變電站運行狀態(tài)監(jiān)測及其風(fēng)險評估

寧日紅

關(guān)鍵詞：變電站;運行狀態(tài)監(jiān)測;風(fēng)險評估

電氣設(shè)備由于工作狀況特殊性，結(jié)構(gòu)由多種絕緣材料構(gòu)成，導(dǎo)致設(shè)備運行中受到外界理化因素作用，引起設(shè)備發(fā)生絕緣擊穿故障造成大面積停電。有關(guān)單位對歷年發(fā)生變壓器故障停運原因分析，表明由于匝間絕緣引起故障在變壓器故障停運原因中占43%，套管絕緣性能下降引起故障占比15%，設(shè)備非絕緣故障引起停運占比不足20%，統(tǒng)計表明對電氣設(shè)備絕緣性能健康狀態(tài)監(jiān)測，及時對發(fā)生絕緣裂化設(shè)備部件維修可以保障電器設(shè)備安全運行。對電氣設(shè)備狀態(tài)評價是保障設(shè)備安全的有效手段，按照相關(guān)及時要求評價設(shè)備運行狀況，IEC等組織機構(gòu)制定系列設(shè)備標準，國家電網(wǎng)公司制定《輸變電設(shè)備狀態(tài)匯編》，對大量電氣設(shè)備運行數(shù)據(jù)缺乏準確指標權(quán)重劃分標準，導(dǎo)致對電氣設(shè)備健康狀況評價工作難以開展。根據(jù)已有標準利用相關(guān)技術(shù)對采集數(shù)據(jù)統(tǒng)計，便于制定相應(yīng)的日常維修策略。

1設(shè)備狀態(tài)評價相關(guān)研究

隨著國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)制造速度加快，國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，人們對電力需求急劇增長。配電網(wǎng)是對用戶供電的重要最終端口，快速評估配電系統(tǒng)可靠性是當(dāng)前配電系統(tǒng)建設(shè)的重點。日常運行中，系統(tǒng)故障可在切除運行設(shè)備后恢復(fù)用戶供電，以減少停電造成的社會影響是電力經(jīng)營者必須考慮的主要問題。配電網(wǎng)是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，配電網(wǎng)運行狀態(tài)與電力公司利益相關(guān)。

目前配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)為電網(wǎng)薄弱環(huán)節(jié)，國家電網(wǎng)公司提出一流電網(wǎng)建設(shè)，對配電相關(guān)性能指標提出更高標準要求。電力設(shè)備是電網(wǎng)的基礎(chǔ)，發(fā)生磨損老化導(dǎo)致性能下降造成設(shè)備故障。配電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備種類雜，我國配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，合理的配電網(wǎng)檢修計劃進行風(fēng)險預(yù)防非常必要。設(shè)備運行造成老化，為保障配電設(shè)備良好運行，需要對運行的配電設(shè)備進行故障風(fēng)評，配電設(shè)備運行故障風(fēng)評中，基于在線狀態(tài)監(jiān)測檢修工作是重要內(nèi)容。電力設(shè)備故障系統(tǒng)通過相關(guān)設(shè)備運行狀況監(jiān)測，可以在設(shè)備運行中及時發(fā)現(xiàn)相關(guān)故障征兆，對潛在故障定位。

電力設(shè)備故障診斷方式定位于設(shè)備個體狀態(tài)，狀態(tài)監(jiān)測信息可針對性避免定期檢修不足，減少日常巡檢維護成本。完整的設(shè)備狀態(tài)檢測包括對設(shè)備故障診斷，制訂針對性的設(shè)備檢修計劃。中國電網(wǎng)公司開展?fàn)顟B(tài)檢修培訓(xùn)工作，增加電力設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)研究經(jīng)費，隨著智能電站投運，對設(shè)備智能化水平提出新的要求。隨著對監(jiān)測技術(shù)的研究，目前我國配電網(wǎng)檢修制度經(jīng)歷事后檢修、定期維修等階段。事后檢修在設(shè)備發(fā)生故障后進行檢修，設(shè)備故障時降低電網(wǎng)供電穩(wěn)定性造成經(jīng)濟損失，不適應(yīng)目前電網(wǎng)快速發(fā)展。

