論多源信息融合的配變狀態(tài)評估與檢修決策

田冰冰

（平煤神馬建工集團礦山建設(shè)工程有限公司安裝處，河南 平頂山 467000）

0 引 言

多源數(shù)據(jù)融合的配電狀態(tài)評估要求數(shù)據(jù)精準性高，電力設(shè)備在運行期間，要避免產(chǎn)生故障，就要著重開展數(shù)據(jù)狀態(tài)評估工作，在確保多源信息評估精確的狀況下，制定針對性的故障排除方案。目前，配電自動化和配電信息采集管理系統(tǒng)被廣泛應用，要求電力系統(tǒng)研究人員在多源系統(tǒng)中獲取大量數(shù)據(jù)，為后續(xù)更加高效地開展設(shè)備狀態(tài)評估工作、制定檢修決策提供參考依據(jù)。

1 基于多源數(shù)據(jù)融合的配變狀態(tài)評估要點

設(shè)備狀態(tài)評估工作非常關(guān)鍵，通過多源數(shù)據(jù)融合的配變狀態(tài)評估工作可以為后續(xù)順利檢修創(chuàng)造條件。這就要積極構(gòu)建完善的配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評價指標體系，在不斷細化各項數(shù)據(jù)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，保證實際的檢修安排、資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)維護等多個方面的工作具有科學合理性。

通過細致分析產(chǎn)生故障的原因，將多種影響因素作為參考依據(jù)，建立設(shè)備實時狀態(tài)評估模型，確定故障也要結(jié)合不同指標屬性進行分析，保證最終選用的數(shù)據(jù)指標和計算方法具有針對性和有效性[1]。因此，在配變狀態(tài)評估期間，通過綜合考慮設(shè)備運行環(huán)境、前期歷史故障數(shù)據(jù)、設(shè)備檔案信息等多個方面的內(nèi)容，細致分析氣象、設(shè)備自身、運行條件3類設(shè)備影響因素，構(gòu)建多源數(shù)據(jù)融合的狀態(tài)評價指標體系，保證確定的配變實時狀態(tài)評估指標具有全面性和有效性。實踐中，以下為故障影響主要因素。

（1）氣候狀況要素。長時間保留在外，導致外部部件和自身絕緣極易受到溫度、風力、降水情況等天氣因素，而產(chǎn)生的故障[2]。配網(wǎng)設(shè)備安全性要求高，一旦設(shè)備周圍環(huán)境的溫度過高，且溫升超出允許的范圍、配網(wǎng)設(shè)備耐壓水平快速下降等，就會加大設(shè)備產(chǎn)生故障問題的概率。

（2）設(shè)備原因要素。如果把電力設(shè)備其故障數(shù)據(jù)作為核心依據(jù)進行分析，則設(shè)備的故障率表現(xiàn)為“浴盆曲線”形狀[3]，即設(shè)備老化失效多集中于衰耗期，而設(shè)備自身故障多發(fā)生在調(diào)試期、衰耗期、有效壽命期末端，在此期間設(shè)備發(fā)生故障的概率就會呈現(xiàn)出逐步上漲的趨勢。

（3）保證設(shè)備運行條件要素。電壓和電流及負荷直接影響配電實時狀態(tài)，如過負荷會使加快設(shè)備的老化速度，加大設(shè)備發(fā)生故障的概率。10 kV線路擁有大量的配電變壓器，此過程存在著較復雜的電磁暫態(tài)。此時勵磁涌流值可能小于裝置整定值，使保護誤動[4]。但當線路中勵磁涌流問題出現(xiàn)后，在線檢測系統(tǒng)中配網(wǎng)運行發(fā)揮著重要作用，具體表現(xiàn)為對設(shè)備運行期間的數(shù)據(jù)進行15 min間隔采樣，并將實時電壓和電流等多項數(shù)據(jù)作為依據(jù)，能夠精準計算出多種反映設(shè)備實時運行狀況的指標。

2 精準確定設(shè)備狀態(tài)與配變定性指標

根據(jù)研究需要，在大量采集源數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立配變運行狀態(tài)與過往數(shù)據(jù)間的關(guān)系模型，計算出在不同時段，配變狀態(tài)的評估指標（見圖1），以獲取設(shè)備對應的試驗數(shù)據(jù)、停運停電數(shù)據(jù)、運營狀態(tài)參數(shù)以及受多因素影響產(chǎn)生的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，對獲取的多源數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)挖掘法予以預處理、篩選。其一，依電力運營情況，選定數(shù)據(jù)清洗算法規(guī)則，篩掉原始數(shù)據(jù)其唯一屬性、缺失值給予補全、處理其異常值等；其二，運用數(shù)據(jù)變換和集成方法，融合配網(wǎng)過往監(jiān)測數(shù)值、統(tǒng)計數(shù)據(jù)；其三，對離群樣本經(jīng)聚類算法篩選后即剔除[5]。

