基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)探討

摘 要：輸變電設(shè)備故障診斷是輸變電設(shè)備管理工作中的重要組成部分，在保證輸變電設(shè)備穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行，提升供電質(zhì)量與供電效益上，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。基于此，本文以輸變電設(shè)備故障診斷為研究對象，就基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用下的輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)進(jìn)行了簡要分析。以明確先進(jìn)故障診斷技術(shù)的應(yīng)用方向，為輸變電設(shè)備檢修維護(hù)能力提升提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);輸變電設(shè)備;故障診斷技術(shù)

引言：目前，如何應(yīng)用行之有效的設(shè)備故障診斷技術(shù)開展故障診斷、預(yù)防與處理，成為電力企業(yè)思考的重點問題。結(jié)合大云物移智技術(shù)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在輸變電設(shè)備故障診斷中得到有效應(yīng)用，實現(xiàn)了故障診斷技術(shù)的創(chuàng)新，在一定程度上改善了傳統(tǒng)輸變電設(shè)備故障診斷方法單一、效率低下等問題。以下是筆者對基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)的幾點認(rèn)識，意在拋磚引玉。

1基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸變電設(shè)備故障診斷分析意義

分析基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸變電設(shè)備故障診斷意義，是掌握輸變電設(shè)備故障診斷現(xiàn)狀，明確輸變電設(shè)備故障診斷發(fā)展需求，認(rèn)識基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)應(yīng)用重要性與必要性的前提與基礎(chǔ)。對基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)創(chuàng)新、推廣、應(yīng)用存在積極影響。

由輸變電（transmission and distribution）定義可知：電能輸送過程中，需要利用輸變電設(shè)備將低電壓升高，通過電壓變化進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，控制電流過大帶來的電能輸送損失[1]。因此，輸變電設(shè)備性能關(guān)系著電壓調(diào)節(jié)質(zhì)量，影響輸變電系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。與此同時，隨著我國電力事業(yè)的高速發(fā)展，輸變電工程項目類型與數(shù)量不斷增多，電網(wǎng)輸變電規(guī)模不斷增長，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越發(fā)復(fù)雜，輸變電設(shè)備故障呈現(xiàn)出復(fù)雜性、綜合性、高影響等特征，在一定程度上為輸變電設(shè)備管理增添了難度。傳統(tǒng)的輸變電設(shè)備故障診斷方法已經(jīng)無法滿足實際需求，電力企業(yè)抓住全面實施信息化建設(shè)機(jī)遇，借助大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，進(jìn)行輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)創(chuàng)新，成為必然趨勢。

從就當(dāng)前輸變電故障診斷現(xiàn)狀來看：電力企業(yè)在建設(shè)與發(fā)展過程中雖然已經(jīng)明確認(rèn)知到輸變電故障檢修、維護(hù)、管理的重要性，并在相關(guān)政策、規(guī)定、要求、意見的推動下開展了相應(yīng)的輸變電設(shè)備故障防治工作。但從整體層面來看，輸變電設(shè)備故障診斷工作仍存在諸多不足。例如，據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示輸變電設(shè)備自身故障引發(fā)的電網(wǎng)安全事故占總事故的65%以上。輸變電設(shè)備自身故障是除自然災(zāi)害事故外導(dǎo)致電網(wǎng)大規(guī)模停電故障產(chǎn)生的重要因素，嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。輸變電設(shè)備自身故障主要表現(xiàn)為設(shè)備檢修維護(hù)不當(dāng)、設(shè)備嚴(yán)重老化、設(shè)備備件不足、設(shè)備質(zhì)量缺陷、二次設(shè)備通信可靠性低、設(shè)備故障診斷技術(shù)落后、設(shè)備故障預(yù)報與處理不及時等。追其原因：一方面，工作人員缺乏責(zé)任意識、安全意識、規(guī)范意識，在故障診斷過程中并未依據(jù)有關(guān)規(guī)定與要求進(jìn)行操作，出現(xiàn)輸變電故障診斷不全面、不到位、不準(zhǔn)確問題;另一方面，工作人員在輸變電設(shè)備故障診斷中，以傳統(tǒng)故障診斷方法為主，經(jīng)驗主義較強(qiáng)，不善于利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行故障預(yù)測、診斷分析與處理，故障診斷時效性不足，影響輸變電設(shè)備故障處理整體效果[2]。對此，電力企業(yè)需從管理與技術(shù)兩方面入手，改善輸變電設(shè)備故障問題。而就技術(shù)而言，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以其在信息收集、數(shù)據(jù)處理等方面存在的優(yōu)勢，為輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展指明了方向，研究與應(yīng)用基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)，有利于提升故障診斷科學(xué)水平，增強(qiáng)故障防治能力，提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性、可靠性。

2基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)分析

2.1案例分析技術(shù)

