張玉佳，欒逢時(shí)，段大鵬，齊偉強(qiáng)

(國(guó)網(wǎng)北京市電力公司，北京 100035)

1 智能變電站的概況

近年來(lái)，節(jié)能環(huán)保、清潔低碳、能源結(jié)構(gòu)變化對(duì)電網(wǎng)提出了智能化的新要求，智能化已經(jīng)成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。智能電網(wǎng)在堅(jiān)強(qiáng)特高壓電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，將基于信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化，協(xié)調(diào)統(tǒng)一調(diào)度，使電網(wǎng)具備主動(dòng)防御、實(shí)時(shí)在線的安全評(píng)估和分析能力，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的預(yù)警和預(yù)防控制能力及自我修復(fù)能力。

智能變電站是智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的物理基礎(chǔ)和重要組成部分。智能變電站是指采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和檢測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)應(yīng)用功能的變電站。

智能變電站包括智能化的輸變電一次設(shè)備、二次設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)化操作平臺(tái)及自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。智能化的輸變電一次設(shè)備、二次設(shè)備(包含智能元件)通過(guò)先進(jìn)的傳感量測(cè)、信息分析決策、自動(dòng)控制等技術(shù)，將輸變電一次設(shè)備參數(shù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化的信息平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)智能變電站輸變電一次設(shè)備實(shí)時(shí)全景監(jiān)測(cè)、互動(dòng)化、預(yù)防性等功能。

2 設(shè)備運(yùn)維管理模式的轉(zhuǎn)變

隨著變電站智能化的發(fā)展，變電站設(shè)備運(yùn)維管理也由傳統(tǒng)模式向新型模式轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)交流耐壓試驗(yàn)、泄漏電流測(cè)試等設(shè)備修試工作也在向狀態(tài)檢修模式轉(zhuǎn)變。

在智能變電站輸變電一次設(shè)備評(píng)價(jià)過(guò)程中，不僅要考慮輸變電一次設(shè)備運(yùn)行參數(shù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)，還要考慮與其融為一體的智能元件的靈敏度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性等指標(biāo)。

由省級(jí)電力公司對(duì)所轄范圍內(nèi)所有輸變電一次設(shè)備、二次設(shè)備、輔助設(shè)施開(kāi)展多維度綜合評(píng)價(jià)工作。其評(píng)價(jià)模式由傳統(tǒng)評(píng)價(jià)向綜合評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)換(見(jiàn)圖1)，即從設(shè)備狀態(tài)信息來(lái)源單一向設(shè)備狀態(tài)信息全面、多維度轉(zhuǎn)變，從“事后型”管控模式向“預(yù)防型”管控模式轉(zhuǎn)變，從單一專業(yè)評(píng)價(jià)向多專業(yè)信息融合、綜合評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變。為切實(shí)掌握變電站輸變電一次設(shè)備現(xiàn)狀、二次設(shè)備、輔助設(shè)施等狀態(tài)評(píng)價(jià)工作，按照以供電設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)為中心、評(píng)價(jià)導(dǎo)則為依據(jù)、系統(tǒng)平臺(tái)為依托的原則及措施，可實(shí)現(xiàn)輸變電一次設(shè)備的綜合評(píng)價(jià)。

圖1 傳統(tǒng)評(píng)價(jià)與綜合評(píng)價(jià)模式的比較

3 輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系概況

3.1 輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系的總體目標(biāo)

為了客觀評(píng)價(jià)設(shè)備狀態(tài)和科學(xué)合理地指導(dǎo)檢修計(jì)劃，輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系使用智能化輸變電一次設(shè)備所包含的智能元件及其他設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化操作平臺(tái)交互參數(shù)、狀態(tài)和控制命令等信息，對(duì)設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，并結(jié)合各運(yùn)維單位上報(bào)的所掌握的設(shè)備情況，應(yīng)用供電設(shè)施綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，完成各類供電設(shè)施狀態(tài)的跟蹤及匯總分析，實(shí)現(xiàn)輸變電一次設(shè)備的綜合評(píng)價(jià)。同時(shí)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)分析，分別從運(yùn)行管控、檢修管控、專業(yè)管理等方面提出相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)對(duì)措施與策略建議。

3.2 輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系的建立

輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，包括匯總歷史數(shù)據(jù)信息、巡視查找設(shè)備缺陷、定期分析預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)、判斷設(shè)備不良工況，以及處理、分析帶電檢測(cè)、在線監(jiān)測(cè)等狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)。輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)

該評(píng)價(jià)體系的建立過(guò)程為：對(duì)輸變電一次設(shè)備狀態(tài)的影響因素進(jìn)行整理，基于輸變電一次設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理和實(shí)際情況，對(duì)設(shè)備參數(shù)、指標(biāo)等進(jìn)行分析，從而建立輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系，并根據(jù)設(shè)備類型劃分來(lái)建立設(shè)備評(píng)價(jià)模型，然后采取系統(tǒng)上報(bào)的方式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最終從歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備缺陷、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、不良工況、狀態(tài)檢測(cè)及其他因素等方面，建立結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系。

