输变电设备在线状态分析与智能诊断系统的研究

赵书航++董冰

摘 要：本文介绍了常见输变电故障，强调了故障的发生，对电力系统运行稳定性与安全性的不良影响。重点从设计与实现两个角度，对输变电设备在线状态分析以及智能诊断系统进行了研究，并通过实验的方法，验证了系统功能。

关键词：输变电设备；状态；智能诊断；系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.115

0 前言

输变电设备是电力系统的主要组成部分，其运行效率与效果，在很大程度上影响着电力系统整体的稳定性。在实际使用过程中，受大量因素的影响与作用，输变电设备很容易出现故障，传统的故障排查方法，效率低、效果差。本文基于计算机以及智能化技术，建立了输变电设备在线状态分析与智能诊断系统，为故障诊断效率的提高提供了保证。

1 输变电设备故障

电力系统输变电设备，由变压器以及输电线路等构成，故障类型同样包括很多种，如元器件破裂、卡死、破损等，都属于常见的故障类型[1]。设备故障发生后，电力系统的运行会受到阻碍，电力用户的正常用电，同样会受到影响，及时诊断故障，并将其及时解决，是减轻故障负面影响的关键，对于电力领域及电力用户而言，都极其重要。

常规输变电设备状态监测以及故障诊断方法，以人工排查方法为主，效率低，且容易存在漏洞，导致部分故障扩大化，造成更大的损失[2]。在信息化与智能化技术水平不断提升的今天，建立输变电设备在线状态分析与智能诊断系统，开始成为了电力领域关注的重点，对系统加以设计，对于电网运行稳定性与安全性的提升，具有重要价值。

2 输变电设备在线状态分析与智能诊断系统的设计与实现

2.1 输变电设备在线状态分析与智能诊断系统的设计

（1）系统框架。系统共由三大模块构成，分别为数据采集模块、业务集成模块以及客户端[3]：1）数据采集模块：功能在于实时采集输变电设备信息，通过在线监测的方法，对设备运行的实时状态进行评估，结合当日气象资料，分析设备产生故障的几率。该模块同样支持对数据的存储，工作人员可在需要时，从系统中调取以往设备信息。2）业务集成模块：包括设备故障范例模块、故障识别模块、故障诊断模块以及系统维护管理模块等。设备故障范例模块功能在于为故障的诊断提供以往经验作为依据，以提高故障的诊断与识别效率，在系统中占据着重要地位。3）客户端：相关工作人员，可通过客户端，实现对输变电设备的实时监控，在发现故障时，及时处理，提高电力系统运行的稳定性。

（2）在线状态分析与智能诊断功能设计。1）综合诊断：通过PMS系统，调度SCADAA等系统，获得设备实时监测数据，结合历史数据以及当日气象情况，对系统运行状态进行综合诊断。2）在线监测：对变压器油色谱、变压器铁芯、绝缘子污秽、杆塔倾斜情况以及电网负荷情况进行实时监测。3）风险扫描：结合故障范例模块的功能，对故障危险点进行扫描，在发现存在状态劣化、变压器重载等问题时，立即报警。4）数据挖掘：在不断总结经验的基础上，对系统中所累积的数据进行综合性的分析，找到数据之间的关联与规律，提高故障诊断的准确率。5）电网可视化：基于GIS平台，建立虚拟电网，实现电网的可视化。6）系统维护：工作人员在固定时间内对系统进行维护，同时，设置系统权限，提高系统中数据的安全性。

2.2 输变电设备在线状态分析与智能诊断系统的实现

（1）系统实现方案。常规的系统实现方案，以客户机/服务器体系为主，在数据共享等方面，存在一定的功能缺陷。本系统基于J2EE四层体系结构，采用构件构架技术，为系统的实现奠定了基础。

（2）系统的实现方法。在应用J2EE四层体系结构的基础上，基于EJB，对系统的构件进行了开发。EJB属于编程模式的一种，访问控制以及事务处理编程难度小，能够根据“部署描述信息”文件中的声明，将服务自动应用到Enterprise Bcan中。BJB简化了分布式对象的开发、部署以及访问过程，可以采用任何分布式网络协议使服务器得以运行，能够有效降低系统的维护成本，提高电力领域的经济效益。

3 系统功能验证

3.1 系统功能验证步骤

以变压器故障诊断为例，对系统的应用效果进行了验证：（1）将变压器状态分为不同种类型，并采用不同编号代表。S1代表正常、S2代表低能放电、S3代表高能放电、S4代表局部放电等。（2）接入在线检测以及智能诊断系统，同時接入油色谱在线监测系统，开始收集待检测变压器的数据。（3）将温度以及湿度等与环境有关的数据导入到系统中。（4）建立数据库，并与故障范例做对比：设变压器当前运行状态函数为f1（x），将f1（x）与系统中故障范例做对比，如与范例不符合，则代表当前变压器状态正常，不存在故障。如f1（x）存在故障，则需将函数在此设置为f2（x），并根据故障类型，对该函数进行分型，电性故障为f3（x），热性故障为f4（x），电性故障包括局部放电与其他放电，热性故障包括中低温过热与高温过热，在具体分型后，便可最终诊断出故障的具体类型。（5）分析故障诊断结果。

3.2 系统功能验证结果

通过验证发现，该变压器存在严重的高温过热问题，实际人工检查发现，诊断结果与变压器故障完全一致，表明，采用输变电设备在线状态分析与智能诊断系统，对输变电设备故障进行诊断，准确度较高，具有较高的应用价值。

4 结论

电力系统应将智能化技术应用到输变电设备故障诊断中，通过在线状态监测以及智能故障诊断的方法，提高故障诊断准确度，降低大型故障的发生几率，提高系统运行的稳定性与安全性。

参考文献：

[1]王德文，阎春雨，毕建刚，袁帅.变电设备在线监测系统中IEC 61850的一致性测试[J].电力系统自动化，2013（02）：79-85.

[2]宿志一.雾霾天气对输变电设备外绝缘的影响[J].电网技术，2013（08）：2284-2290.

[3]宋亚奇，周国亮，朱永利，李莉，王刘旺，王德文.云平台下输变电设备状态监测大数据存储优化与并行处理[J].中国电机工程学报，2015（02）：255-267.endprint