變電站運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

沈杭

摘要：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(yùn)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(duì)歷年發(fā)生變壓器故障停運(yùn)原因分析，表明由于匝間絕緣引起故障在變壓器故障停運(yùn)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(yùn)占比不足20%，統(tǒng)計(jì)表明對(duì)電氣設(shè)備絕緣性能健康狀態(tài)監(jiān)測，及時(shí)對(duì)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(yùn)行。對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)是保障設(shè)備安全的有效手段，按照相關(guān)及時(shí)要求評(píng)價(jià)設(shè)備運(yùn)行狀況，IEC等組織機(jī)構(gòu)制定系列設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，國家電網(wǎng)公司制定《輸變電設(shè)備狀態(tài)匯編》，對(duì)大量電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)缺乏準(zhǔn)確指標(biāo)權(quán)重劃分標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致對(duì)電氣設(shè)備健康狀況評(píng)價(jià)工作難以開展。根據(jù)已有標(biāo)準(zhǔn)利用相關(guān)技術(shù)對(duì)采集數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，便于制定相應(yīng)的日常維修策略。

關(guān)鍵詞：變電站;運(yùn)行狀態(tài);監(jiān)測;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)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(jì)迅速發(fā)展，人們對(duì)電力需求急劇增長。配電網(wǎng)是對(duì)用戶供電的重要最終端口，快速評(píng)估配電系統(tǒng)可靠性是當(dāng)前配電系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)。日常運(yùn)行中，系統(tǒng)故障可在切除運(yùn)行設(shè)備后恢復(fù)用戶供電，以減少停電造成的社會(huì)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(yùn)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(duì)配電相關(guān)性能指標(biāo)提出更高標(biāo)準(zhǔn)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(jì)劃進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防非常必要。設(shè)備運(yùn)行造成老化，為保障配電設(shè)備良好運(yùn)行，需要對(duì)運(yùn)行的配電設(shè)備進(jìn)行故障風(fēng)評(píng)，配電設(shè)備運(yùn)行故障風(fēng)評(píng)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(yùn)行狀況監(jiān)測，可以在設(shè)備運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)故障征兆，對(duì)潛在故障定位。

電力設(shè)備故障診斷方式定位于設(shè)備個(gè)體狀態(tài)，狀態(tài)監(jiān)測信息可針對(duì)性避免定期檢修不足，減少日常巡檢維護(hù)成本。完整的設(shè)備狀態(tài)檢測包括對(duì)設(shè)備故障診斷，制訂針對(duì)性的設(shè)備檢修計(jì)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(fèi)，隨著智能電站投運(yùn)，對(duì)設(shè)備智能化水平提出新的要求。隨著對(duì)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(jìn)行檢修，設(shè)備故障時(shí)降低電網(wǎng)供電穩(wěn)定性造成經(jīng)濟(jì)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(yàn)，總結(jié)設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，在設(shè)備故障前進(jìn)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(gè)體設(shè)備性能變化，可能遇到檢修不足導(dǎo)致資源浪費(fèi)。設(shè)備在線檢修技術(shù)通過相關(guān)評(píng)估方法開展設(shè)備健康狀態(tài)評(píng)估，延伸考慮設(shè)備成本與力量可靠性等因素對(duì)設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是配電設(shè)備運(yùn)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(diǎn)，通常采用歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)評(píng)估分析，歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)受到統(tǒng)計(jì)時(shí)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(shí)時(shí)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(xiǎn)可加性理論，研究變電站運(yùn)行風(fēng)評(píng)方法，對(duì)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(píng)價(jià)，通過運(yùn)行巡視、帶電檢測的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合統(tǒng)計(jì)，評(píng)估電氣設(shè)備健康值，通過電氣設(shè)備運(yùn)行情況對(duì)其進(jìn)行劃分，確定是否需要檢修，設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)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(shí)，在線檢測數(shù)據(jù)改變，應(yīng)每年進(jìn)行全面狀態(tài)評(píng)價(jià)，作為制定檢修計(jì)劃的參考依據(jù)。設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)具有很大缺點(diǎn)，如綜合性不強(qiáng)等，對(duì)配電設(shè)備評(píng)價(jià)是對(duì)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(píng)價(jià)做出正確評(píng)估。目前對(duì)配電網(wǎng)狀態(tài)評(píng)價(jià)具有多種方法，主流方法是基于電網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)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(jī)構(gòu)合作，對(duì)英國國家可靠中心收集相關(guān)數(shù)據(jù)分析，顏值先進(jìn)的電網(wǎng)電力設(shè)備風(fēng)評(píng)系統(tǒng)。我國供電企業(yè)引進(jìn)方法進(jìn)行符合國情的優(yōu)化，但目前存在兼容性較差等缺點(diǎn)。電力設(shè)備借助在線監(jiān)測技術(shù)可準(zhǔn)確講設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳，保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。有關(guān)部門對(duì)在線監(jiān)測設(shè)備性能指標(biāo)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(yùn)行自動(dòng)記錄設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，對(duì)自身健康狀態(tài)評(píng)價(jià)。智能變電站將站內(nèi)電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)反饋至遠(yuǎn)端監(jiān)控中心，對(duì)上傳結(jié)果分析評(píng)價(jià)。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(shí)現(xiàn)通過運(yùn)行信息對(duì)健康狀況的評(píng)價(jià)，電網(wǎng)公司加快技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)無線組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深入研究，ZigBee技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)容量大等優(yōu)點(diǎn)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(píng)價(jià)

經(jīng)設(shè)備使用檢驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)備使用中發(fā)生故障次數(shù)與使用時(shí)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(shí)間變化分為三個(gè)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(duì)其做狀態(tài)參量分析，選取可獲取的狀態(tài)量為狀態(tài)評(píng)價(jià)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(jì)劃停運(yùn)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(yùn)行風(fēng)評(píng)方法

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(duì)選定系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算，違背運(yùn)行約束采取校正措施調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)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(fù)荷削減校正措施。供電通道改變是為負(fù)荷供電線路運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變，某故障引起系統(tǒng)過負(fù)荷，要實(shí)施恰當(dāng)校正措施保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。傳統(tǒng)校正措施為調(diào)整發(fā)電機(jī)出力，本文負(fù)荷削減模型為線性規(guī)劃模型，將負(fù)荷轉(zhuǎn)供作為校正措施。

5結(jié)語

精準(zhǔn)有效的設(shè)備檢修策略是電氣設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)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?cái)_動(dòng)各設(shè)備原件有效運(yùn)行，對(duì)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(duì)傳統(tǒng)采用歷史平均數(shù)據(jù)無法反映運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)問題，提出基于狀態(tài)監(jiān)測變電站運(yùn)行風(fēng)評(píng)方法，基于實(shí)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(fù)荷轉(zhuǎn)供在最優(yōu)負(fù)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(jì)算結(jié)果選擇最優(yōu)運(yùn)行轉(zhuǎn)供方案。

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