李 功

（陜西德源府谷能源有限公司）

0 引言

從電力系統(tǒng)運(yùn)行層面分析，電力變壓器起到重要的作用，同企業(yè)設(shè)備共同支撐系統(tǒng)運(yùn)行。受到運(yùn)行環(huán)境和外力因素等的影響，變壓器裝置很容易產(chǎn)生故障和問(wèn)題，影響系統(tǒng)的應(yīng)用效果。若故障發(fā)生且沒(méi)有得到快速處理，則會(huì)引發(fā)系列問(wèn)題，造成重大損失，因此提出高效的檢測(cè)和診斷以及處理方法，有著重要的意義。

1 供電可靠性分析

分析城市當(dāng)前供電情況，根據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，早在2018年，全國(guó)14個(gè)特大及以上城市供電可靠性指標(biāo)持續(xù)向好，供電可靠率達(dá)到99.95%之上。隨著技術(shù)水平的不斷提高，供電可靠率不斷提高。根據(jù)2020年上海供電數(shù)據(jù)顯示，全市的供電可靠率達(dá)到99.9956%，且中心城區(qū)供電可靠率實(shí)現(xiàn)99.999%的突破，甚至達(dá)到99.9998%，達(dá)到一流電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。分析這些成績(jī)背后的原因，自然離不開(kāi)電力人員和現(xiàn)代化設(shè)備以及技術(shù)的支持。目前，電網(wǎng)運(yùn)行管理中已經(jīng)投入了很多智能化檢測(cè)和故障處理技術(shù)，提高設(shè)備運(yùn)行隱患和風(fēng)險(xiǎn)的排查水平，及時(shí)消除潛在的隱患和問(wèn)題，進(jìn)而保障供電的穩(wěn)定性和可靠性。本文結(jié)合電力變壓器全維度智能決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行具體分析。

2 電力變壓器全維度智能決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 全維度的概念

針對(duì)變壓器信息系統(tǒng)存在的問(wèn)題，包括數(shù)據(jù)不規(guī)范和交互程度低等，提出全維度決策體系。整個(gè)體系的設(shè)計(jì)，圍繞數(shù)據(jù)和設(shè)備與決策支持流程，開(kāi)展智能化決策的設(shè)計(jì)，具有多源異構(gòu)數(shù)據(jù)接入功能，同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)整合與高級(jí)分析，進(jìn)而給狀態(tài)檢修工作的開(kāi)展，提供科學(xué)合理的支持。整個(gè)決策分析的流程如下：①數(shù)據(jù)接入和整理。按照數(shù)據(jù)接入的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，接入全維度數(shù)據(jù)，比如變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)和設(shè)備缺陷信息等，通過(guò)數(shù)據(jù)的整理，為后續(xù)決策分析提供支持。②變壓器裝置的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)。對(duì)系統(tǒng)管控的變壓器裝置，開(kāi)展定位評(píng)價(jià)分析，搜集運(yùn)行數(shù)據(jù)，為運(yùn)維管理人員提供依據(jù)，以免設(shè)備異常，造成電網(wǎng)不安全或者不穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)分析結(jié)果為異常，則會(huì)自動(dòng)開(kāi)展診斷分析，進(jìn)行異常原因的分析［1］。③故障診斷。若變壓器運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示是異常，將會(huì)結(jié)合油中溶解氣體分析數(shù)據(jù)，開(kāi)展深度的故障診斷分析，判斷是否存在潛在故障。若沒(méi)有發(fā)現(xiàn)潛在故障，結(jié)果顯示為無(wú)明顯故障，要借助風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型開(kāi)展深度分析。④風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，必須結(jié)合裝置的危害度和嚴(yán)酷度，按照風(fēng)險(xiǎn)矩陣，定性分析風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為檢修決策提供依據(jù)。值得一提的是，構(gòu)建的變壓器裝置壽命預(yù)測(cè)模型，給檢修決策提供完整的信息，保障決策的準(zhǔn)確性。⑤檢修決策?；谧儔浩黠L(fēng)險(xiǎn)評(píng)語(yǔ)與壽命預(yù)測(cè)分析，根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)，實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)對(duì)比搜索，制定檢修計(jì)劃，落實(shí)檢修工作，確保電網(wǎng)達(dá)到安全且穩(wěn)定狀態(tài)。流程圖如下圖所示。

2.2 總體架構(gòu)

