智能技術在電網輸變電檢修中的應用

游世宇（國網四川省電力公司檢修公司，四川成都610000）

智能技術在電網輸變電檢修中的應用

游世宇（國網四川省電力公司檢修公司，四川成都610000）

智能技術作為計算機技術的一個重要分支，目前已經廣泛應用于社會生產的各個領域，其中在電力系統的發、變、輸、配各個環節都得到了很好的應用實踐，有效的提高了電力系統運行運行管理水平，推動了電力系統的進一步發展。在下面這篇文章里，我們將著重對智能技術在電網輸變電檢修工作中的應用情況進行深入探討。

智能技術；輸變電檢修；狀態監測；專家系統

前言

隨著電網規模的不斷擴大，各行各業用戶對于供電安全性、可靠性提出了更高的要求。為了更好的提高電力系統運行管理水平，大量引進了智能技術，使整個電力系統逐漸向智能電網發展。同時國家對于智能電網的建設給予了高度的重視，目標在2016～2020年間，全面建成統一的堅強智能電網，技術和裝備水平達到國際先進水平。在電網運行維護過程中普及智能技術，將會使電力系統中各個工作環節都發生巨大的變化，其中為了更好的完成檢修工作，逐漸發展出了輸變電設備狀態評估及診斷專家系統、檢修計劃智能編排系統等。在下面文章里，我們將逐一對這些技術進行分析。［1］

1 智能輸變電設備狀態評估診斷專家系統

輸變電設備作為電力系統中重要的組成部分，其運行狀況、健康水平直接影響著整個電力系統運行的安全穩定，所以不斷提高其運行、檢修、維護水平有著積極的意義，隨著智能電網建設工作的不斷推進，以在線監測及智能組件廣泛應用為基礎，建立了智能輸變電設備狀態評估診斷專家系統，通過應用這一系統，能夠在輸變電設備運行、維護、管理過程中實現信息化、智能化。我們可以簡單的將專家系統理解為是一組或一個能在某個特定領域內以專家的經驗和知識水平去解決困難問題的計算機程序，圖1為智能輸變電設備狀態評估診斷專家系統整體結構示意圖。

圖1 智能輸變電設備狀態評估診斷專家系統整體結構示意圖

通過對圖1的分析，我們可以了解到這一系統能夠對變壓器、GIS、有載開關及輸電線路設備實現在線監測、評估、診斷。下面我們以變壓器及輸電線路為例對其具體的實現進行簡單分析：

1.1 變壓器狀態評估

變壓器作為輸變電系統中最為重要的設備，其健康狀況直接影響著整個輸變電系統的運行安全及穩定，傳統的定期檢修方式已經無法更好的滿足變壓器安全穩定運行要求，所以通過在線監測，并對變壓器狀態進行評估就顯得非常有意義。

在具體的評估過程中我們發現對變壓器狀態的界定非常困難，這是因為某一個變壓器運行狀態往往是在多個因素共同作用下產生的結果，而且其中每一個因素對變壓器狀態造成的影響又具有不確定性。所以在狀態評估功能的設計過程中需要應用到模糊數學這一方法。在具體的評估過程中我們可以將變壓器運行狀態分為正常狀態、注意狀態、異常狀態、嚴重狀態四個等級，不同的等級代表變壓器不同的運行狀態及需要采取的不同應對措施，其中良好代表故障發生可能性很低，設備運行正常，可適當延長檢修周期；一般或注意則代表變壓器可能存在故障隱患，需要對其進行跟蹤監測；嚴重則代表變壓器存在故障，應立即停運對其進行檢修。下面我們簡單了解下目前狀態評估過程中主要應用的一種基于可拓理論的狀態評估算法。可拓理論是從定性和定量兩個角度去分析和解決問題，圖2為狀態綜合評估指標體系。

圖2 電力變壓器狀態綜合評估指標體系

對圖2進行分析，我們可以了解到變壓器運行狀態具有不同的數量級和量綱，所以在進行比較前要首先對其進行歸一化處理。基于可拓理論的變壓器狀態評估算法，通過對變壓器狀態定性指標及定量指標進行綜合評估，得到的評估結果可作為變壓器狀態檢修的重要決策依據。［2］

1.2 變壓器故障診斷

為了更好的保證變壓器運行狀態，除了進行狀態評估外，還應對變壓器故障進行診斷，故障診斷是電網智能化及狀態檢修發展的必然要求，同時也是進一步提高電力系統安全穩定性的必要手段。在以往的故障診斷過程中，主要是以變壓器油中溶解氣體的在線監測為基礎進行故障診斷，但是實踐證明這種診斷算法存在很大的局限性。隨著在線監測及智能組件的應用，提出了基于在線監測、故障模式分析的故障診斷方法。通過故障模式分析，可以明確變壓器可能發生的故障及可能導致故障的相關因素信息，從而為進一步的故障診斷奠定基礎。