該評(píng)價(jià)體系需要解決2個(gè)方面的問(wèn)題：

(1) 按照評(píng)價(jià)導(dǎo)則，根據(jù)狀態(tài)量的扣分值匯總為部件扣分值，考慮權(quán)重，加權(quán)得出輸變電一次設(shè)備整體評(píng)價(jià)得分；

(2) 結(jié)合歷史數(shù)據(jù)、缺陷、試驗(yàn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)檢測(cè)等，對(duì)輸變電一次設(shè)備進(jìn)行綜合會(huì)診評(píng)價(jià)。

3.3 輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系工作流程

輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系的工作流程如圖3所示。

圖3 輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系工作流程

從設(shè)備分類周期評(píng)價(jià)開(kāi)始進(jìn)入綜合評(píng)價(jià)體系，結(jié)合智能變電站內(nèi)數(shù)據(jù)及運(yùn)維單位提供的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，開(kāi)展綜合評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)結(jié)果審核通過(guò)后，進(jìn)行設(shè)備分類綜合評(píng)價(jià)分析，根據(jù)評(píng)價(jià)方法，從設(shè)備大樣本中形成該類設(shè)備的總體評(píng)價(jià)報(bào)告。對(duì)評(píng)價(jià)出存在異常或嚴(yán)重缺陷的設(shè)備再次開(kāi)展深度評(píng)價(jià)，或根據(jù)重大保障需求，在所轄范圍內(nèi)查找歷史數(shù)據(jù)后，最終形成評(píng)價(jià)結(jié)果。

評(píng)價(jià)結(jié)果匯總、凝練后，對(duì)各單位設(shè)備評(píng)價(jià)情況進(jìn)行通報(bào)，對(duì)設(shè)備評(píng)價(jià)結(jié)果的應(yīng)用情況進(jìn)行考核，促進(jìn)各單位對(duì)管轄范圍內(nèi)設(shè)備的管理，最終形成全公司層面供電設(shè)施月度、季度、年度綜合評(píng)價(jià)報(bào)告。通過(guò)評(píng)價(jià)管理體系，總結(jié)疑似家族性缺陷等共性問(wèn)題、技術(shù)難題及其他具有前瞻性的課題，并對(duì)其進(jìn)行深入研究，組織實(shí)施專項(xiàng)評(píng)價(jià)工作。另外，在重大活動(dòng)保電前夕，對(duì)涉及重要用戶的重點(diǎn)站線、重要開(kāi)關(guān)進(jìn)行專項(xiàng)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果直接用于指導(dǎo)供電保障及設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)。

依據(jù)評(píng)價(jià)導(dǎo)則，綜合設(shè)施基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)控信息、歷史不良工況及歷史檢修情況等信息，對(duì)發(fā)生過(guò)不良工況或狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果異常的單臺(tái)設(shè)施開(kāi)展評(píng)估，并提出具有針對(duì)性的檢測(cè)、試驗(yàn)、維修等方面的策略建議。

4 輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系的實(shí)現(xiàn)策略

輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系是以評(píng)價(jià)導(dǎo)則為總原則而建立的綜合評(píng)價(jià)體系。它基于多維度綜合評(píng)價(jià)方法開(kāi)展供電設(shè)施評(píng)價(jià)；針對(duì)不良工況、事故等開(kāi)展單臺(tái)設(shè)施的會(huì)診式評(píng)價(jià)工作；針對(duì)特殊供電保障需求和綜合評(píng)價(jià)疑似家族性缺陷結(jié)論，組織開(kāi)展批量供電設(shè)施的會(huì)診評(píng)價(jià)工作。

4.1 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的多維度分析法

多維度分析法是指按照運(yùn)行單位、電壓等級(jí)、專業(yè)、設(shè)施類型、生產(chǎn)廠家、變電站、時(shí)間范圍、評(píng)價(jià)結(jié)果等維度對(duì)省市級(jí)電網(wǎng)單臺(tái)設(shè)施的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。上述各維度可以互相組合，以表征電網(wǎng)供電設(shè)施狀態(tài)的整體情況。

對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果中處于非正常狀態(tài)的設(shè)施進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，尤其是處于嚴(yán)重缺陷與異常狀態(tài)的設(shè)施。首先，對(duì)處于嚴(yán)重缺陷與異常狀態(tài)設(shè)施的主要扣分依據(jù)與狀態(tài)量描述進(jìn)行歸納、分類，并按照出現(xiàn)頻次進(jìn)行排序；其次，對(duì)處于注意狀態(tài)設(shè)施的扣分依據(jù)也進(jìn)行歸納、分類；最后，對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行同比與環(huán)比分析，以觀察評(píng)價(jià)結(jié)果的整體變化趨勢(shì)。針對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析結(jié)論，提出相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)對(duì)措施，包括檢測(cè)、試驗(yàn)、維修等方面的策略建議。