案例分析技術(shù)是基于傳統(tǒng)輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)與大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有機(jī)結(jié)合下形成的輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)。該技術(shù)強(qiáng)調(diào)工作人員能夠?qū)斪冸娫O(shè)備基本信息（包括設(shè)備類型、設(shè)備規(guī)格、設(shè)備功能、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等）具有全面且清晰的了解。并能夠基于工作經(jīng)驗總結(jié)、技術(shù)交流、檔案資料梳理，對典型輸變電設(shè)備故障（包括故障表征、故障成因、故障處理辦法等）具有一定了解。從而能夠利用關(guān)聯(lián)法進(jìn)行信息再挖掘、再處理，并依托計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)等搭建輸變電設(shè)備故障案例數(shù)據(jù)庫，為工作人員故障分析、故障處理奠定良好信息基礎(chǔ)。通常情況下，當(dāng)輸變電設(shè)備發(fā)生故障后，工作人員登錄數(shù)據(jù)庫，根據(jù)設(shè)備故障表征，進(jìn)行智能檢索，在基礎(chǔ)查詢、高級查詢中，了解故障基本情況，明確故障成因與影響，完成故障診斷，實現(xiàn)輸變電設(shè)備故障快速處理。

2.2在線診斷技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展與廣泛應(yīng)用的推動下，在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)是當(dāng)前電力企業(yè)進(jìn)行輸變電設(shè)備管理所采用的核心技術(shù)。隨著在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)理論與實踐研究的不斷深入，在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)數(shù)據(jù)識別、采集、分析、理解、運(yùn)算、管理、傳輸、利用能力大幅度提升，并具備了如下功能：（1）對變壓器、互感器、斷路器等輸變電設(shè)備進(jìn)行二十四小時在線監(jiān)測，真實反映輸變電設(shè)備運(yùn)行情況;（2）根據(jù)輸變電設(shè)備自身常見故障機(jī)理，包括設(shè)備老化、設(shè)備損傷、設(shè)備連接不斷等，進(jìn)行預(yù)測與診斷;（3）對輸電線路運(yùn)行情況進(jìn)行在線監(jiān)測，根據(jù)輸電線路覆冰量變化、電氣量變化等，進(jìn)行線路局部故障、變電站輸變電設(shè)備故障等預(yù)測、監(jiān)督與診斷;（4）根據(jù)輸變電設(shè)備運(yùn)行情況，提供輸變電設(shè)備檢修維護(hù)方案、故障處理方案;（5）對監(jiān)測范圍內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的設(shè)備故障進(jìn)行告警，并實施自動隔離、修復(fù)處理等。而在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的這些功能，基本滿足了新時期輸變電設(shè)備管理的自動化檢測、實時管控、智能分析、故障風(fēng)險評估預(yù)警等需求，可有效提升電力企業(yè)輸變電設(shè)備檢修、維護(hù)、管理質(zhì)量，推動輸變電設(shè)備故障診斷的自動化、智能化發(fā)展，提升電網(wǎng)安全水平。

2.3故障樹分析法

基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用下的輸變電設(shè)備故障樹分析法是對案例分析技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新。該技術(shù)根據(jù)故障表征、故障原因、故障影響之間存在的關(guān)聯(lián)性以及設(shè)備故障與設(shè)備故障之間、設(shè)備故障與系統(tǒng)故障之間存在的因果關(guān)系，利用事件符號、邏輯符號等進(jìn)行輸變電設(shè)備故障樹模型構(gòu)建，形成自上而下的分析系統(tǒng)。以變壓器為例，工作人員從變壓器故障數(shù)據(jù)庫中獲取變壓器故障信息（包括故障表現(xiàn)、故障成因、故障影響等）確定變壓器故障特征，形成故障關(guān)聯(lián)規(guī)則，完成變壓器故障樹模型建設(shè)。當(dāng)變壓器發(fā)生故障后，根據(jù)故障表征，結(jié)合變壓器故障樹模型快速判斷故障成因，實現(xiàn)變壓器故障及時處理。發(fā)生位置與成因，進(jìn)行設(shè)備內(nèi)在故障的有針對性解決。因此，應(yīng)用故障樹分析法，工作人員可根據(jù)設(shè)備故障表現(xiàn)情況，在定性分析、定量分析上，進(jìn)行故障根本原因的快速探尋，提升故障診斷與處理效率[3]。與此同時，故障樹分析法能夠根據(jù)已定事件進(jìn)行關(guān)聯(lián)事件發(fā)生概率的計算，實現(xiàn)輸變電設(shè)備故障率的有效預(yù)測，為工作人員輸變電設(shè)備檢修管理規(guī)劃的制定提供信息依據(jù)，提升輸變電設(shè)備管理質(zhì)量。

結(jié)論：綜上所述，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以其在信息檢索、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等方面存在的優(yōu)勢，為綜合性較強(qiáng)的輸變電設(shè)備故障診斷提供了信息支持。基于有價值數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用，掌握輸變電設(shè)備故障特征，明確輸變電設(shè)備故障診斷要點，豐富輸變電設(shè)備故障診斷經(jīng)驗，推動了輸變電設(shè)備故障診斷技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。與此同時，基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的案例推理、在線診斷、故障樹分析等故障診斷技術(shù)的有效應(yīng)用，可滿足輸變電設(shè)備故障快速診斷需求，提升輸變電設(shè)備檢修管理質(zhì)量，增強(qiáng)電力設(shè)備運(yùn)行、電網(wǎng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。

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作者簡介：

張軒（1986-）男，漢，福建浦城，在職研究生，工程師，研究方向：電力生產(chǎn)運(yùn)行.