智能技术在电网输变电检修中的应用

游世宇（国网四川省电力公司检修公司，四川成都610000）

智能技术在电网输变电检修中的应用

游世宇（国网四川省电力公司检修公司，四川成都610000）

智能技术作为计算机技术的一个重要分支，目前已经广泛应用于社会生产的各个领域，其中在电力系统的发、变、输、配各个环节都得到了很好的应用实践，有效的提高了电力系统运行运行管理水平，推动了电力系统的进一步发展。在下面这篇文章里，我们将着重对智能技术在电网输变电检修工作中的应用情况进行深入探讨。

智能技术；输变电检修；状态监测；专家系统

前言

随着电网规模的不断扩大，各行各业用户对于供电安全性、可靠性提出了更高的要求。为了更好的提高电力系统运行管理水平，大量引进了智能技术，使整个电力系统逐渐向智能电网发展。同时国家对于智能电网的建设给予了高度的重视，目标在2016～2020年间，全面建成统一的坚强智能电网，技术和装备水平达到国际先进水平。在电网运行维护过程中普及智能技术，将会使电力系统中各个工作环节都发生巨大的变化，其中为了更好的完成检修工作，逐渐发展出了输变电设备状态评估及诊断专家系统、检修计划智能编排系统等。在下面文章里，我们将逐一对这些技术进行分析。［1］

1 智能输变电设备状态评估诊断专家系统

输变电设备作为电力系统中重要的组成部分，其运行状况、健康水平直接影响着整个电力系统运行的安全稳定，所以不断提高其运行、检修、维护水平有着积极的意义，随着智能电网建设工作的不断推进，以在线监测及智能组件广泛应用为基础，建立了智能输变电设备状态评估诊断专家系统，通过应用这一系统，能够在输变电设备运行、维护、管理过程中实现信息化、智能化。我们可以简单的将专家系统理解为是一组或一个能在某个特定领域内以专家的经验和知识水平去解决困难问题的计算机程序，图1为智能输变电设备状态评估诊断专家系统整体结构示意图。

图1 智能输变电设备状态评估诊断专家系统整体结构示意图

通过对图1的分析，我们可以了解到这一系统能够对变压器、GIS、有载开关及输电线路设备实现在线监测、评估、诊断。下面我们以变压器及输电线路为例对其具体的实现进行简单分析：

1.1 变压器状态评估

变压器作为输变电系统中最为重要的设备，其健康状况直接影响着整个输变电系统的运行安全及稳定，传统的定期检修方式已经无法更好的满足变压器安全稳定运行要求，所以通过在线监测，并对变压器状态进行评估就显得非常有意义。

在具体的评估过程中我们发现对变压器状态的界定非常困难，这是因为某一个变压器运行状态往往是在多个因素共同作用下产生的结果，而且其中每一个因素对变压器状态造成的影响又具有不确定性。所以在状态评估功能的设计过程中需要应用到模糊数学这一方法。在具体的评估过程中我们可以将变压器运行状态分为正常状态、注意状态、异常状态、严重状态四个等级，不同的等级代表变压器不同的运行状态及需要采取的不同应对措施，其中良好代表故障发生可能性很低，设备运行正常，可适当延长检修周期；一般或注意则代表变压器可能存在故障隐患，需要对其进行跟踪监测；严重则代表变压器存在故障，应立即停运对其进行检修。下面我们简单了解下目前状态评估过程中主要应用的一种基于可拓理论的状态评估算法。可拓理论是从定性和定量两个角度去分析和解决问题，图2为状态综合评估指标体系。

图2 电力变压器状态综合评估指标体系

对图2进行分析，我们可以了解到变压器运行状态具有不同的数量级和量纲，所以在进行比较前要首先对其进行归一化处理。基于可拓理论的变压器状态评估算法，通过对变压器状态定性指标及定量指标进行综合评估，得到的评估结果可作为变压器状态检修的重要决策依据。［2］

1.2 变压器故障诊断

为了更好的保证变压器运行状态，除了进行状态评估外，还应对变压器故障进行诊断，故障诊断是电网智能化及状态检修发展的必然要求，同时也是进一步提高电力系统安全稳定性的必要手段。在以往的故障诊断过程中，主要是以变压器油中溶解气体的在线监测为基础进行故障诊断，但是实践证明这种诊断算法存在很大的局限性。随着在线监测及智能组件的应用，提出了基于在线监测、故障模式分析的故障诊断方法。通过故障模式分析，可以明确变压器可能发生的故障及可能导致故障的相关因素信息，从而为进一步的故障诊断奠定基础。