4.2 不良工況的評(píng)價(jià)方法及檢修策略

供電設(shè)施的不良工況有：過(guò)載、過(guò)勵(lì)磁、過(guò)電壓、短路電流、外絕緣水平、本體及環(huán)境溫度、動(dòng)作次數(shù)等。在定義供電設(shè)施不良工況的表征參數(shù)時(shí)，串聯(lián)設(shè)備主要考慮電流，并聯(lián)設(shè)備考慮絕緣，機(jī)械疲勞考慮次數(shù)，敞開(kāi)設(shè)備考慮爬距，外部環(huán)境考慮溫度等。

供電設(shè)施不良工況的評(píng)價(jià)方法為：每當(dāng)供電設(shè)施經(jīng)歷不良工況后，通過(guò)人工填報(bào)、系統(tǒng)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)共享等方式將相關(guān)信息要素的數(shù)據(jù)送入綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，由技術(shù)人員綜合分析該設(shè)施的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，歷史檢測(cè)、試驗(yàn)報(bào)告，歷史不良工況，歷史檢修情況等信息，并進(jìn)行診斷，給出該設(shè)施當(dāng)前狀態(tài)的文字描述，而不采用分值表征其狀態(tài)。

當(dāng)供電設(shè)施經(jīng)歷的不良工況累積到一定的次數(shù)或量級(jí)時(shí)，根據(jù)不良工況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，給出檢測(cè)、試驗(yàn)、維修等方面的策略建議，以指導(dǎo)運(yùn)行或檢修單位及時(shí)對(duì)該設(shè)施進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)、試驗(yàn)或檢修。檢測(cè)、試驗(yàn)沒(méi)問(wèn)題或檢修完成后，重新計(jì)算不良工況的累積次數(shù)或量級(jí)。制定了《供電設(shè)施不良工況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與檢修策略技術(shù)導(dǎo)則》，將不良工況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的檢修策略進(jìn)行了總結(jié)和規(guī)范。

4.3 特殊供電保障的會(huì)診評(píng)價(jià)

對(duì)于特殊供電保障需求，在綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)中應(yīng)用電網(wǎng)GIS拓?fù)涞碾娫醋匪莨δ?，列出該次供電保障所涉及的供電設(shè)施范圍；然后在綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)中以O(shè)A代辦的形式將評(píng)價(jià)需求發(fā)給各運(yùn)行單位，及時(shí)進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)；最后在單臺(tái)設(shè)施會(huì)診評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，編寫綜合會(huì)診評(píng)價(jià)報(bào)告。

4.4 疑似家族性缺陷的會(huì)診評(píng)價(jià)

對(duì)于統(tǒng)計(jì)結(jié)果中顯示的疑似家族性缺陷，即若發(fā)現(xiàn)同類生產(chǎn)廠家或型號(hào)設(shè)施在設(shè)備評(píng)價(jià)的某一維度(時(shí)間段或次數(shù))頻發(fā)的缺陷或故障，則由設(shè)備綜合評(píng)價(jià)中心啟動(dòng)并組織專項(xiàng)評(píng)價(jià)工作。對(duì)該類設(shè)施的缺陷進(jìn)行復(fù)查、評(píng)價(jià)，最終提交會(huì)診評(píng)價(jià)報(bào)告。

5 輸變電一次設(shè)備綜合評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用展望

智能化輸變電一次設(shè)備是智能變電站的基本單元，它是高壓設(shè)備與智能組件的有機(jī)結(jié)合，由高壓一次設(shè)備、傳感器或控制器(內(nèi)置或外置于高壓設(shè)備本體)、智能組件3個(gè)部分組成，通過(guò)傳感器或控制器，與一次高壓設(shè)備形成有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)與宿主設(shè)備相關(guān)的測(cè)量、控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)、保護(hù)等全部或部分功能。這種設(shè)備必將成為中國(guó)電力設(shè)施發(fā)展的趨勢(shì)。當(dāng)多個(gè)智能變電站實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的互聯(lián)時(shí)，即可構(gòu)成支撐智能變電站的重要節(jié)點(diǎn)。

智能電網(wǎng)的發(fā)展對(duì)輸變電一次設(shè)備提出了新的需求,不僅要求輸變電一次設(shè)備具有傳統(tǒng)的輸變電功能，還要包括智能化組件的融合技術(shù)，并逐漸向輸變電一、二次設(shè)備一體化方向發(fā)展。而狀態(tài)檢修、設(shè)備評(píng)價(jià)又是一種更適應(yīng)供電需求的全新設(shè)備管理模式。輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估診斷技術(shù)能力的不斷提高，為狀態(tài)檢修和設(shè)備評(píng)價(jià)提供了理論基礎(chǔ)和判據(jù)，從而能更好地體現(xiàn)智能電網(wǎng)發(fā)展的重要性，并在技術(shù)革新與管理創(chuàng)新上共同提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

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