大數(shù)據(jù)時(shí)代超高壓電網(wǎng)運(yùn)維技術(shù)研究

摘""要：大數(shù)據(jù)時(shí)代，電力系統(tǒng)的復(fù)雜度和日常運(yùn)行需求不斷增加，超高壓電網(wǎng)憑借其所具有的輸電距離長(zhǎng)、輸電容量大等優(yōu)點(diǎn)，一躍成為保障電力安全和穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)設(shè)施。以超高壓電網(wǎng)為研究對(duì)象，結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代所具有特征，探討了大數(shù)據(jù)技術(shù)在電網(wǎng)運(yùn)維領(lǐng)域的具體應(yīng)用，內(nèi)容主要涉及將數(shù)據(jù)分析模型用于電網(wǎng)運(yùn)維、將大數(shù)據(jù)技術(shù)用于電網(wǎng)巡檢兩方面，以供參考。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)""運(yùn)行維護(hù)""設(shè)備巡檢""超高壓電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM73

Research"on"the"Operation"and"Maintenance"Technology"of"Ultra-High"Voltage"Power"Grid"in"the"Era"of"Big"Data

YIN"Lingxiang"""MA"Lidong

Ultra-High"Voltage"Company"of"State"Grid"Ningxia"Electric"Power"Company"，"Yinchuan，"Ningxia"Hui"Autonomous"Region，"750004"China

Abstract："In"the"era"of"big"data，"the"complexity"and"daily"operation"requirements"of"the"power"system"continue"to"increase."The"ultra-high"voltage"power"grid，"with"its"advantages"of"long-distance"transmission"and"large-capacity"transmission，，has"become"an"important"infrastructure"for"ensuring"power"safety"and"stability."Taking"the"ultra-high"voltage"power"grid"as"the"research"object，"and"combined"with"the"characteristics"of"the"big"data"era，"this"paper"explores"the"specific"application"of"big"data"technology"in"the"field"of"power"grid"operation"and"maintenance."The"content"mainly"involves"using"data"analysis"models"for"power"grid"operation"and"maintenance，"and"using"big"data"technology"for"power"grid"inspection，"for"reference.

Key"Words："Big"data;"Operation"and"maintenance;"Equipment"inspection;"Ultra-high"voltage"power"grid

很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)供電企業(yè)均要依靠監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)的系統(tǒng)完成排查電網(wǎng)設(shè)備缺陷、維護(hù)設(shè)備和整修設(shè)備等工作，該方式存在滯后性，無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)運(yùn)維工作的價(jià)值。新時(shí)期，隨著技術(shù)的發(fā)展，將大數(shù)據(jù)用于電網(wǎng)運(yùn)維成為可能。企業(yè)應(yīng)結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代特征，多措并舉，全面推進(jìn)精益運(yùn)維工作，由此提高超高壓電網(wǎng)的數(shù)字化程度，在實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效目標(biāo)的前提下，使設(shè)備大數(shù)據(jù)被盡數(shù)轉(zhuǎn)化成運(yùn)維生產(chǎn)力，確保運(yùn)維工作質(zhì)量、管理水平達(dá)到預(yù)期。由此可見(jiàn)，圍繞如何將大數(shù)據(jù)用于電網(wǎng)運(yùn)維展開(kāi)討論極具現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)引起重視。

1""課題研究背景

在追求提質(zhì)增效的當(dāng)下，新能源所具有間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性特點(diǎn)給電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響逐漸顯露出來(lái)，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)維方案、技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新迫在眉睫。將大數(shù)據(jù)技術(shù)用于電網(wǎng)運(yùn)維是大勢(shì)所趨，企業(yè)可通過(guò)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境因素等海量信息進(jìn)行采集和分析，掌握電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)律，預(yù)測(cè)設(shè)備故障，制定更符合現(xiàn)實(shí)情況的運(yùn)維決策，從而提升運(yùn)維效率和精確度[1]。此外，還可以將大數(shù)據(jù)、AI與電網(wǎng)運(yùn)維結(jié)合，通過(guò)智能預(yù)警、故障診斷和自動(dòng)化處理，進(jìn)一步提升電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。當(dāng)然，將大數(shù)據(jù)技術(shù)用于電網(wǎng)運(yùn)維也面臨著一定的挑戰(zhàn)，例如：由于數(shù)據(jù)體量大且類型較多，實(shí)時(shí)處理難度大，企業(yè)只有對(duì)運(yùn)維技術(shù)進(jìn)行不斷創(chuàng)新和升級(jí)，才能使大數(shù)據(jù)的價(jià)值在電網(wǎng)運(yùn)維領(lǐng)域得到實(shí)現(xiàn)。因此，研究超高壓電網(wǎng)的運(yùn)維技術(shù)是提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵，企業(yè)可以結(jié)合實(shí)際需求，有針對(duì)性地引入先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析手段和智能化技術(shù)，有效提高運(yùn)維管理水平，確保其在現(xiàn)代化電力系統(tǒng)中穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

