基于流程自动化技术的变压器油色谱状态在线监测研究

欧晓妹 曾庆辉 唐琪 李兰茵

摘要：根据变压器油色谱在线监测现状，介绍了流程自动化技术的具体功能及关键点，阐述了主变油色谱流程自动化技术的应用要点，包括操作流程、监盘规则、自动监盘等。将流程自动化技术创新应用到变压器油色谱状态在线监测中，能降低人工监盘工作量，减少人工出错率。

关键词：状态监测;变压器油色谱;流程自动化;监盘规则;自动监盘

0 引言

目前设备状态在线监测系统在电力系统中得到了大量应用，通过安装在设备上的各类监测仪表，对设备进行连续自动监测并上传数据至接收终端，不同系统采集的数据需要人工进行跨系统分析对比。其中，变压器油色谱在线监测系统被广泛应用于电网中，通过在主变安装油色谱在线监测装置，定时采样、分析数据，并将数据实时传送到后台进行综合诊断分析[1]。目前，广东佛山供电局设备状态监测系统涉及公司生产监控指挥中心系统、EMS系统及其他监测系统，主变油色谱数据主要传送到公司生产监控指挥中心。据统计，目前在线监测设备总数达2 400台，人工监测次数达7 258次，监测数据纷繁多样，工作流程繁复。在进行系统切换、设备监测、数据分析的过程中，需要耗费大量的人力成本，且容易出现人为错漏。因此，本文通过分解主变油色谱状态监测的详细工作步骤，开发基于流程自动化技术的设备状态监测应用模块，并以此作为虚拟劳动力，根据预先设置的程序与现有设备状态监测系统进行交互并完成设定的任务，实现主变油色谱状态监测系统中上千个监测点的数据自动监测及采集分析，有效解决设备状态监测节点多、数据多、计算多的难题，提升设备监测效率和准确率，实现设备状态监测无人监控的目的。

1 流程自动化技术

流程自动化技术是通过软件界面自动化模拟技术来模拟操作流程，实现多软件界面、系统界面之间的数据访问和抓取、分析。流程自动化通常需要制定特定的业务场景，根据业务规则和流程，制定明确的操作规则及可被数字化的触发指令和输入。目前，国内用得较为成熟的是Uibot机器人Creator（有爱创造者），该开发工具包括录制模块、可视化开发、代码开发，提供可视化编程和源码编程，利用该工具可开发出符合业务需求的Uibot机器人Worker（有爱劳动者）。Worker作为运行程序，可制定计划任务定时运行，流程自动化应用模块在现有工作系统界面部署并进行自动化操作，保存运行记录、实时更新，并具备数据统计等功能。

流程自动化技术的关键点包括两个方面：一是信息提取与感知，数据从非结构化到结构化的处理、信息识别，数据格式转化、检索与整理;二是传输和沟通，自动通知与定期提醒，运营报告与协同管理。

2 主变油色谱流程自动化技术的应用

变压器油色谱状态在线监测全流程自动模块是基于Uibot Creator开发工具，根据油色谱在线监测人工监盘规则、操作流程进行开发。

2.1    操作流程

目前，广东佛山供电局变压器油色谱数据统一上传至生产监控中心。变压器油色谱、电抗器油色谱从取油样、色谱分析实现了全自动在线监测，并可按实际需求，设定采样周期对电气设备开展监测，能及时、连续追踪电气设备状态。通常重点关注设备油中的溶解气体含量，监测含量是否超标导致数据异常。其中，总烃、氢气限值为150 μL/L，500 kV级以上设备的乙炔限值为1 μL/L，35～220 kV设备的乙炔限值为5 μL/L。目前，该供电局由人工登录公司生产监控指挥中心，依次读取变电站、设备电压、设备名称、监测厂家、监测装置状态、监测时间、告警状态、甲烷（CH4）、氢气（H2）、乙炔（C2H2）、复合气体总量、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）信息。

2.2    监盘规则

在开发变压器油色谱状态在线监测流程自动化过程中，制定好操作步骤后，机器人判断规则制定为重中之重，机器人读取数据后，根据规则进行后台计算并输出结果，为监盘人员的复盘和故障诊断提供帮助。

判定规则主要参照油色谱试验规程并结合工作经验制定，输出信息包括“装置异常”“数据异常”2类。装置异常分为4种情况，分别为离线、全部组分数据为0、数据显示不全或乱码、数据更新异常（指连续2天数据相同且未显示离线、日期停留在2天以前且未显示离线）;数据异常分为3种情况，分别为含量超标（总烃：150 μL/L，H2：150 μL/L）、产气速率超标、数据突变。其中，相对产气速率大于10%/月=（当日气体量-1个月前气体量）/1个月前气体量，若1个月前气体量缺失，則取最近有效数据折算判断。数据突变指乙炔1天增长0.2 μL/L且超过10%或周增长超过0.5 μL/L或周增长率超过20%，或者氢气、总烃连续3天日增长率超过5%或周增长率超过30%。

当变压器内部发生故障时，会引起绝缘油、绝缘材料等的裂解，特征气体由此产生[2]。因此，监盘人员首先应判断甲烷（CH4）、氢气（H2）、乙炔（C2H2）等特征气体是否在正常数值范围内，如数据超标，再根据油色谱三比值法判断主变故障类型[3]。油色谱三比值法规则如表1所示。

2.3    自动监盘

变压器油色谱状态在线监测流程自动化有多种触发方式：本地触发、远程控制和定时触发。在工作日，值班人员可直接采取本地触发方式，在节假日，需要值班则可采取远程控制或定时触发，控制软件开展后台监测。油色谱流程化自动监盘界面如图1所示（采用源代码运行）。

3 结语

本文通过对流程自动化技术进行研究，并将其应用到变压器油色谱状态在线监测中，得出以下结论：

（1）将“非侵入”式流程自动化技术创新应用到设备状态监测中，根据预先设定的程序与现有用户系统进行交互并完成预期任务，通过7×24 h不间断数据监测、抓取和分析，实现主变油色谱在线监测模式自动化。

（2）本应用模块属于离线软件，安装应用便捷，具有较高的安全性，可以广泛应用于网省公司和各地市局设备在线监测业务中，极大地降低了人工监盘的劳动量，减少了人工出错率，提升了监盘的效率和准确率。

（3）该项目成果不仅适用于设备状态监测，还可推广应用至人力资源、财务管理等重复性高、逻辑确定的业务场景中，实现企业内部跨系统工作流程的自动化运转，切实提高生产和决策效率，具备广阔的应用推广前景。

[参考文献]

[1] 刘静，黄青丹.广州电网油色谱在线监测装置运行情况分析[J].广东电力，2013，26（8）：24-29.

[2] 白登文.变压器油色谱分析及故障判断[J].化学工程与装备，2019（6）：287-288.

[3] 李林发，文正其，邓世聪，等.基于模糊三比值法和案例匹配的变压器故障诊断方法研究[J].变压器，2015，52（12）：61-66.

收稿日期：2020-06-04

作者简介：欧晓妹（1989—），女，广东汕头人，技师，研究方向：状态监测与智能应用。