變壓器狀態量指的是能夠準確代表變壓器或其附件健康狀態的各類信息，這些信息可以直接通過在線監測系統獲取。但這些狀態量不具有單一性，導致在反映變壓器某方面健康狀況時，需要應用到不同的狀態量或者狀態量組合，且反映的還只是某些層面不同程度的健康狀況。各個故障模式狀態量的選取是否恰當會直接影響診斷效果，所以在故障診斷功能設計過程中要合理的選擇狀態量。在這里我們結合可以從在線監測系統獲取的狀態量信息對變壓器的狀態量進行劃分，得出如表1的變壓器故障綜合診斷指標體系。

表1

表1中故障模式及狀態特征參量具有對應關系，在此基礎上，結合單個狀態特征參量的診斷結果及原因指向機率，再對在線監測得到的多個狀態量進行綜合，我們可以得到一個可代表故障模式的診斷參數，即故障模式的劣化度。在故障診斷過程中，通過比較各個故障模式下劣化度大小，可以準確的診斷出發生可能性最高的一種或多種故障模式。

1.3 輸電線路狀態監測

在輸變電系統中，由于輸電線路地域跨度大、輻射范圍廣，導致巡檢、維護工作的勞動強度大、效率低。為了實時的掌握輸電線路健康運行狀況，通過在輸電線路運行過程中對線路弧垂進行狀態監測，能夠及時了解線路的對地距離及松緊程度，為輸電線路檢修維護提供決策依據。目前應用廣泛的是基于圖像攝影的輸電線路狀態監測方法，通過利用數字圖像處理技術，對現場采集系統上傳的輸電線路照片進行分析，根據圖片中輸電線弧垂最低點及其特征量信息，對輸電線路的弧垂對地距離進行精確計算。當超過設定值時，發出報警，由運維人員及時進行檢修維護［3］。

2 輸變電設備停電檢修計劃智能編排系統

隨著電網的不斷擴大，設備種類、數量都在不斷增加，在這種情況下，設備停電檢修計劃的編排就變的非常困難。在利用計算機進行計劃編排過程中，我們發現檢修計劃安全是一個具體多目標、多約束特點的優化問題，其目標主要兩個，分別是經濟優化及管理優化；而約束條件則分為系統安全運行約束、檢修管理約束及檢修項目間的協調約束。

隨著智能技術的發展，目前在檢修計劃編排過程中，主要是先通過從生產MIS系統、輸網GIS系統、SCADA系統中提取與檢修相關且具有拓撲關系的設備元數據，再通過編排系統內設的各種拓撲邏輯模型，結合不同設備檢修特點及相關約束條件，最終實現檢修計劃的自動編排，圖3為計劃編排系統的結構示意圖。

輸變電設備檢修安排工作主要具有維數大、離散性及非線性等這幾個特點，所以在系統設計過程中對于優化算法的選擇最為關鍵，目前應用較多的算法包括遺傳算法、螞蟻算法，這兩種算法都屬于人工智能技術的研究范疇。通過應用檢修計劃智能編排系統，即方便了檢修計劃的編排，又提高了編制效率和準確度，保證了檢修工作的合理開展，同時還最大限度的避免了停電和減少了檢修工作量。［4］

圖3 系統結構圖

3 結束語

隨著智能組件在電力系統的大量應用，逐步推動了電力系統運行管理的智能化，在提高供電安全、穩定性的同時，也有效的提高了電網的運行管理水平。在上面文章里，我們只是對智能技術在輸變電檢修工作中的應用情況進行了簡單分析，了解了輸變電設備狀態監視、故障評估診斷系統及檢修計劃智能編排。除此之外，在檢修工作中，智能技術還廣泛應用于檢修項目脆弱性分析、檢修資產管理、檢修成本估算等多項工作中，有效的提高了檢修工作的效率、質量。

［1］黃立新.智能電網條件下輸電檢修優化模式與實施方案研究.華北電力大學，2013：9～15.

［2］王少華，胡文堂，梅冰笑，董建洋，童杭偉.浙江電網輸變電設備智能化及狀態檢修體系.高壓電器，2013（04）：8～12.

［3］馬 剛.輸變電設備在線狀態分析與智能診斷系統的研究.華北電力大學，2013：70～80.

［4］張繼勛.智能化變電設備檢修初探.科技信息，2014（09）：214.

TM76

A

2095-2066（2016）29-0075-02

2016-10-2

游世宇（1984-），男，工程師，碩士研究生，主要從事500kV電氣設備狀態檢修管理及安全管理工作。