變電運(yùn)維設(shè)備故障處理措施

國(guó)網(wǎng)靖江供電公司 茅金宇 國(guó)網(wǎng)興化市供電公司 董兆恒

1 變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)的重要性和常見(jiàn)故障

1.1 變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)的重要性

1.1.1 保障變電站安全、持續(xù)供電

變電運(yùn)維設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量將直接關(guān)系到變電站供電服務(wù)的質(zhì)量，因此，變電運(yùn)維設(shè)備作為變電站的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)、高效供電服務(wù)的基礎(chǔ)。強(qiáng)化對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行的檢測(cè)工作，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和處理變電運(yùn)維設(shè)備故障，對(duì)提升變電站的供電服務(wù)質(zhì)量具有重要的意義。

1.1.2 降低變電站運(yùn)行安全隱患

變電運(yùn)維設(shè)備的重要工作在于為變電站中各種電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)和維修，在發(fā)現(xiàn)安全隱患時(shí)，及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)，在相關(guān)人員的監(jiān)控下，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行全方位的監(jiān)控，并通過(guò)變電運(yùn)維設(shè)備的工作狀態(tài)，及時(shí)排除電氣設(shè)備存在的安全隱患，降低安全事故的發(fā)生概率，保障變電站的安全運(yùn)行。

1.2 變電運(yùn)維設(shè)備常見(jiàn)的故障

1.2.1 接地故障

引起變電運(yùn)維設(shè)備出現(xiàn)接地故障的因素較多，通常都是由于外界環(huán)境或干擾因素而引起。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)接地故障之后，尤其是在出現(xiàn)不同相接地形成的短路故障時(shí)，流經(jīng)設(shè)備的電流會(huì)不斷增大，當(dāng)電流超出絕緣體的荷載能力時(shí)，會(huì)造成設(shè)備的繞組變形問(wèn)題，此外，充當(dāng)油設(shè)備中的油質(zhì)低下、溫度過(guò)高等問(wèn)題時(shí)，可能會(huì)引發(fā)爆炸等嚴(yán)重的安全問(wèn)題。

1.2.2 設(shè)備內(nèi)部故障

設(shè)備內(nèi)部故障通常以短路故障為主，而其又分為單相、兩相和三相等不同類(lèi)型的短路方式[1]。造成設(shè)備短路的原因眾多，如設(shè)備內(nèi)部絕緣體老化、人為破壞、外界環(huán)境變化等。當(dāng)變電運(yùn)維設(shè)備出現(xiàn)短路時(shí)，最為明顯的特征是低壓過(guò)流，強(qiáng)大的電流會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的損壞，使得設(shè)備出現(xiàn)過(guò)熱、變形等問(wèn)題，嚴(yán)重的情況會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)、爆炸等安全事故。

2 變電運(yùn)維設(shè)備故障處理措施

2.1 變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)

為了保障對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備故障處理的有效性，需要在制定處理方案之前，獲取設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，將此作為提出變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)的依據(jù)。在對(duì)其的實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)中，將傳感器、監(jiān)控元件、操作界面等設(shè)備通過(guò)接口安裝在運(yùn)維設(shè)備上，保障不同設(shè)備之間具有良好的交互狀態(tài)，構(gòu)建設(shè)備與設(shè)備之間的有效信息傳輸通道，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

為了能夠保障設(shè)備與設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院蛯?shí)時(shí)性，需要構(gòu)建變電運(yùn)維設(shè)備的信息交互傳輸渠道。該渠道主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備中存在的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的傳輸。在整個(gè)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)中，需要針對(duì)不同型號(hào)和功能的變電運(yùn)維設(shè)備，通過(guò)分析其額定輸出的電流和電壓，錄入設(shè)備在運(yùn)行中的端口輸出電流和電壓。在接口部位實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新，并設(shè)置更新后的監(jiān)測(cè)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。此外，在開(kāi)啟監(jiān)測(cè)設(shè)備之前，需要對(duì)設(shè)備相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試的過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整設(shè)備參數(shù)，以便于能夠滿足對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)、有效監(jiān)測(cè)。