定期檢修方式通過豐富相關(guān)經(jīng)驗，總結(jié)設(shè)備運行規(guī)律，在設(shè)備故障前進行預(yù)判檢修。可以避免設(shè)備故障造成損失，但檢修方式忽略個體設(shè)備性能變化，可能遇到檢修不足導(dǎo)致資源浪費。設(shè)備在線檢修技術(shù)通過相關(guān)評估方法開展設(shè)備健康狀態(tài)評估，延伸考慮設(shè)備成本與力量可靠性等因素對設(shè)備運行風(fēng)險評估是配電設(shè)備運行管理發(fā)展方向?，F(xiàn)有方法只能描述變電站主接線可靠性特點，通常采用歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)評估分析，歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)受到統(tǒng)計時段環(huán)境影響，無法體現(xiàn)設(shè)備當(dāng)前可靠性水平。本文結(jié)合設(shè)備實時狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)，建立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測量與故障率函數(shù)關(guān)系，基于風(fēng)險可加性理論，研究變電站運行風(fēng)評方法，對提高配電網(wǎng)效率具有重要作用。

2配電設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

配電設(shè)備狀態(tài)檢測重要的基礎(chǔ)工作是狀態(tài)評價，通過運行巡視、帶電檢測的信息進行數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計，評估電氣設(shè)備健康值，通過電氣設(shè)備運行情況對其進行劃分，確定是否需要檢修，設(shè)備的狀態(tài)評價是開展?fàn)顟B(tài)檢修工作的核心。設(shè)備狀態(tài)發(fā)生改變時，在線檢測數(shù)據(jù)改變，應(yīng)每年進行全面狀態(tài)評價，作為制定檢修計劃的參考依據(jù)。設(shè)備狀態(tài)評價方法包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、灰色聚類法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法等。

目前配電網(wǎng)電力設(shè)備狀態(tài)評價具有很大缺點，如綜合性不強等，對配電設(shè)備評價是對配電設(shè)備狀態(tài)檢修模式發(fā)展方向。電網(wǎng)可靠性可通過客觀配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評價做出正確評估。目前對配電網(wǎng)狀態(tài)評價具有多種方法，主流方法是基于電網(wǎng)狀態(tài)評估風(fēng)險管理體系，由于多年前英國大部分配電網(wǎng)設(shè)備老化，EA公司通過與國家電力科學(xué)院研究機構(gòu)合作，對英國國家可靠中心收集相關(guān)數(shù)據(jù)分析，顏值先進的電網(wǎng)電力設(shè)備風(fēng)評系統(tǒng)。我國供電企業(yè)引進方法進行符合國情的優(yōu)化，但目前存在兼容性較差等缺點。電力設(shè)備借助在線監(jiān)測技術(shù)可準確講設(shè)備運行數(shù)據(jù)上傳，保障電網(wǎng)安全可靠運行。有關(guān)部門對在線監(jiān)測設(shè)備性能指標提出較高的要求，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，電氣設(shè)備在線監(jiān)測成套設(shè)備功能日益完善。

狀態(tài)監(jiān)測是電氣設(shè)備正常運行自動記錄設(shè)備運行參數(shù)，對自身健康狀態(tài)評價。智能變電站將站內(nèi)電氣設(shè)備運行參數(shù)反饋至遠端監(jiān)控中心，對上傳結(jié)果分析評價。智能變電站中重要核心技術(shù)是在線狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。智能化設(shè)備無法實現(xiàn)通過運行信息對健康狀況的評價，電網(wǎng)公司加快技術(shù)標準制定，電氣設(shè)備狀態(tài)信息上傳無線自組網(wǎng)建設(shè)需要考慮傳感器電源供應(yīng)問題，科研院所對無線組網(wǎng)技術(shù)進行深入研究，ZigBee技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)容量大等優(yōu)點發(fā)展迅速，方便提供設(shè)備廠家研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。

