輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控關(guān)鍵技術(shù)及運用研究

摘要：輸變電設(shè)備運行是否穩(wěn)定、可靠，直接決定了電網(wǎng)運行質(zhì)量。隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴大以及社會對電力資源需求提升，保障輸變電設(shè)備運行質(zhì)量十分必要。輸變電設(shè)備作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，具有數(shù)量多、種類多等特點，這就必須采用可視化智能管控技術(shù)作為支撐，搭建在線、實時、可視化管控平臺，實時掌握輸變電設(shè)備的運行狀態(tài)，提高對風(fēng)險事故的反應(yīng)速度。對此，通過分析輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控的關(guān)鍵技術(shù)，提出輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控平臺設(shè)計方案，并分析該平臺的應(yīng)用范圍和功能特性，旨在加強輸變電設(shè)備的可視化監(jiān)控質(zhì)量，確保輸變電設(shè)備可靠運行。

關(guān)鍵詞：輸變電設(shè)備電網(wǎng)運行質(zhì)量可視化智能管控

ResearchonKeyTechnologiesandApplicationsofVisualizationandIntelligentControlofPowerTransmissionandTransformationEquipmentStatus

YUANHuihaiNINGZiyang

StateGridHulinPowerSupplyBranch，Hulin，HeilongjiangProvince，158400China

Abstract：Thestabilityandreliabilityofpowertransmissionandtransformationequipmentdirectlydeterminethequalityofpowergridoperation.Withthecontinuousexpansionofpowergridconstructionscaleandtheincreasingdemandforpowerresourcesinsociety，itisnecessarytoensurethequalityofoperationoftransmissionandtransformationequipment.Asanimportantpartofthepowersystem，powertransmissionandtransformationequipmenthasthecharacteristicsoflargequantityandvariety.Therefore，itisnecessarytousevisualintelligentcontroltechnologyassupportto buildanonline，real-time，andvisualcontrolplatform，grasptheoperatingstatusofpowertransmissionandtransformationequipmentinrealtime，andimprovetheresponsespeedtoriskaccidents.Inthisregard，byanalyzingthekeytechnologiesofintelligentcontrolforvisualizingthestatusofpowertransmissionandtransformationequipment，itproposesadesignschemefortheintelligentcontrolplatformforvisualizingthestatusofpowertransmissionandtransformationequipment，andanalyzestheapplicationscopeandfunctionalcharacteristicsoftheplatform，aimingtostrengthenthevisualmonitoringqualityofpowertransmissionandtransformationequipmentandensureitsreliableoperation.

KeyWords：Powertransmissionandtransformationequipment;Powergridoperationquality;Visualization;Intelligentcontrol

隨著我國電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，輸變電設(shè)備投入數(shù)量也在持續(xù)增加，導(dǎo)致輸變電設(shè)備故障問題頻繁發(fā)生。再加上近些年極端天氣發(fā)生頻率較高，大風(fēng)、雷電、暴雨暴雪等天氣對輸變電設(shè)備安全平穩(wěn)運行帶來極大影響。在此背景下，電力企業(yè)亟待提升輸變電設(shè)備運行管理水平。近些年，電力企業(yè)針對加強輸變電設(shè)備管理持續(xù)加大投入，如建立在線檢修系統(tǒng)、建立無人值守變電站等，但在設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控方面還有待進一步加強。本文借助傳感技術(shù)、可視化技術(shù)、無線通信技術(shù)等搭建輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控系統(tǒng)，從而提升輸變電設(shè)備管控質(zhì)量。

1輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控關(guān)鍵技術(shù)

1.1傳感器技術(shù)