变压器状态量指的是能够准确代表变压器或其附件健康状态的各类信息，这些信息可以直接通过在线监测系统获取。但这些状态量不具有单一性，导致在反映变压器某方面健康状况时，需要应用到不同的状态量或者状态量组合，且反映的还只是某些层面不同程度的健康状况。各个故障模式状态量的选取是否恰当会直接影响诊断效果，所以在故障诊断功能设计过程中要合理的选择状态量。在这里我们结合可以从在线监测系统获取的状态量信息对变压器的状态量进行划分，得出如表1的变压器故障综合诊断指标体系。

表1

表1中故障模式及状态特征参量具有对应关系，在此基础上，结合单个状态特征参量的诊断结果及原因指向机率，再对在线监测得到的多个状态量进行综合，我们可以得到一个可代表故障模式的诊断参数，即故障模式的劣化度。在故障诊断过程中，通过比较各个故障模式下劣化度大小，可以准确的诊断出发生可能性最高的一种或多种故障模式。

1.3 输电线路状态监测

在输变电系统中，由于输电线路地域跨度大、辐射范围广，导致巡检、维护工作的劳动强度大、效率低。为了实时的掌握输电线路健康运行状况，通过在输电线路运行过程中对线路弧垂进行状态监测，能够及时了解线路的对地距离及松紧程度，为输电线路检修维护提供决策依据。目前应用广泛的是基于图像摄影的输电线路状态监测方法，通过利用数字图像处理技术，对现场采集系统上传的输电线路照片进行分析，根据图片中输电线弧垂最低点及其特征量信息，对输电线路的弧垂对地距离进行精确计算。当超过设定值时，发出报警，由运维人员及时进行检修维护［3］。

2 输变电设备停电检修计划智能编排系统

随着电网的不断扩大，设备种类、数量都在不断增加，在这种情况下，设备停电检修计划的编排就变的非常困难。在利用计算机进行计划编排过程中，我们发现检修计划安全是一个具体多目标、多约束特点的优化问题，其目标主要两个，分别是经济优化及管理优化；而约束条件则分为系统安全运行约束、检修管理约束及检修项目间的协调约束。

随着智能技术的发展，目前在检修计划编排过程中，主要是先通过从生产MIS系统、输网GIS系统、SCADA系统中提取与检修相关且具有拓扑关系的设备元数据，再通过编排系统内设的各种拓扑逻辑模型，结合不同设备检修特点及相关约束条件，最终实现检修计划的自动编排，图3为计划编排系统的结构示意图。

输变电设备检修安排工作主要具有维数大、离散性及非线性等这几个特点，所以在系统设计过程中对于优化算法的选择最为关键，目前应用较多的算法包括遗传算法、蚂蚁算法，这两种算法都属于人工智能技术的研究范畴。通过应用检修计划智能编排系统，即方便了检修计划的编排，又提高了编制效率和准确度，保证了检修工作的合理开展，同时还最大限度的避免了停电和减少了检修工作量。［4］

图3 系统结构图

3 结束语

随着智能组件在电力系统的大量应用，逐步推动了电力系统运行管理的智能化，在提高供电安全、稳定性的同时，也有效的提高了电网的运行管理水平。在上面文章里，我们只是对智能技术在输变电检修工作中的应用情况进行了简单分析，了解了输变电设备状态监视、故障评估诊断系统及检修计划智能编排。除此之外，在检修工作中，智能技术还广泛应用于检修项目脆弱性分析、检修资产管理、检修成本估算等多项工作中，有效的提高了检修工作的效率、质量。

［1］黄立新.智能电网条件下输电检修优化模式与实施方案研究.华北电力大学，2013：9～15.

［2］王少华，胡文堂，梅冰笑，董建洋，童杭伟.浙江电网输变电设备智能化及状态检修体系.高压电器，2013（04）：8～12.

［3］马 刚.输变电设备在线状态分析与智能诊断系统的研究.华北电力大学，2013：70～80.

［4］张继勋.智能化变电设备检修初探.科技信息，2014（09）：214.

TM76

A

2095-2066（2016）29-0075-02

2016-10-2

游世宇（1984-），男，工程师，硕士研究生，主要从事500kV电气设备状态检修管理及安全管理工作。