变电站运行状态监测及其风险评估

沈杭

摘要：电气设备由于工作状况特殊性，结构由多种绝缘材料构成，导致设备运行中受到外界理化因素作用，引起设备发生绝缘击穿故障造成大面积停电。有关单位对历年发生变压器故障停运原因分析，表明由于匝间绝缘引起故障在变压器故障停运原因中占43%，套管绝缘性能下降引起故障占比15%，设备非绝缘故障引起停运占比不足20%，统计表明对电气设备绝缘性能健康状态监测，及时对发生绝缘裂化设备部件维修可以保障电器设备安全运行。对电气设备状态评价是保障设备安全的有效手段，按照相关及时要求评价设备运行状况，IEC等组织机构制定系列设备标准，国家电网公司制定《输变电设备状态汇编》，对大量电气设备运行数据缺乏准确指标权重划分标准，导致对电气设备健康状况评价工作难以开展。根据已有标准利用相关技术对采集数据统计，便于制定相应的日常维修策略。

关键词：变电站;运行状态;监测;风险评估

1设备状态评价相关研究

随着国内工业生产制造速度加快，国民经济迅速发展，人们对电力需求急剧增长。配电网是对用户供电的重要最终端口，快速评估配电系统可靠性是当前配电系统建设的重点。日常运行中，系统故障可在切除运行设备后恢复用户供电，以减少停电造成的社会影响是电力经营者必须考虑的主要问题。配电网是重要的基础设施，配电网运行状态与电力公司利益相关。

目前配电网相关技术为电网薄弱环节，国家电网公司提出一流电网建设，对配电相关性能指标提出更高标准要求。电力设备是电网的基础，发生磨损老化导致性能下降造成设备故障。配电网相关设备种类杂，我国配电网结构薄弱，合理的配电网检修计划进行风险预防非常必要。设备运行造成老化，为保障配电设备良好运行，需要对运行的配电设备进行故障风评，配电设备运行故障风评中，基于在线状态监测检修工作是重要内容。电力设备故障系统通过相关设备运行状况监测，可以在设备运行中及时发现相关故障征兆，对潜在故障定位。

电力设备故障诊断方式定位于设备个体状态，状态监测信息可针对性避免定期检修不足，减少日常巡检维护成本。完整的设备状态检测包括对设备故障诊断，制订针对性的设备检修计划。中国电网公司开展状態检修培训工作，增加电力设备在线监测技术研究经费，随着智能电站投运，对设备智能化水平提出新的要求。随着对监测技术的研究，目前我国配电网检修制度经历事后检修、定期维修等阶段。事后检修在设备发生故障后进行检修，设备故障时降低电网供电稳定性造成经济损失，不适应目前电网快速发展。

定期检修方式通过丰富相关经验，总结设备运行规律，在设备故障前进行预判检修。可以避免设备故障造成损失，但检修方式忽略个体设备性能变化，可能遇到检修不足导致资源浪费。设备在线检修技术通过相关评估方法开展设备健康状态评估，延伸考虑设备成本与力量可靠性等因素对设备运行风险评估是配电设备运行管理发展方向。现有方法只能描述变电站主接线可靠性特点，通常采用历史统计数据评估分析，历史统计数据受到统计时段环境影响，无法体现设备当前可靠性水平。本文结合设备实时状态检测数据，建立设备状态监测量与故障率函数关系，基于风险可加性理论，研究变电站运行风评方法，对提高配电网效率具有重要作用。

2配电设备在线监测技术的发展

配电设备状态检测重要的基础工作是状态评价，通过运行巡视、带电检测的信息进行数据综合统计，评估电气设备健康值，通过电气设备运行情况对其进行划分，确定是否需要检修，设备的状态评价是开展状态检修工作的核心。设备状态发生改变时，在线检测数据改变，应每年进行全面状态评价，作为制定检修计划的参考依据。设备状态评价方法包括神经网络法、灰色聚类法、贝叶斯网络法等。

目前配电网电力设备状态评价具有很大缺点，如综合性不强等，对配电设备评价是对配电设备状态检修模式发展方向。电网可靠性可通过客观配电网设备状态评价做出正确评估。目前对配电网状态评价具有多种方法，主流方法是基于电网状态评估风险管理体系，由于多年前英国大部分配电网设备老化，EA公司通过与国家电力科学院研究机构合作，对英国国家可靠中心收集相关数据分析，颜值先进的电网电力设备风评系统。我国供电企业引进方法进行符合国情的优化，但目前存在兼容性较差等缺点。电力设备借助在线监测技术可准确讲设备运行数据上传，保障电网安全可靠运行。有关部门对在线监测设备性能指标提出较高的要求，随着传感器技术的发展，电气设备在线监测成套设备功能日益完善。

状态监测是电气设备正常运行自动记录设备运行参数，对自身健康状态评价。智能变电站将站内电气设备运行参数反馈至远端监控中心，对上传结果分析评价。智能变电站中重要核心技术是在线状态监测技术。智能化设备无法实现通过运行信息对健康状况的评价，电网公司加快技术标准制定，电气设备状态信息上传无线自组网建设需要考虑传感器电源供应问题，科研院所对无线组网技术进行深入研究，ZigBee技术具有网络容量大等优点发展迅速，方便提供设备厂家研发相关产品。

3变电站整站状态评价

经设备使用检验结果表明，设备使用中发生故障次数与使用时间有宏观规律，设备出现故障次数与寿命存在差异，整体发展规律相同。设备故障率与使用寿命关系取芯是两边高中间低，称为设备故障发生的浴盆曲线。设备故障率随着时间变化分为三个阶段。变电站设备性能大多情况连续变化，通过分析主设备典型参数，可确定主设备健康状态。

选取常变电站主设备对其做状态参量分析，选取可获取的状态量为状态评价所需状态参量。GIS指六氟化硫封闭式组合电器，由电流互感器、接地开关等组成。造成GIS非计划停运部件主要有断路器、绝缘结构、避雷器等。变压器通常由主体部分与附件部分组成，按冷却方式分为干式变压器、油浸变压器。

4基于设备状态的变电站运行风评方法

电力系统充裕度研究包括系统状态分析，系统状态分析对选定系统进行潮流计算，违背运行约束采取校正措施调整系统运行状态，校正措施包括变压器抽头调整，校正后系统不能处于安全状态，采取负荷削减校正措施。供电通道改变是为负荷供电线路运行状态发生改变，某故障引起系统过负荷，要实施恰当校正措施保证系统正常运行。传统校正措施为调整发电机出力，本文负荷削减模型为线性规划模型，将负荷转供作为校正措施。

5结语

精准有效的设备检修策略是电气设备稳定运行的基础，是提供电力系统安全稳定性的保证，现代电网向智能化发展，各影响因素扰动各设备原件有效运行，对电网设备安全生产带来新的挑战。传统故障事故检修策略不再适用，状态检修策略成为提升电网设备优化管理的重要手段。针对传统采用历史平均数据无法反映运行风险问题，提出基于状态监测变电站运行风评方法，基于实测数据估算设备故障率，减少故障预想集中系统状态数，负荷转供在最优负荷削减模型中应用，不同离散变量取值代表不同的转供方法，通过计算结果选择最优运行转供方案。

参考文献：

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