3變電站整站狀態(tài)評價

經(jīng)設(shè)備使用檢驗結(jié)果表明，設(shè)備使用中發(fā)生故障次數(shù)與使用時間有宏觀規(guī)律，設(shè)備出現(xiàn)故障次數(shù)與壽命存在差異，整體發(fā)展規(guī)律相同。設(shè)備故障率與使用壽命關(guān)系取芯是兩邊高中間低，稱為設(shè)備故障發(fā)生的浴盆曲線。設(shè)備故障率隨著時間變化分為三個階段。變電站設(shè)備性能大多情況連續(xù)變化，通過分析主設(shè)備典型參數(shù)，可確定主設(shè)備健康狀態(tài)。

選取常變電站主設(shè)備對其做狀態(tài)參量分析，選取可獲取的狀態(tài)量為狀態(tài)評價所需狀態(tài)參量。GIS指六氟化硫封閉式組合電器，由電流互感器、接地開關(guān)等組成。造成GIS非計劃停運部件主要有斷路器、絕緣結(jié)構(gòu)、避雷器等。變壓器通常由主體部分與附件部分組成，按冷卻方式分為干式變壓器、油浸變壓器。

4基于設(shè)備狀態(tài)的變電站運行風(fēng)評方法

風(fēng)險分析中失效概率評估通過大量失效案例數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析進行，風(fēng)評是對失效模式進行研究做出后果分析，對設(shè)備可能發(fā)生失效模式要詳細分析設(shè)備損失，可能引發(fā)后果，傳統(tǒng)對某失效帶來風(fēng)險定義為失效概率與失效后果乘積，Risk s=∑Cs～Fs，F(xiàn)為失效概率;c為失效后果，s為失效模式。

電力系統(tǒng)充裕度研究包括系統(tǒng)狀態(tài)分析，系統(tǒng)狀態(tài)分析對選定系統(tǒng)進行潮流計算，違背運行約束采取校正措施調(diào)整系統(tǒng)運行狀態(tài)，校正措施包括變壓器抽頭調(diào)整，校正后系統(tǒng)不能處于安全狀態(tài)，采取負荷削減校正措施。供電通道改變是為負荷供電線路運行狀態(tài)發(fā)生改變，某故障引起系統(tǒng)過負荷，要實施恰當(dāng)校正措施保證系統(tǒng)正常運行。傳統(tǒng)校正措施為調(diào)整發(fā)電機出力，本文負荷削減模型為線性規(guī)劃模型，將負荷轉(zhuǎn)供作為校正措施。負荷轉(zhuǎn)供是改變LP的參數(shù)B。

可借助混合整數(shù)線性規(guī)劃模型處理離散變量的問題，將離散變量作為連續(xù)變量處理。通用處理離散變量模型為求解線性規(guī)劃問題，如無解重復(fù)步驟指導(dǎo)有線性規(guī)劃問題有解。

5結(jié)語

精準有效的設(shè)備檢修策略是電氣設(shè)備穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，是提供電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的保證，現(xiàn)代電網(wǎng)向智能化發(fā)展，各影響因素擾動各設(shè)備原件有效運行，對電網(wǎng)設(shè)備安全生產(chǎn)帶來新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)故障事故檢修策略不再適用，狀態(tài)檢修策略成為提升電網(wǎng)設(shè)備優(yōu)化管理的重要手段。針對傳統(tǒng)采用歷史平均數(shù)據(jù)無法反映運行風(fēng)險問題，提出基于狀態(tài)監(jiān)測變電站運行風(fēng)評方法，基于實測數(shù)據(jù)估算設(shè)備故障率，減少故障預(yù)想集中系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)，負荷轉(zhuǎn)供在最優(yōu)負荷削減模型中應(yīng)用，不同離散變量取值代表不同的轉(zhuǎn)供方法，通過計算結(jié)果選擇最優(yōu)運行轉(zhuǎn)供方案。