论多源信息融合的配变状态评估与检修决策

田冰冰

（平煤神马建工集团矿山建设工程有限公司安装处，河南 平顶山 467000）

0 引 言

多源数据融合的配电状态评估要求数据精准性高，电力设备在运行期间，要避免产生故障，就要着重开展数据状态评估工作，在确保多源信息评估精确的状况下，制定针对性的故障排除方案。目前，配电自动化和配电信息采集管理系统被广泛应用，要求电力系统研究人员在多源系统中获取大量数据，为后续更加高效地开展设备状态评估工作、制定检修决策提供参考依据。

1 基于多源数据融合的配变状态评估要点

设备状态评估工作非常关键，通过多源数据融合的配变状态评估工作可以为后续顺利检修创造条件。这就要积极构建完善的配网设备状态评价指标体系，在不断细化各项数据内容的基础上，保证实际的检修安排、资产管理、数据维护等多个方面的工作具有科学合理性。

通过细致分析产生故障的原因，将多种影响因素作为参考依据，建立设备实时状态评估模型，确定故障也要结合不同指标属性进行分析，保证最终选用的数据指标和计算方法具有针对性和有效性[1]。因此，在配变状态评估期间，通过综合考虑设备运行环境、前期历史故障数据、设备档案信息等多个方面的内容，细致分析气象、设备自身、运行条件3类设备影响因素，构建多源数据融合的状态评价指标体系，保证确定的配变实时状态评估指标具有全面性和有效性。实践中，以下为故障影响主要因素。

（1）气候状况要素。长时间保留在外，导致外部部件和自身绝缘极易受到温度、风力、降水情况等天气因素，而产生的故障[2]。配网设备安全性要求高，一旦设备周围环境的温度过高，且温升超出允许的范围、配网设备耐压水平快速下降等，就会加大设备产生故障问题的概率。

（2）设备原因要素。如果把电力设备其故障数据作为核心依据进行分析，则设备的故障率表现为“浴盆曲线”形状[3]，即设备老化失效多集中于衰耗期，而设备自身故障多发生在调试期、衰耗期、有效寿命期末端，在此期间设备发生故障的概率就会呈现出逐步上涨的趋势。

（3）保证设备运行条件要素。电压和电流及负荷直接影响配电实时状态，如过负荷会使加快设备的老化速度，加大设备发生故障的概率。10 kV线路拥有大量的配电变压器，此过程存在着较复杂的电磁暂态。此时励磁涌流值可能小于装置整定值，使保护误动[4]。但当线路中励磁涌流问题出现后，在线检测系统中配网运行发挥着重要作用，具体表现为对设备运行期间的数据进行15 min间隔采样，并将实时电压和电流等多项数据作为依据，能够精准计算出多种反映设备实时运行状况的指标。

2 精准确定设备状态与配变定性指标

根据研究需要，在大量采集源数据的基础上，建立配变运行状态与过往数据间的关系模型，计算出在不同时段，配变状态的评估指标（见图1），以获取设备对应的试验数据、停运停电数据、运营状态参数以及受多因素影响产生的在线监测数据。在此基础上，对获取的多源数据，采用数据挖掘法予以预处理、筛选。其一，依电力运营情况，选定数据清洗算法规则，筛掉原始数据其唯一属性、缺失值给予补全、处理其异常值等；其二，运用数据变换和集成方法，融合配网过往监测数值、统计数据；其三，对离群样本经聚类算法筛选后即剔除[5]。

图1 配网设备多状态下源数据的采集

同时，电网工作人员对配网设备运行情况进行实时记录和监测，在全面综合评估的基础上，确保实际构建运行体系状态评估指标具有完善性。由于油浸式变压器在各个等级的电网中广泛使用，变压器的可靠安全是电网稳定运行的保证[6]。故本研究还将生产信息系统中，油浸式变压器的主要部件的噪音状况、油位和渗漏油状况、外观锈蚀状况、运行年限等作为定性指标，监测其不同指标状态，从正常到恶劣细致分为4个等级，之后也要制定针对性的配变参数状况和参考得分，如表1所示。

表1 配变定性指标参考得分

这样运维检修人员就能结合表1状况打分[7]。除此之外，还要对定性指标判断后状态等级为“注意”、“正常”的设备进行定量指标评价，如在精准计算和预测各种类型量化指标的基础上，追踪在未来时段状态综合劣化度的变化状况，这样能够为后续安排科学合理的故障排查和计划检修提供保障。

3 多源数据融合的配变状态故障排查决策

在多源数据融合的配变状态检修决策期间，要充分利用数据潜在的价值，为电网的规划、运营、改造以及用户接入等数据依据，务必将多源数据融合的配变状态评估工作放在重要位置[8]。在保证设备状态定性和定量评价指标体系具有完善性之后，全面制定配变状态故障排查决策，包括变电工区、生技部门、电业局领导等各相关部门参与决策。

3.1 确定状态故障排查决策框架

国家电网将配变定性的状态分4个等级，分别为正常级、注意级、异常级、严重级，当某配变的评估状态为严重级时，采取停运、待查处理；评估为异常级时，下达检修设备指令；评估定性为注意级或正常级时，组织进一步定量评估，并据未来综合变化，确定下步的设备检修工作。各种类型故障排查方式下存在的固定成本、完成故障排查与检修工作之后配网分布管线预判获得的风险成本大[9]。在配变状态评估系统中，应标明初步故障排查方案集，方案集包括每一故障排查涉及的设备检修方式、具体故障排查开始的时段、参与故障排查的多个故障排查参与单位、故障排查内容的划分属性等。

3.2 优化配变状态故障排查内容

由于配电检修决策优化问题具有维数高、非线性强和不确定因素等特点，传统的数学优化算法存在较大的局限性，而多源信息融合的智能优化算法因其通用性与较强的稳定性，被广泛运用于设备检修决策环节。如综合运行工况、油中气体含量、运行时间节点、检修详细记录等重点内容，构建了配网设备状态源数据状态预测模型，从操作方法上优于传统方法，在数据预测准确率方面也提高了不少。它较真实、全面地呈现了配变实时状态；并对监测数据质量不一、数据利用率低的情况，可以采用包含数据预处理、质量关联的新型权重处理方法，使得后续数据的挖掘有较大提升[10]。

3.3 精确配变状态故障排查决策内容

一般状况下，会将配变故障排查方案的决策指标细致分为经济性、可靠性两种不同类型的属性。一旦故障排查力度过大，就会增加检修费用；若力度过小，不利于排查全面排查。多源信息融合的配变状态评估监测系统在电力变压器状态数据综合挖掘与分析中的应用研究，较好地为设备的运维管理提供重要的决策支持。将检修方式和检修时间同时作为决策变量，建立了综合考虑电网运行总风险和设备检修收益的复合优化模型，采用优化算法进行求解，兼顾可靠性与经济性，实现了整体优化。

4 结 论

综上所述，在实际开展配变状态评估、故障排查和检修决策工作时，从配电网各个信息系统中提取的多源数据作为核心依据，充分应用数据挖掘的方式，深入研究外界气象因素和设备故障状态二者之间存在的相关属性，同时积极构建完善的配变状态评估指标体系，在精准确定数据定性和数据定量指标的基础上，围绕综合状态评分，制定具有针对性的配变状态检修方案，使之满足不同场景的实际要求，并突出配变状态检修方案的科学合理性。