變壓器智能運維管理平臺技術淺析

曹成 王麗華

摘 要：變壓器作為電網(wǎng)運行中的核心設備，它的運行狀態(tài)是否正常對電網(wǎng)能否安全、可靠、穩(wěn)定運行具有重大影響。變壓器智能運維管理平臺基于智能傳感器、信息化數(shù)據(jù)通訊、大數(shù)據(jù)特征挖掘、云平臺數(shù)據(jù)處理等領域的相關技術，實現(xiàn)變壓器關鍵運行數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測、采集和存儲功能，基于云計算、人工智能技術，并結合專家經(jīng)驗，實現(xiàn)變壓器運行故障的實時在線分析、預警、診斷，同時實現(xiàn)變壓器可靠性、風險及剩余壽命的評估。

關鍵詞：變壓器；智能傳感器；大數(shù)據(jù)；云平臺

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.168

0 研究背景

變壓器作為電網(wǎng)運行中的核心設備，它的運行狀態(tài)是否正常對電網(wǎng)能否安全、可靠、穩(wěn)定運行具有重大影響。目前，定期檢修和事后檢修模式是供電企業(yè)的主要管理模式，具有一定的合理性。但是這種模式并不會考慮設備的具體情況，且檢修工作量過大，在電網(wǎng)規(guī)模加大、檢修人員不足的情況下存在很多問題[1]。狀態(tài)檢修是以設備的當前實際工作狀況為依據(jù)，通過先進的狀態(tài)監(jiān)測手段和可靠的診斷分析手段識別故障的早期征兆，并根據(jù)狀態(tài)評估及故障診斷結果進行檢修策略的制定和執(zhí)行，狀態(tài)檢修可以有效彌補事后檢修和定期檢修的不足。

變壓器智能運維管理平臺是實現(xiàn)變壓器狀態(tài)檢修的主要技術手段，可以對變壓器的運行故障部位、嚴重程度、發(fā)展趨勢做出判斷，實現(xiàn)變壓器可靠性、風險及剩余壽命的評估，并給出檢修策略。

1 變壓器智能運維平臺功能需求描述

（1）實現(xiàn)多級區(qū)域結構劃分，方便客戶對變壓器進行資產(chǎn)管理。（2）實時在線監(jiān)測、分析評估變壓器的運行狀態(tài)，解決客戶不便長期監(jiān)控、缺少專業(yè)分析的痛點。（3）提供實時故障預警、綜合故障分析，提高客戶狀態(tài)檢修業(yè)務效率，減少資源浪費。（4）幫助客戶實現(xiàn)變壓器全壽命周期資產(chǎn)管理、維護體系，逐漸形成設備備件優(yōu)化等特色服務。

2 變壓器智能運維平臺邏輯架構

隨著特高壓輸變電工程的建成投運，電力變壓器越來越趨向于大型化、復雜化，各部件之間的耦合程度大大增加，表現(xiàn)出了較強的信息物理融合（CPS）特征，使得其狀態(tài)評估、故障診斷和預測的難度也隨之增加[2]。變壓器智能運維管理平臺根據(jù)變壓器運行數(shù)據(jù)特征和智能診斷模型，其邏輯架構按照從底層到高層，分為采集平臺、基礎平臺、應用平臺、顯示平臺這四個子平臺，系統(tǒng)邏輯架構如下圖所示：

3 變壓器智能運維平臺子平臺技術分析

3.1 采集平臺

采集平臺實現(xiàn)多種在線監(jiān)測裝置和非結構化離線數(shù)據(jù)的接入。完成在線監(jiān)測設備接入、信號處理、通信協(xié)議解析、離線數(shù)據(jù)接入等采集功能。采集平臺通過分布式消息服務發(fā)送數(shù)據(jù)給基礎平臺，基礎平臺作為消息接收方進行結構化和非結構化數(shù)據(jù)的存儲。

3.2 基礎平臺

基礎平臺通過分布式消息服務收集結構化和非結構化數(shù)據(jù)，為高層應用平臺提供數(shù)據(jù)接口和服務接口。基礎平臺完成數(shù)據(jù)清洗、分割、壓縮等操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、消息傳輸、可視化、機器學習、故障診斷服務、狀態(tài)評價服務、檢修策略服務、可靠性評估、剩余壽命評估、風險評估等服務模塊。

3.3 應用平臺

應用平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示、故障診斷和狀態(tài)評估、檢修策略、用戶管理、權限管理、離線數(shù)據(jù)維護、事件管理、統(tǒng)計分析、設備管理、項目管理等服務功能。

3.4 顯示平臺

顯示平臺提供人機交互的操作界面。可提供基于Web的后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)維護和管理，移動端APP為現(xiàn)場人員提供數(shù)據(jù)展示和決策支持。

4 綜述

變壓器智能運維管理平臺基于智能傳感器、信息化數(shù)據(jù)通訊、大數(shù)據(jù)特征挖掘、云平臺數(shù)據(jù)處理等領域的相關技術，實現(xiàn)變壓器關鍵運行數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測、采集和存儲功能，基于云計算、人工智能技術，并結合專家經(jīng)驗，實現(xiàn)變壓器運行故障的實時在線分析、預警、診斷，同時實現(xiàn)變壓器可靠性、風險及剩余壽命的評估，并提供相關檢修策略。

參考文獻：

[1]周方正.變壓器的狀態(tài)檢修策略及應用[J].科技與創(chuàng)新，2016（09）.

[2]李剛.電力變壓器故障預測與健康管理：挑戰(zhàn)與展望[J].電力系統(tǒng)自動化，2017（23）.

作者簡介：曹成（1980-），男，遼寧鐵嶺人，碩士，學士，中級，從事變壓器在線監(jiān)測產(chǎn)品的研發(fā)、設計工作。