2.2 運(yùn)維設(shè)備故障的數(shù)據(jù)采集和處理

在設(shè)計(jì)完成電變動(dòng)維設(shè)備運(yùn)行的檢測(cè)裝置后，需要在接口對(duì)設(shè)備故障的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，具體的故障數(shù)據(jù)收集過(guò)程計(jì)算：

式中，t為收集設(shè)備故障數(shù)據(jù)的過(guò)程；ω為數(shù)據(jù)反射中心波長(zhǎng)；N為有效的通信周期；Sn為傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

在對(duì)設(shè)備故障數(shù)據(jù)收集完成之后，可能會(huì)在所收集的數(shù)據(jù)中有較多冗長(zhǎng)、干擾和錯(cuò)誤等數(shù)據(jù)的存在，使得在利用這些數(shù)據(jù)處理設(shè)備故障時(shí)，出現(xiàn)處理決策失誤的情況[2]。因此，為保障處理決策的正確性和有效性，需要對(duì)所獲取的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)剔除不合理的數(shù)據(jù)，為故障處理決策的正確性提供保障。具體處理流程如圖1所示。

圖1 變電運(yùn)維設(shè)備故障數(shù)據(jù)處理流程

通過(guò)初步的篩選所收集到的原始檢測(cè)數(shù)據(jù)，剔除原始數(shù)據(jù)中的冗長(zhǎng)數(shù)據(jù)過(guò)程表達(dá)式為：

式中，TC為處理冗長(zhǎng)數(shù)據(jù)的過(guò)程；Ti為數(shù)據(jù)塊之間的平衡性；Pi為數(shù)據(jù)在傳輸中的消耗情況；C為數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性；i為數(shù)據(jù)劃分的節(jié)點(diǎn)。

在這一前提下，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)種類(lèi)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，以便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成，具體分類(lèi)過(guò)程:

式中，DS為數(shù)據(jù)的整個(gè)集成過(guò)程；Di為數(shù)據(jù)的種類(lèi)；VC為數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)方式；NS為節(jié)點(diǎn)類(lèi)聚的任務(wù)量。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的深入處理，可以在上述的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)程表達(dá)式為：

式中，W為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式轉(zhuǎn)化的過(guò)程；hi為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)能效；μ為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)格式。

通過(guò)獲取原始數(shù)據(jù)的處理過(guò)程，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠保障后續(xù)故障排查、處理和維修工作的順利進(jìn)行，進(jìn)而為故障處理決策提供有效的支撐。

3 變電運(yùn)維設(shè)備故障排除和檢修

在完成對(duì)數(shù)據(jù)的收集和處理過(guò)程后，通過(guò)對(duì)收集的有效設(shè)備故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，構(gòu)建設(shè)備檢修的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。將存在于該數(shù)據(jù)庫(kù)中的結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，對(duì)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合與實(shí)體匹配，對(duì)半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)體、關(guān)系以及屬性的調(diào)取[3]。在整個(gè)數(shù)據(jù)與實(shí)體的匹配過(guò)程中，通過(guò)第三方數(shù)據(jù)的錄入，按照不同的數(shù)據(jù)來(lái)源構(gòu)建設(shè)備故障本體，并將設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下的數(shù)據(jù)與專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行融合，構(gòu)建運(yùn)維設(shè)備知識(shí)框架，具體的融合步驟可以采用通用式：

式中，R為數(shù)據(jù)融合的過(guò)程；ti為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)融合需要花費(fèi)的時(shí)間；pi為節(jié)點(diǎn)融合的負(fù)荷情況；γ為第三方數(shù)據(jù)的錄入情況；ri為設(shè)備狀態(tài)情況。

根據(jù)此方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備知識(shí)框架的構(gòu)建。同時(shí)，將設(shè)備處理過(guò)后的運(yùn)行數(shù)據(jù)錄入該框架中，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行匹配。匹配過(guò)程表達(dá)式為：

式中，K為對(duì)設(shè)備處理過(guò)后的運(yùn)行數(shù)據(jù)與框架的匹配過(guò)程；x為實(shí)體數(shù)據(jù)；s為關(guān)系數(shù)據(jù)；a為屬性數(shù)據(jù)；y為第三方數(shù)據(jù)；b為知識(shí)框架更新過(guò)程。

