維度數(shù)據(jù)，比如變壓器運行數(shù)據(jù)和設(shè)備缺陷信息等，通過數(shù)據(jù)的整理，為后續(xù)決策分析提供支持。②變壓器裝置的運行狀態(tài)評價。對系統(tǒng)管控的變壓器裝置，開展定位評價分析，搜集運行數(shù)據(jù)，為運維管理人員提供依據(jù)，以免設(shè)備異常，造成電網(wǎng)不安全或者不穩(wěn)定運行。當系統(tǒng)分析結(jié)果為異常，則會自動開展診斷分析，進行異常原因的分析［1］。③故障診斷。若變壓器運行狀態(tài)的評價結(jié)果顯示是異常，將會結(jié)合油中溶解氣體分析數(shù)據(jù)，開展深度的故障診斷分析，判斷是否存在潛在故障。若沒有發(fā)現(xiàn)潛在故障，結(jié)果顯示為無明顯故障，要借助風險評估模型開展深度分析。④風險評估。開展風險評估分析，必須結(jié)合裝置的危害度和嚴酷度，按照風險矩陣，定性分析風險等級，為檢修決策提供依據(jù)。值得一提的是，構(gòu)建的變壓器裝置壽命預(yù)測模型，給檢修決策提供完整的信息，保障決策的準確性。⑤檢修決策?；谧儔浩黠L險評語與壽命預(yù)測分析，根據(jù)專家經(jīng)驗，構(gòu)建專家知識庫，實際應(yīng)用中通過對比搜索，制定檢修計劃，落實檢修工作，確保電網(wǎng)達到安全且穩(wěn)定狀態(tài)。流程圖如下圖所示。

2.2 總體架構(gòu)

面向變壓器運行檢測和故障分析等需求，打造的全維度智能決策支持系統(tǒng)，總體架構(gòu)如下：①接入層。提供系統(tǒng)接入功能支持，對于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如PMS數(shù)據(jù)以及在線監(jiān)測數(shù)據(jù)等，通過面向服務(wù)的體系架構(gòu)最終接入，各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口組織服務(wù)進行發(fā)布，使用的數(shù)據(jù)交換模型，按照Xml形式定義和解析，使用者通過系統(tǒng)接口服務(wù)，同時配置數(shù)據(jù)交換模型，便可以完成數(shù)據(jù)的接入。設(shè)計的接口，采用的發(fā)布模式有很多，比如WebService以及TCP等，構(gòu)建面向服務(wù)的體系架構(gòu)，保障接入層能夠靈活運行，支持系統(tǒng)的擴展，提供的數(shù)據(jù)接入方式多樣化［2］。②整合層。此部分負責對規(guī)范化數(shù)據(jù)開展整合處理，依據(jù)系統(tǒng)邏輯關(guān)系，完成數(shù)據(jù)的分布式存儲，形成變壓器全維度健康檔案信息庫。構(gòu)建的數(shù)據(jù)整合層，利用的是Redis數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)功能；構(gòu)建時對變壓器各個層次設(shè)備，進行17位設(shè)備編碼，進而使得數(shù)據(jù)和設(shè)備保持對應(yīng)關(guān)系；采用鍵值對形式，完成數(shù)據(jù)信息的存儲，進而支持大數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)存儲，為全維度智能決策支持系統(tǒng)的奇數(shù)層，提供強有力的支持。③技術(shù)層?；诖罱ǖ娜S度健康檔案信息庫，利用全維度智能決策體系，形成高級分析模型，圍繞變壓器裝置運行狀態(tài)、設(shè)備所處的風險等級以及潛在運行故障等，開展相應(yīng)的分析。作為全維度智能決策支持系統(tǒng)的核心部分，技術(shù)層發(fā)揮著重要的作用。系統(tǒng)的技術(shù)層，需要構(gòu)建很多分析模型?；谥悄艽砑夹g(shù)，結(jié)合運用信息融合技術(shù)，進行融合決策代理模塊的搭建，同時構(gòu)建相應(yīng)的模型。搭建的融合決策代理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對各個模塊結(jié)果融合的技術(shù)，對模型進行擴展，實現(xiàn)對模型的完善和優(yōu)化，保障系統(tǒng)分析結(jié)果的準確性與實用性［3］。④展示層。系統(tǒng)完成分析獲得結(jié)果后，從展示層進行可視化展示，提供相應(yīng)的用戶接口，使其能夠使用以及操作。使用者通過展示層可以獲得管轄區(qū)域內(nèi)變壓器裝置的運行狀態(tài)，獲得異常提醒，進而采取處理措施，