面向變壓器運(yùn)行檢測(cè)和故障分析等需求，打造的全維度智能決策支持系統(tǒng)，總體架構(gòu)如下：①接入層。提供系統(tǒng)接入功能支持，對(duì)于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如PMS數(shù)據(jù)以及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，通過(guò)面向服務(wù)的體系架構(gòu)最終接入，各個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口組織服務(wù)進(jìn)行發(fā)布，使用的數(shù)據(jù)交換模型，按照Xml形式定義和解析，使用者通過(guò)系統(tǒng)接口服務(wù)，同時(shí)配置數(shù)據(jù)交換模型，便可以完成數(shù)據(jù)的接入。設(shè)計(jì)的接口，采用的發(fā)布模式有很多，比如WebService以及TCP等，構(gòu)建面向服務(wù)的體系架構(gòu)，保障接入層能夠靈活運(yùn)行，支持系統(tǒng)的擴(kuò)展，提供的數(shù)據(jù)接入方式多樣化［2］。②整合層。此部分負(fù)責(zé)對(duì)規(guī)范化數(shù)據(jù)開(kāi)展整合處理，依據(jù)系統(tǒng)邏輯關(guān)系，完成數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)，形成變壓器全維度健康檔案信息庫(kù)。構(gòu)建的數(shù)據(jù)整合層，利用的是Redis數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)功能；構(gòu)建時(shí)對(duì)變壓器各個(gè)層次設(shè)備，進(jìn)行17位設(shè)備編碼，進(jìn)而使得數(shù)據(jù)和設(shè)備保持對(duì)應(yīng)關(guān)系；采用鍵值對(duì)形式，完成數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)，進(jìn)而支持大數(shù)據(jù)整合與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，為全維度智能決策支持系統(tǒng)的奇數(shù)層，提供強(qiáng)有力的支持。③技術(shù)層。基于搭建的全維度健康檔案信息庫(kù)，利用全維度智能決策體系，形成高級(jí)分析模型，圍繞變壓器裝置運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備所處的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以及潛在運(yùn)行故障等，開(kāi)展相應(yīng)的分析。作為全維度智能決策支持系統(tǒng)的核心部分，技術(shù)層發(fā)揮著重要的作用。系統(tǒng)的技術(shù)層，需要構(gòu)建很多分析模型?；谥悄艽砑夹g(shù)，結(jié)合運(yùn)用信息融合技術(shù)，進(jìn)行融合決策代理模塊的搭建，同時(shí)構(gòu)建相應(yīng)的模型。搭建的融合決策代理模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各個(gè)模塊結(jié)果融合的技術(shù)，對(duì)模型進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的完善和優(yōu)化，保障系統(tǒng)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與實(shí)用性［3］。④展示層。系統(tǒng)完成分析獲得結(jié)果后，從展示層進(jìn)行可視化展示，提供相應(yīng)的用戶(hù)接口，使其能夠使用以及操作。使用者通過(guò)展示層可以獲得管轄區(qū)域內(nèi)變壓器裝置的運(yùn)行狀態(tài)，獲得異常提醒，進(jìn)而采取處理措施，

2.3 物理架構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的全維度智能決策支持系統(tǒng)，屬于典型B/S應(yīng)用。系統(tǒng)內(nèi)的變壓器裝置數(shù)據(jù)信息，利用防火墻與網(wǎng)關(guān)等各類(lèi)安全設(shè)備防護(hù)；基于標(biāo)準(zhǔn)化接口，利用接口程序，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化接入；對(duì)于紙質(zhì)文檔，發(fā)揮數(shù)據(jù)錄入模塊的功能，完成規(guī)范化采集。配置的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及分析服務(wù)器，采用的是分布式物理架構(gòu)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)集群與熱備手段，支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理等操作，同時(shí)能夠保障用戶(hù)訪問(wèn)的安全性和可靠性，確保系統(tǒng)擴(kuò)展性，且提供決策支持系統(tǒng)［4］。

2.4 系統(tǒng)分析模型設(shè)計(jì)