將匹配的結(jié)果作為設(shè)備故障的處理結(jié)果，以便于能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備故障的處理。

4 案例論證

本文通過(guò)從變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)、故障數(shù)據(jù)收集與處理以及故障排除與檢修三個(gè)層面設(shè)計(jì)了變電運(yùn)維設(shè)備故障處理方案，由于該方案并未實(shí)現(xiàn)可行性的驗(yàn)證，因此，本文將以某大型變電站為試驗(yàn)對(duì)象，設(shè)計(jì)具體的驗(yàn)證試驗(yàn)過(guò)程。為了保障本次實(shí)現(xiàn)的真實(shí)有效性，特選取該變電站近半年時(shí)間存儲(chǔ)在中心數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備故障數(shù)據(jù)作為樣本，將其導(dǎo)入到相應(yīng)的操作平臺(tái)上。樣本數(shù)據(jù)分類(lèi)詳見(jiàn)表1。

表1 樣本數(shù)據(jù)分類(lèi)（單位：條）

通過(guò)深入了解該變電站的運(yùn)行情況可以了解到，在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)維設(shè)備會(huì)時(shí)常出現(xiàn)故障情況，雖然該變電站的管理層在不斷加大對(duì)設(shè)備故障的處理力度，但并未取得較為顯著的成效。因此，本次試驗(yàn)在獲取原始的測(cè)試數(shù)據(jù)后，結(jié)合故障處理方案對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

在完成監(jiān)測(cè)之后，將樣本數(shù)據(jù)中用來(lái)描述設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)與監(jiān)測(cè)過(guò)程進(jìn)行匹配，以便能夠了解設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況。在本次監(jiān)測(cè)中，將設(shè)備在運(yùn)行中輸出的電流數(shù)值作為研究對(duì)象，將傳感器設(shè)置在設(shè)備的輸出端口，并與設(shè)備進(jìn)行連接，通過(guò)截取部分時(shí)間段內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并在顯示屏上進(jìn)行呈現(xiàn)，以便分析不同時(shí)段產(chǎn)生的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)。具體設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)界面如圖2所示。

圖2 變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)界面

該變電站的變電運(yùn)維設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下所輸出的電流數(shù)值在5.0～7.0A，且呈現(xiàn)出規(guī)律性的波動(dòng)情況。由圖2可知，設(shè)備在運(yùn)行到1s時(shí)發(fā)生了一次故障；運(yùn)行到3s時(shí)，發(fā)生了二次故障；運(yùn)行到7～8s時(shí)，發(fā)生了第三次故障。這也論證了該監(jiān)測(cè)界面的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

在對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)后，將監(jiān)測(cè)到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，提取設(shè)備故障數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。在數(shù)據(jù)處理完成后，通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)知識(shí)框架，將故障數(shù)據(jù)與該框架進(jìn)行匹配，以便于排查設(shè)備的故障，并根據(jù)排查結(jié)果對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修。此后，將傳感器設(shè)置在檢修完成的設(shè)備電流輸出端，再次對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并得出在故障處理完成之后的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。如圖3所示。

圖3 運(yùn)維設(shè)備故障處理后的運(yùn)行監(jiān)測(cè)界面

對(duì)試驗(yàn)成果分析后發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本文對(duì)變電運(yùn)維設(shè)備故障處理設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)備故障的處理，能夠保障在設(shè)備故障處理完成后，將輸出的電流控制有效在安全范圍內(nèi)，進(jìn)而保障變電運(yùn)維設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，為變電站的安全、持續(xù)供電服務(wù)提供可靠的依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

在變電站的發(fā)展過(guò)程中，借助先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)成為供電行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在此背景下，變電站建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，且逐漸走向規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。變電運(yùn)維設(shè)備作為變電站的重要組成部分，其運(yùn)行的質(zhì)量直接關(guān)系到供電服務(wù)的質(zhì)量和變電站的安全性。因此，需要深入探索和分析變電運(yùn)維設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中可能會(huì)出現(xiàn)的故障，并針對(duì)具體故障，提出相應(yīng)的處理方案，才能有效地為變電站供電服務(wù)提供安全可靠的保障，進(jìn)而為社會(huì)的發(fā)展和人們生活提供更為優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。