作為可視化管控體系的基礎(chǔ)技術(shù)，傳感技術(shù)負責(zé)采集輸變電設(shè)備運行信息，如溫度傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、溫濕度傳感器等，可實時采集對應(yīng)輸變電設(shè)備的運行參數(shù)，精準感知輸變電設(shè)備運行狀態(tài)。通過實時監(jiān)測輸變電設(shè)備運行數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析、處理、應(yīng)用提供信息基礎(chǔ)。傳感器的不同種類、不同類型，其適用范圍、功能特性也存在差異，應(yīng)根據(jù)實際情況、狀態(tài)監(jiān)測需求科學(xué)應(yīng)用。例如：輸變電設(shè)備頻發(fā)生電氣故障，因此可集中布設(shè)電流傳感器和電壓傳感器，根據(jù)數(shù)據(jù)實時變化判斷是否存在隱藏隱患[1]。

1.2數(shù)據(jù)通信技術(shù)

高效的信息通信通道有助于及時傳遞輸變電設(shè)備狀態(tài)信息，這就需要同時保證通信系統(tǒng)可快速、精準的完成數(shù)據(jù)傳輸，保證數(shù)據(jù)傳遞的實時性，同時具備原始數(shù)據(jù)信息的初步整理、預(yù)處理能力。有效將傳感器采集的數(shù)據(jù)信息傳遞到控制中心。數(shù)據(jù)通信采用有線通信、無線通信相結(jié)合的方法，靈活應(yīng)用以太網(wǎng)、無線射頻、光纖通信等通信技術(shù)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴⑿市浴?/p>

1.3數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)

大量采集的輸變電設(shè)備運行參數(shù)需要對其深度分析、處理，從中找出有價值的信息。數(shù)據(jù)分析與處理技術(shù)包括數(shù)據(jù)的清洗、融合、特征提取、模式識別等諸多環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)清洗用于清除數(shù)據(jù)中的異常值、噪聲，保障原始數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)融合可將異構(gòu)數(shù)據(jù)進行整合，并形成更全面的信息。特征提取可以從原始數(shù)據(jù)當中提取出反映輸變電設(shè)備關(guān)鍵特征的數(shù)據(jù)。模式識別借助深度學(xué)習(xí)、機器學(xué)習(xí)等算法，識別設(shè)備狀態(tài)，并對其分類，實現(xiàn)輸變電設(shè)備運行狀態(tài)的診斷、預(yù)測。

1.4智能診斷技術(shù)

根據(jù)輸變電設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析、處理結(jié)果，借助智能診斷技術(shù)對輸變電設(shè)備運行狀態(tài)進行評估、診斷。該技術(shù)借助先進的模型與算法，整合了專家建議以及歷史數(shù)據(jù)信息進行設(shè)備運行狀態(tài)分析判斷。從中找出輸變電設(shè)備的潛在故障、異常運行情況，發(fā)出預(yù)警以及針對性提供處理建議。此外，智能診斷技術(shù)還可以深度分析輸變電設(shè)備故障產(chǎn)生原因，為后續(xù)開展輸變電設(shè)備運維決策提供信息支持。

1.5可視化技術(shù)

可視化技術(shù)可以將輸變電設(shè)備運行狀態(tài)直觀的呈現(xiàn)在用戶面前，所呈現(xiàn)內(nèi)容包括輸變電設(shè)備的運行狀態(tài)、故障信息、實時運行數(shù)據(jù)等，呈現(xiàn)方式包括視頻、圖像、圖表等形式，幫助用戶快速地掌握輸變電設(shè)備運行狀態(tài)以及狀態(tài)變化走勢?？梢暬夹g(shù)除了能夠幫助用戶感知、了解輸變電設(shè)備運行狀態(tài)，還可以輔助用戶進行輸變電設(shè)備管理決策。目前，常見的可視化技術(shù)分為二維可視化、三維可視化、虛擬呈現(xiàn)等方式，可根據(jù)輸變電設(shè)備管控需求以及應(yīng)用場景特點進行選擇。

2可視化智能管控平臺設(shè)計方案

2.1平臺架構(gòu)

搭建全景、實時、多維、智能化的輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化管控平臺，讓多類型、不同形態(tài)的輸變電設(shè)備實時處于監(jiān)控狀態(tài)下，及時掌握輸變電設(shè)備運行風(fēng)險，提高突發(fā)風(fēng)險事故的反應(yīng)速度、應(yīng)急能力。滿足“生產(chǎn)管理精益化、設(shè)備管理狀態(tài)化”要求。