2""大數(shù)據(jù)技術(shù)在電網(wǎng)運(yùn)維中的應(yīng)用

2.1""數(shù)據(jù)分析模型用于電網(wǎng)運(yùn)維

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，將數(shù)據(jù)運(yùn)維模型用于電網(wǎng)運(yùn)維，有助于提前了解設(shè)備狀態(tài)并推斷變化趨勢(shì)。具體應(yīng)用見(jiàn)表1。

實(shí)際工作中，有以下三點(diǎn)需要引起重視：

（1）基于變電站設(shè)備、接點(diǎn)測(cè)溫結(jié)果建立完整的臺(tái)賬，為判斷設(shè)備是否存在過(guò)熱的問(wèn)題提供便利。如果測(cè)量對(duì)象溫差、溫升持續(xù)上升，但設(shè)備溫度并未超出允許范圍，則應(yīng)提高對(duì)該設(shè)備的重視力度，通過(guò)增加測(cè)溫頻次、監(jiān)視間隔負(fù)荷的方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，如果測(cè)量對(duì)象的溫度高于允許上限，則要根據(jù)規(guī)定對(duì)該設(shè)備進(jìn)行處理[2]。隨著工作效率提高，故障、安全問(wèn)題的影響明顯降低。

（2）收集變電站既有設(shè)備所承受SF6壓力相關(guān)數(shù)據(jù)并建立專項(xiàng)臺(tái)賬，嚴(yán)格按照計(jì)劃在規(guī)定時(shí)間開(kāi)展巡視工作，將巡視所得到數(shù)據(jù)寫入臺(tái)賬，通過(guò)分析每次巡視所抄取數(shù)據(jù)，掌握壓力變化趨勢(shì)，對(duì)SF6壓力給設(shè)備造成的影響有所了解。如果監(jiān)測(cè)對(duì)象的SF6壓力持續(xù)下降但未跌破額定壓力，則需要調(diào)整抄取該設(shè)備搭載壓力表各項(xiàng)數(shù)據(jù)的頻次，通過(guò)嚴(yán)格監(jiān)視壓力表、間隔負(fù)荷，確定補(bǔ)充氣體的時(shí)間，由試修人員負(fù)責(zé)補(bǔ)充氣體，避免設(shè)備出現(xiàn)難以處理的故障；反之，如果監(jiān)測(cè)對(duì)象的SF6值已經(jīng)低于允許范圍的下限，則要盡快對(duì)其加以處理[3]。

（3）提高對(duì)變壓器夾件、鐵芯接地部位電流大小的重視力度，整理接地電流并建立臺(tái)賬，對(duì)比每次測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)，繪制可以展示接地電流歷史變化情況的趨勢(shì)圖，根據(jù)變化趨勢(shì)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)判斷監(jiān)測(cè)對(duì)象是否存在故障，用事前預(yù)防代替事后處理，在保證運(yùn)維效果的前提下，對(duì)運(yùn)維成本加以控制，使供電過(guò)程更加穩(wěn)定且可靠[4]。

2.2""將大數(shù)據(jù)技術(shù)用于電網(wǎng)巡視

以往檢修故障的方法以事后分析為主，該方法對(duì)檢修時(shí)間有一定的制約，在大數(shù)據(jù)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)分析海量數(shù)據(jù)、判斷故障并制訂解決方案是大勢(shì)所趨，可有效彌補(bǔ)常規(guī)工作方式的不足。隨著三維量測(cè)技術(shù)的發(fā)展，高精度的數(shù)字化建模變得可能，為電網(wǎng)實(shí)物資產(chǎn)向數(shù)字資產(chǎn)的轉(zhuǎn)化提供了空間基礎(chǔ)，同時(shí)也為后續(xù)的數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。在此背景下，越來(lái)越多電力公司將超高壓系統(tǒng)作為首選網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，作為組成電力生產(chǎn)系統(tǒng)必不可少的部分，超高壓設(shè)備在維持系統(tǒng)正常運(yùn)行方面發(fā)揮著其他設(shè)備無(wú)法代替的作用，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)此類設(shè)備情況，根據(jù)監(jiān)測(cè)所掌握的數(shù)據(jù)信息判斷設(shè)備是否存在故障，不僅能夠使運(yùn)維工作有據(jù)可依，還能夠進(jìn)一步加強(qiáng)電網(wǎng)的可靠性與穩(wěn)定性[5]。隨著時(shí)間的推移，大數(shù)據(jù)被用于電網(wǎng)巡視的頻率增加，其應(yīng)用方向也因此而變得更加明朗，主要涉及以下兩方面。

