电力系统变电一次设备状态检修技术分析

张辉 谈明 林跃敏 张旭峰

摘 要：电力系统变电站是国家电网重要部分，随着智能信息化的到来，电力系统设备状态监控成为不容小觑的问题。本文首先介绍了设备运行时的生命周期，故障类型，然后介绍了目前比较常用设备状态检修技术，包括设备的故障检测和状态预测两方面，可以使用机器学习，人工智能的方法代替传统的方法，最后对智能变电的应用方向进行了阐述。

关键词：电力系统；状态检修技术；智能变电

0 引言

变电站主要包括两种类型的设备：一级设备和二级设备，一级设备包括变压器，互感器和断路器；二级设备包括显示，通信，保护和控制设备。目前，变电站正逐渐实现数字化和信息化交互式发展，变电站的设备功能齐全，可以智能实现数据信息的采集，设备的智能监控，是一种集成设备。变压器逐渐具备智能功能，不仅占用少量的空间，还使用金属氧化物避雷器保护变压器免受冲击。目前变电一次设备状态检修技术包括故障修复策略（BRS）和预防性维护策略（PMS）。基于条件的维护策略是指在设备的操作时间内定义技术系统上的修复操作类型，修复策略类型主要监控设备故障频率，设备状态对其有重要影响。

本文就电力系统中变电一次故障检修技术进行了分析，文章分为三个模块，第一简单介绍了变电站设备运行生命周期，并对每个生命周期阶段的故障类型进行了详细介绍，第二介绍了传统的设备状态检修技术和目前比较流行的状态检修技术，最后对智能变电的应用进行了详细阐述。

1 设备状态检修技术基本状况

一般情况下，设备在运行时根据其运行寿命划分为以下三个阶段：早期故障，寿命故障和退化故障。第一阶段故障中，即早期失效阶段，主要在生产，安装和调试阶段出现的故障；第二阶段，即有用的寿命失效阶段，主要是隨机缺陷故障；第三阶段，即退化失败阶段，主要是因为设备老化出现的故障。设备运行寿命三阶段详见图一。

设备状态检修技术允许在最佳时刻进行修复，主要原因包括两方面，最佳时间进行设备状态检修可以有效地防止设备突然停机造成不好的影响；一般来说设备状态维修需要在合理的经济状况下进行修复，设备检修前进行可靠性计算可以将有限的财务资源用于大多数比较关键的设备。

2 变电一次设备状态检修技术分析

随着智能化发展，变电一次设备检修技术也需要不断更新，基本实现智能化检修，也就是实现高压设备的数字测量，网络控制，状态可视化，功能集成，信息交互。关键技术包括先进的传感器技术，基于状态的监测技术和智能组件技术。通过内部或外部监测传感器，基于状态的监测技术可以实现重要的主要设备的状态监测和可视化，如变压器，开关设备，避雷器等。

智能化一次设备检修的实现应适当采用以下方式：“初级设备+传感器+智能组件”。智能组件是智能电子设备（IED）的灵活配置，其中包括智能终端，合并单元，基于状态监测的IED等。在未来的设备检修技术上，变电一次设备将发展为集成一体的设备，更加便捷进行设备检修。

变电设备一次检修需要技术人员拥有相当高的技术水平，检修的种类主要包括定期检修，离线检修和在线检修。其中定期检修主要是设备运行一段时间，在固定的时间段内对设备进行停运，定期的对设备进行维修；离线检修主要是借助一些外来设备进行检修，检修技术设备主要包括超声波检测技术，红外成像仪设备等；在线检修主要是借助上位机系统对设备进行检修，上位机系统主要包括信息收集系统，信息管理系统等。

变电一次设备检修目前比较常用的方法比较多，可以使用机器学习相关算法进行智能诊断，传统基本的检修方法包括噪声诊断，振动诊断，射线诊断等。在数据量小的情况下可以使用机器学习方法进行诊断，例如支持向量机，加速度包络，K均值，高斯混合模型等方法。故障诊断之后还需要对设备的状态进行预测，预测的方法同样很多，例如高斯过程回归状态预测、卡尔曼滤波、神经网络状态预测等各种方法。

不管使用何种方法进行故障检测或状态预测，都需要收集相关的数据，对数据进行预处理至关重要，选择合适经济有效的方法是对技术人员的一个要求。

3 电力系统智能变电主要应用

智能变电作为智能电网的重要组成部分，其应用比较广泛，可实现智能报警与分析，综合故障分析，状态维护，源端维护等功能，实现智能变电站的高效运维。下面从综合信息平台、序列控制、智能报警与状态分析、源端维护等方面介绍智能变电主要应用方向。

3.1综合信息平台

综合信息平台主要功能在于收集监测各种数据，主要是从站层网络中进行数据采集和监控，故障状态记录，是一个数据库平台，为变电故障检测和状态预测提供强有力的数据。一般情况下，综合信息平台和服务器之间不会安装防火墙，因此信息安全问题必须慎重考虑。最近，为了维护智能变电站的安全问题，目前将变电站进行区域划分，一般分为两个区域，一个区域主要任务在于存储故障状态检测的评估结果等信息，另一个区域主要存储状态检测收集到的原始数据。

3.2 序列控制

序列控制是电力系统重要的程序，主要基于变电站运行命令控制设备自动执行相应的操作指令。执行每个操作指令之前，都会自动检查相应的逻辑是否合理，发生错误逻辑时，可以中断和紧急停止设备运行，同时支持多序列和多个托架的控制和操作的组合。一般来说，序列控制系统和视频操作系统是紧密相连的，运行设备时，自动控制系统可以通过控制视频系统实时的获取图像信息，进而通过模式识别技术监控设备目前的状态信息，实现了设备状态的交互。

3.3 智能报警与综合分析

通过建立变电一次故障检修数学模型，可以实现设备故障状态下报警和信息过滤。实时监控分析变电设备的运行状态，记录故障数据，生成相应的故障报告，通过建立逻辑推理模型，实现智能报警功能，并将设备的序列数据通过上位机软件直观的显示报告检测结果。

3.4 源端维护

根据DL/T860国家标准，源端维护技术至关重要，主要作用在于保持了变电站与调度中心之间数据模型的一致性，调度中心结合信息平台，可以实现在线远程维护，并且通过信息平台可以可视化显示基本的图形和相应的模块信息。

3.5基于状态的维护

随着目前技术的智能化，变电站设备维护打破了传统的“定期维护”设备方式，现在可以通过在线监测技术实现实时的智能状态维护方式，这样不仅仅可以实时监控设备的生命周期，对故障设备及时进行维修，而且降低了人力成本，增加了社会效益。

4 总结

随着智能信息化的到来，电力系统设备状态监控成为不容小觑的问题，本文就电力系统中变电一次故障检修技术进行了分析，主要分为三个模块，首先介绍了变电站设备运行生命周期主要划分为三个阶段，并对每个阶段的故障类型进行了详细介绍，接着介绍了传统的设备状态检修技术和目前比较流行的状态检修技术，最后对智能变电的应用进行了详细阐述，全面实现设备检测智能化成为一种趋势。

参考文献

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