本文提出的輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控平臺架構(gòu)如圖1所示。平臺可實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行融合，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析輸變電設(shè)備運行參數(shù)、運行狀態(tài)，為用戶提供更加直觀的輸變電設(shè)備運行數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)輸變電設(shè)備全壽命周期管理模式，采用站內(nèi)實景、三維GIS、移動互聯(lián)、增強現(xiàn)實等方式進行可視化展示[2]。

2.2系統(tǒng)設(shè)置

2.2.1全網(wǎng)信息總覽

整個管控平臺界面可直接呈現(xiàn)輸變電設(shè)備運行狀態(tài)信息，并且分為多種信息呈現(xiàn)方式，包括視頻、圖像、統(tǒng)計圖等方式，展示輸變電設(shè)備整體規(guī)模以及當前運行狀態(tài)，同時在三維實景平臺、GIS地圖對輸變電設(shè)備定位，并呈現(xiàn)輸變電設(shè)備可能存在的風(fēng)險。

2.2.2設(shè)備狀態(tài)運行信息

展示輸變電設(shè)備實時運行信息，包括分析結(jié)果、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等。系統(tǒng)接入變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)，展示變電站內(nèi)部各類電氣設(shè)備信息數(shù)據(jù)。對在線監(jiān)測技術(shù)集成，展示被監(jiān)測輸變電設(shè)備運行狀態(tài)信息，并與系統(tǒng)設(shè)定的標準閾值實時對比，一旦超過標準參數(shù)，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報[3]。

2.2.3設(shè)備全壽命跟蹤

采用移動掃碼等技術(shù)，對重點輸變電設(shè)備跟蹤關(guān)注，實現(xiàn)重點輸變電設(shè)備全壽命跟蹤。全壽命周期以輸變電設(shè)備使用時間軸為核心，從輸變電設(shè)備開始投入運營到最終報廢的整個階段，對其故障、缺陷、警報、檢修、評價等所有事件進行匯總，并統(tǒng)一存儲到數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)同類設(shè)備運維管理提供信息支持。

2.2.4風(fēng)險掃描與預(yù)警

管控平臺定期對輸變電設(shè)備運行狀態(tài)進行掃描，特別是系統(tǒng)中的薄弱部位，要提高掃描頻率，實時發(fā)布隱患信息。提醒輸變電設(shè)備運維技術(shù)部門時刻注意并解決故障問題，保證電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

2.2.5分析與輔助決策

針對輸變電設(shè)備實時采集信息數(shù)據(jù)，并結(jié)合輸變電設(shè)備的以往故障、缺陷等信息，對其作出綜合評價，針對高風(fēng)險輸變電設(shè)備以及電力系統(tǒng)運行提出建議。

2.2.6隱患與劣化設(shè)備

根據(jù)輔助決策系統(tǒng)提供的最終評價結(jié)果，實時對存在隱患的設(shè)備進行掃描，發(fā)出警報信息，提醒管理人員時刻關(guān)注隱患設(shè)備的劣化過程，并根據(jù)所采集的信息給予用戶隱患設(shè)備狀態(tài)參數(shù)。針對易老化輸變電設(shè)備，對設(shè)備老化部件運行參數(shù)進行診斷分析，判斷老化部件的老化程度以及使用壽命。一旦輸變電設(shè)備劣化達到一定程度，系統(tǒng)會自動發(fā)布警報信息。

2.2.7缺陷分析統(tǒng)計

所有的輸變電設(shè)備缺陷信息、維修信息都在數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一存儲，通過智能查詢窗口可快速查詢輸變電設(shè)備缺陷信息。通過對缺陷進行分析統(tǒng)計，獲取設(shè)備運行產(chǎn)生缺陷的概率，整理相同類別缺陷的發(fā)展規(guī)律，為后續(xù)開展運維管理工作提供參考信息。統(tǒng)計各類設(shè)備的缺陷問題發(fā)生概率，根據(jù)缺陷危急程度進行等級劃分，制訂輸變電設(shè)備及其部件維修與采購計劃[4]。