圖1 配網(wǎng)設(shè)備多狀態(tài)下源數(shù)據(jù)的采集

同時，電網(wǎng)工作人員對配網(wǎng)設(shè)備運行情況進行實時記錄和監(jiān)測，在全面綜合評估的基礎(chǔ)上，確保實際構(gòu)建運行體系狀態(tài)評估指標具有完善性。由于油浸式變壓器在各個等級的電網(wǎng)中廣泛使用，變壓器的可靠安全是電網(wǎng)穩(wěn)定運行的保證[6]。故本研究還將生產(chǎn)信息系統(tǒng)中，油浸式變壓器的主要部件的噪音狀況、油位和滲漏油狀況、外觀銹蝕狀況、運行年限等作為定性指標，監(jiān)測其不同指標狀態(tài)，從正常到惡劣細致分為4個等級，之后也要制定針對性的配變參數(shù)狀況和參考得分，如表1所示。

表1 配變定性指標參考得分

這樣運維檢修人員就能結(jié)合表1狀況打分[7]。除此之外，還要對定性指標判斷后狀態(tài)等級為“注意”、“正?！钡脑O(shè)備進行定量指標評價，如在精準計算和預測各種類型量化指標的基礎(chǔ)上，追蹤在未來時段狀態(tài)綜合劣化度的變化狀況，這樣能夠為后續(xù)安排科學合理的故障排查和計劃檢修提供保障。

3 多源數(shù)據(jù)融合的配變狀態(tài)故障排查決策

在多源數(shù)據(jù)融合的配變狀態(tài)檢修決策期間，要充分利用數(shù)據(jù)潛在的價值，為電網(wǎng)的規(guī)劃、運營、改造以及用戶接入等數(shù)據(jù)依據(jù)，務(wù)必將多源數(shù)據(jù)融合的配變狀態(tài)評估工作放在重要位置[8]。在保證設(shè)備狀態(tài)定性和定量評價指標體系具有完善性之后，全面制定配變狀態(tài)故障排查決策，包括變電工區(qū)、生技部門、電業(yè)局領(lǐng)導等各相關(guān)部門參與決策。

3.1 確定狀態(tài)故障排查決策框架

國家電網(wǎng)將配變定性的狀態(tài)分4個等級，分別為正常級、注意級、異常級、嚴重級，當某配變的評估狀態(tài)為嚴重級時，采取停運、待查處理；評估為異常級時，下達檢修設(shè)備指令；評估定性為注意級或正常級時，組織進一步定量評估，并據(jù)未來綜合變化，確定下步的設(shè)備檢修工作。各種類型故障排查方式下存在的固定成本、完成故障排查與檢修工作之后配網(wǎng)分布管線預判獲得的風險成本大[9]。在配變狀態(tài)評估系統(tǒng)中，應標明初步故障排查方案集，方案集包括每一故障排查涉及的設(shè)備檢修方式、具體故障排查開始的時段、參與故障排查的多個故障排查參與單位、故障排查內(nèi)容的劃分屬性等。

3.2 優(yōu)化配變狀態(tài)故障排查內(nèi)容

由于配電檢修決策優(yōu)化問題具有維數(shù)高、非線性強和不確定因素等特點，傳統(tǒng)的數(shù)學優(yōu)化算法存在較大的局限性，而多源信息融合的智能優(yōu)化算法因其通用性與較強的穩(wěn)定性，被廣泛運用于設(shè)備檢修決策環(huán)節(jié)。如綜合運行工況、油中氣體含量、運行時間節(jié)點、檢修詳細記錄等重點內(nèi)容，構(gòu)建了配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)源數(shù)據(jù)狀態(tài)預測模型，從操作方法上優(yōu)于傳統(tǒng)方法，在數(shù)據(jù)預測準確率方面也提高了不少。它較真實、全面地呈現(xiàn)了配變實時狀態(tài)；并對監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量不一、數(shù)據(jù)利用率低的情況，可以采用包含數(shù)據(jù)預處理、質(zhì)量關(guān)聯(lián)的新型權(quán)重處理方法，使得后續(xù)數(shù)據(jù)的挖掘有較大提升[10]。

3.3 精確配變狀態(tài)故障排查決策內(nèi)容

一般狀況下，會將配變故障排查方案的決策指標細致分為經(jīng)濟性、可靠性兩種不同類型的屬性。一旦故障排查力度過大，就會增加檢修費用；若力度過小，不利于排查全面排查。多源信息融合的配變狀態(tài)評估監(jiān)測系統(tǒng)在電力變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)綜合挖掘與分析中的應用研究，較好地為設(shè)備的運維管理提供重要的決策支持。將檢修方式和檢修時間同時作為決策變量，建立了綜合考慮電網(wǎng)運行總風險和設(shè)備檢修收益的復合優(yōu)化模型，采用優(yōu)化算法進行求解，兼顧可靠性與經(jīng)濟性，實現(xiàn)了整體優(yōu)化。

4 結(jié) 論

綜上所述，在實際開展配變狀態(tài)評估、故障排查和檢修決策工作時，從配電網(wǎng)各個信息系統(tǒng)中提取的多源數(shù)據(jù)作為核心依據(jù)，充分應用數(shù)據(jù)挖掘的方式，深入研究外界氣象因素和設(shè)備故障狀態(tài)二者之間存在的相關(guān)屬性，同時積極構(gòu)建完善的配變狀態(tài)評估指標體系，在精準確定數(shù)據(jù)定性和數(shù)據(jù)定量指標的基礎(chǔ)上，圍繞綜合狀態(tài)評分，制定具有針對性的配變狀態(tài)檢修方案，使之滿足不同場景的實際要求，并突出配變狀態(tài)檢修方案的科學合理性。