2.2.1""巡視/收集數(shù)據(jù)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段，多數(shù)電力公司仍沿用常規(guī)巡檢方式，即人工巡檢并錄入數(shù)據(jù)，雖然該方法支持自動(dòng)錄入數(shù)據(jù)信息，但存在巡檢內(nèi)容無(wú)序、設(shè)備狀態(tài)無(wú)法得到實(shí)時(shí)展示的問(wèn)題，同時(shí)，確定缺陷性質(zhì)及原因的難度也相對(duì)較大。為避免上述問(wèn)題持續(xù)發(fā)酵而給巡檢、運(yùn)維設(shè)備造成難以挽回的影響，有關(guān)人員提出了將大數(shù)據(jù)技術(shù)用于日常巡視的建議。超高壓電網(wǎng)具有接入設(shè)備總量和類型多、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)，每日需要花費(fèi)大量時(shí)間、精力巡視，加之目前尚未針對(duì)描述缺陷的用語(yǔ)制定規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)錄入相同缺陷的情況時(shí)有發(fā)生。新時(shí)期，對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)加以應(yīng)用可有效解決上述問(wèn)題，企業(yè)只需派人巡視較易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題或是故障的設(shè)備，手動(dòng)錄入設(shè)備性能參數(shù)，計(jì)算機(jī)便能夠根據(jù)所錄入數(shù)據(jù)描述缺陷并整理成完整的報(bào)告，為集中管理設(shè)備提供便利。具體工作方案如下：以既有大數(shù)據(jù)技術(shù)為依托，針對(duì)超高壓電網(wǎng)建立云平臺(tái)，由云平臺(tái)以設(shè)備性能參數(shù)、出廠信息和其他資料為依據(jù)，結(jié)合外界環(huán)境、運(yùn)行工況，對(duì)每日重點(diǎn)巡查的對(duì)象加以確定。隨后，借助智能設(shè)備完成巡查任務(wù)，通過(guò)拍攝圖片或是錄制音視頻，將設(shè)備情況記錄在智能設(shè)備內(nèi)并同步到云平臺(tái)（如圖1所示）。云平臺(tái)以設(shè)備信息為依據(jù)，通過(guò)分析對(duì)設(shè)備是否健康、未來(lái)變化趨勢(shì)加以判斷，由此確定設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)和運(yùn)維建議。待巡檢設(shè)備的工作告一段落，智能設(shè)備將在系統(tǒng)算法的輔助下，對(duì)距離該設(shè)備最近的其他設(shè)備具體位置加以確定，并過(guò)渡到下一工作環(huán)節(jié)。事實(shí)證明，將大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能設(shè)備用于電網(wǎng)巡檢，不僅能夠使巡檢步驟和操作方式更加規(guī)范，還能夠提高設(shè)備隱患被提前發(fā)現(xiàn)的可能性，使運(yùn)維工作價(jià)值得到最大化實(shí)現(xiàn)。

2.2.2""預(yù)測(cè)/發(fā)現(xiàn)故障

超高壓系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)庫(kù)不僅包括SCADA、SR等全局?jǐn)?shù)據(jù)，還包括紅外圖譜、油位及油溫等專項(xiàng)數(shù)據(jù)，海量數(shù)據(jù)為預(yù)測(cè)、發(fā)現(xiàn)故障提供了便利。企業(yè)在組織開(kāi)展運(yùn)維工作時(shí)，可以先整合異構(gòu)數(shù)據(jù)信息，結(jié)合數(shù)據(jù)信息的性質(zhì)，分別將其存入對(duì)應(yīng)文件系統(tǒng)或是數(shù)據(jù)庫(kù)，形成完整且有實(shí)際意義的索引樹(shù)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)比發(fā)生故障前后設(shè)備各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)，剔除無(wú)用以及無(wú)效數(shù)據(jù)，通過(guò)先聚類再分類的方式，掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，隨后，基于推薦算法、機(jī)器學(xué)習(xí)算法，全面分析故障并預(yù)測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)，據(jù)此建立可用來(lái)對(duì)故障進(jìn)行預(yù)測(cè)的模型[6]。所建立模型能夠在內(nèi)容過(guò)濾、協(xié)同過(guò)濾指令的指導(dǎo)下，使用典型案例、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，針對(duì)既有數(shù)據(jù)展開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還有缺陷預(yù)測(cè)，根據(jù)計(jì)算所確定召回率、準(zhǔn)確率，有針對(duì)性地調(diào)整參數(shù)，由此為預(yù)測(cè)及發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障的工作提供便利，通過(guò)制訂、實(shí)施專項(xiàng)維護(hù)方案，將發(fā)生故障的可能性降至最低，使電網(wǎng)能夠更加安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

3""結(jié)語(yǔ)

綜上，大數(shù)據(jù)時(shí)代，電力系統(tǒng)的發(fā)展方向可以簡(jiǎn)單概括為復(fù)雜化、大型化以及大容量化，隨著互聯(lián)網(wǎng)與能源融合程度的加深，電網(wǎng)智能化程度明顯提高，這也給運(yùn)維工作提出了更為嚴(yán)格的要求。企業(yè)應(yīng)對(duì)設(shè)備性能參數(shù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)引起重視，通過(guò)建立專項(xiàng)臺(tái)賬等方式，對(duì)數(shù)據(jù)潛能進(jìn)行深入挖掘，根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)所傳遞信息，確定設(shè)備故障及缺陷特征，并將其作為開(kāi)展運(yùn)維工作的主要依據(jù)。這樣做能夠使運(yùn)維工作由事后處理變更為事前預(yù)測(cè)，將缺陷及質(zhì)量問(wèn)題給設(shè)備造成的影響降至最低，電網(wǎng)日常運(yùn)行所具有的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性自然能夠得到保證。

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