2.2.8移動端擴展

為了實現(xiàn)對輸變電設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測，除了要配置PC終端，也要建立移動終端。移動終端可顯示輸變電設(shè)備的基本信息、運行狀態(tài)，同時具備與PC端實時交互、輔助決策、信息查詢、信息提醒、掃碼識別等功能，充分發(fā)揮移動端實時、便捷的管理優(yōu)勢。

3平臺的應(yīng)用與功能特性

3.1電網(wǎng)運行監(jiān)控

管控平臺實時對輸變電設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)控，電網(wǎng)調(diào)度人員可第一時間掌握電網(wǎng)運行情況，包括每個節(jié)點的電流、電壓、功率等各項參數(shù)，同時可以第一時間掌握輸變電設(shè)備運行溫度、電流、電壓、振動等狀態(tài)。在各類實時信息不斷更新作用下，調(diào)度人員可及時掌握電網(wǎng)運行存在的異常情況，包括短路、過載、設(shè)備超溫等，對既有問題快速作出反應(yīng)，采取有關(guān)措施進行處理和調(diào)整，保障電網(wǎng)運行平穩(wěn)性、可靠性。再者，管控平臺可提供可視化功能，可進一步讓調(diào)度人員掌握電網(wǎng)具體運行情況，便于作出更科學(xué)的決策[5]。

3.2設(shè)備維護管理

管控平臺的主要功能就是監(jiān)控輸變電設(shè)備實時運行狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)采集的輸變電設(shè)備運行信息，運維管理人員可制訂更加科學(xué)、精準的運維管理計劃，避免過去事后維護模式中過度維護、維護不足等問題。通過長期監(jiān)測輸變電設(shè)備運行狀態(tài)，可找出輸變電設(shè)備運行中的異常數(shù)據(jù)信息，提前采取預(yù)防、排障策略，讓輸變電設(shè)備使用壽命得以延長，提升輸變電設(shè)備運行可靠性[6]。再加上可視化管控平臺可更直觀的觀察輸變電設(shè)備運行狀態(tài)，結(jié)合以往的維護記錄，采取更具針對性的維護管理辦法。

3.3故障預(yù)警與處理

可視化管控平臺核心功能之一就是提前預(yù)警輸變電設(shè)備故障。一旦輸變電設(shè)備運行中出現(xiàn)異常狀態(tài)后，系統(tǒng)會自動發(fā)出預(yù)警信號，提醒運維管理人員注意輸變電設(shè)備運行情況。根據(jù)管控平臺提示信息，運維管理人員可快速對故障輸變電設(shè)備進行定位，及時采取故障處理措施，避免隱患進一步演變?yōu)轱L(fēng)險事故。在發(fā)生故障問題后，通過可視化呈現(xiàn)方式，幫助運維管理人員快速掌握故障性質(zhì)、范圍、影響程度，輔助制定維修方案。此外，管控平臺還可以對故障過程進行記錄，標明故障處理情況，為后續(xù)故障分析、方案改進提供依據(jù)。

4結(jié)語

綜上所述，針對輸變電設(shè)備數(shù)量多、種類雜、管控難度大等情況，借助傳感技術(shù)、通信技術(shù)、智能診斷技術(shù)、可視化技術(shù)等，搭建輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控平臺，對輸變電設(shè)備運行狀態(tài)實時監(jiān)控、分析、處理、存儲，做到及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決問題?？傊?，輸變電設(shè)備狀態(tài)可視化智能管控技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，極大地提高了電網(wǎng)運行的安全性和可靠性，降低了運維成本，提高了工作效率。隨著智能電網(wǎng)的不斷發(fā)展，這項技術(shù)將在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣，為電力行業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻。

參考文獻

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