2.3 物理架構(gòu)設(shè)計

設(shè)計的全維度智能決策支持系統(tǒng)，屬于典型B/S應(yīng)用。系統(tǒng)內(nèi)的變壓器裝置數(shù)據(jù)信息，利用防火墻與網(wǎng)關(guān)等各類安全設(shè)備防護；基于標準化接口，利用接口程序，實現(xiàn)規(guī)范化接入；對于紙質(zhì)文檔，發(fā)揮數(shù)據(jù)錄入模塊的功能，完成規(guī)范化采集。配置的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及分析服務(wù)器，采用的是分布式物理架構(gòu)，利用數(shù)據(jù)庫集群與熱備手段，支持數(shù)據(jù)存儲和處理等操作，同時能夠保障用戶訪問的安全性和可靠性，確保系統(tǒng)擴展性，且提供決策支持系統(tǒng)［4］。

2.4 系統(tǒng)分析模型設(shè)計

構(gòu)建的分析模型，主要是按照全維度體系流程，構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，各個分析模塊輸出結(jié)果，能夠為下個模塊提供輸入?yún)?shù)，助力其完成分析功能。整個分析期間，結(jié)合運用變壓器裝置的原始數(shù)據(jù)信息，受到模型和輸入?yún)?shù)的雙重作用，實現(xiàn)全維度智能決策支持系統(tǒng)的完整分析功能。采用層次化與流程化構(gòu)建手段，保障模型的處理功能，基于模塊輸入輸出關(guān)聯(lián)關(guān)系的深度分析，為對應(yīng)模塊功能的實現(xiàn)提供設(shè)計參考。結(jié)合全維度智能決策支持系統(tǒng)內(nèi)各個分析模塊的特點分析，既相互關(guān)聯(lián)，又各自獨立，因此運用智能代理技術(shù)，構(gòu)建分析模型，確保分析模塊的智能化，同時保障可拓展性。智能代理技術(shù)，主要是將知識與響應(yīng)處理過程全部保存下的智能實體，可以獨立感知環(huán)境變化，同時根據(jù)知識，開展設(shè)備變化的分析，給出相對準確的分析結(jié)果，為變壓器狀態(tài)檢修工作的落實提供依據(jù)和保障?；诩夹g(shù)的支持和保障，增強全維度智能決策支持系統(tǒng)整體性能，保障系統(tǒng)作用得到有效發(fā)揮［5］。

3 電力變壓器全維度智能決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 案例概述

以某變電站#1主變帶電試驗分析為例，發(fā)現(xiàn)異常情況，具體為A相主變壓器的乙炔含量超出標準，系統(tǒng)提示乙炔超限預(yù)警，乙炔含量為3.5ppm。經(jīng)過設(shè)備臺賬查詢后了解，變壓器裝置的電壓等級為500kV，同時運行時間不足2年，理論上不應(yīng)該出現(xiàn)明顯絕緣老化，隨即利用全維度智能決策支持系統(tǒng)，對此問題展開分析。

3.2 系統(tǒng)的分析結(jié)果

根據(jù)變壓器油色譜試驗和電氣試驗等歷史資料，針對設(shè)備運行狀態(tài)開展評價，評價結(jié)果為注意狀態(tài)；全維度智能決策支持系統(tǒng)利用故障診斷模型分析，獲得的診斷結(jié)果為局部放電故障或者放電故障；利用風險評估模型進行分析，設(shè)備的危害度結(jié)果為16，綜合風險評估矩陣分析，確定設(shè)備處于中等風險狀態(tài)；利用壽命分析模型，獲得的絕緣壽命預(yù)測結(jié)果顯示變壓器裝置的壽命為31年，已經(jīng)運行2年，所以壽命為29年；利用檢修決策專家系統(tǒng)，同此類變壓器開展類比分析風險，相同批次的設(shè)備沒有提示預(yù)警信息，處于正常使用狀態(tài)，對比分析結(jié)果顯示存在差異［6］。經(jīng)過分析，給出的決策分析結(jié)果如下：①建議對變壓器裝置，進行局放超聲定位，檢查是否存在放電情況；②若變壓器運行期間，存在乙炔增長速率加速的情況，則需要降負荷運行。

組織開展局放超聲定位，獲得的結(jié)果為變壓器正常。將獲得的超聲定位結(jié)果，錄入到全維度智能決策系統(tǒng)，開展重新分析，最終獲得的結(jié)果如下：乙炔超限的原因為油色譜在線檢測裝置安裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，由外部不慎引入。通過組織專家對分析結(jié)果研究，結(jié)合變壓器乙炔含量穩(wěn)定保持為3.5ppm，沒有出現(xiàn)顯著增長的情況，同時超聲定位結(jié)果為正常，沒有放電情況，認定全維度智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)果合理。通過對全維度智能決策支持系統(tǒng)應(yīng)用準確性以及適用性的實踐檢驗，驗證系統(tǒng)的可利用價值和效益，具有推廣應(yīng)用的價值［7］。

4 結(jié)束語

綜上所述，全維度智能決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠為變壓器運行檢修和管控提供有力支持，及時排查和處理故障，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運行。從系統(tǒng)的設(shè)計角度來說，依據(jù)全維度智能決策體系流程，利用各類分析模型，對變壓器運行情況進行分析，能夠指導(dǎo)檢修工作的開展，具有推廣應(yīng)用價值。