構(gòu)建的分析模型，主要是按照全維度體系流程，構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，各個(gè)分析模塊輸出結(jié)果，能夠?yàn)橄聜€(gè)模塊提供輸入?yún)?shù)，助力其完成分析功能。整個(gè)分析期間，結(jié)合運(yùn)用變壓器裝置的原始數(shù)據(jù)信息，受到模型和輸入?yún)?shù)的雙重作用，實(shí)現(xiàn)全維度智能決策支持系統(tǒng)的完整分析功能。采用層次化與流程化構(gòu)建手段，保障模型的處理功能，基于模塊輸入輸出關(guān)聯(lián)關(guān)系的深度分析，為對(duì)應(yīng)模塊功能的實(shí)現(xiàn)提供設(shè)計(jì)參考。結(jié)合全維度智能決策支持系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)分析模塊的特點(diǎn)分析，既相互關(guān)聯(lián)，又各自獨(dú)立，因此運(yùn)用智能代理技術(shù)，構(gòu)建分析模型，確保分析模塊的智能化，同時(shí)保障可拓展性。智能代理技術(shù)，主要是將知識(shí)與響應(yīng)處理過(guò)程全部保存下的智能實(shí)體，可以獨(dú)立感知環(huán)境變化，同時(shí)根據(jù)知識(shí)，開(kāi)展設(shè)備變化的分析，給出相對(duì)準(zhǔn)確的分析結(jié)果，為變壓器狀態(tài)檢修工作的落實(shí)提供依據(jù)和保障?；诩夹g(shù)的支持和保障，增強(qiáng)全維度智能決策支持系統(tǒng)整體性能，保障系統(tǒng)作用得到有效發(fā)揮［5］。

3 電力變壓器全維度智能決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 案例概述

以某變電站#1主變帶電試驗(yàn)分析為例，發(fā)現(xiàn)異常情況，具體為A相主變壓器的乙炔含量超出標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)提示乙炔超限預(yù)警，乙炔含量為3.5ppm。經(jīng)過(guò)設(shè)備臺(tái)賬查詢(xún)后了解，變壓器裝置的電壓等級(jí)為500kV，同時(shí)運(yùn)行時(shí)間不足2年，理論上不應(yīng)該出現(xiàn)明顯絕緣老化，隨即利用全維度智能決策支持系統(tǒng)，對(duì)此問(wèn)題展開(kāi)分析。

3.2 系統(tǒng)的分析結(jié)果

根據(jù)變壓器油色譜試驗(yàn)和電氣試驗(yàn)等歷史資料，針對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)開(kāi)展評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果為注意狀態(tài)；全維度智能決策支持系統(tǒng)利用故障診斷模型分析，獲得的診斷結(jié)果為局部放電故障或者放電故障；利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型進(jìn)行分析，設(shè)備的危害度結(jié)果為16，綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣分析，確定設(shè)備處于中等風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)；利用壽命分析模型，獲得的絕緣壽命預(yù)測(cè)結(jié)果顯示變壓器裝置的壽命為31年，已經(jīng)運(yùn)行2年，所以壽命為29年；利用檢修決策專(zhuān)家系統(tǒng)，同此類(lèi)變壓器開(kāi)展類(lèi)比分析風(fēng)險(xiǎn)，相同批次的設(shè)備沒(méi)有提示預(yù)警信息，處于正常使用狀態(tài)，對(duì)比分析結(jié)果顯示存在差異［6］。經(jīng)過(guò)分析，給出的決策分析結(jié)果如下：①建議對(duì)變壓器裝置，進(jìn)行局放超聲定位，檢查是否存在放電情況；②若變壓器運(yùn)行期間，存在乙炔增長(zhǎng)速率加速的情況，則需要降負(fù)荷運(yùn)行。

組織開(kāi)展局放超聲定位，獲得的結(jié)果為變壓器正常。將獲得的超聲定位結(jié)果，錄入到全維度智能決策系統(tǒng)，開(kāi)展重新分析，最終獲得的結(jié)果如下：乙炔超限的原因?yàn)橛蜕V在線(xiàn)檢測(cè)裝置安裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，由外部不慎引入。通過(guò)組織專(zhuān)家對(duì)分析結(jié)果研究，結(jié)合變壓器乙炔含量穩(wěn)定保持為3.5ppm，沒(méi)有出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)的情況，同時(shí)超聲定位結(jié)果為正常，沒(méi)有放電情況，認(rèn)定全維度智能決策支持系統(tǒng)的結(jié)果合理。通過(guò)對(duì)全維度智能決策支持系統(tǒng)應(yīng)用準(zhǔn)確性以及適用性的實(shí)踐檢驗(yàn)，驗(yàn)證系統(tǒng)的可利用價(jià)值和效益，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值［7］。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，全維度智能決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?yàn)樽儔浩鬟\(yùn)行檢修和管控提供有力支持，及時(shí)排查和處理故障，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，依據(jù)全維度智能決策體系流程，利用各類(lèi)分析模型，對(duì)變壓器運(yùn)行情況進(jìn)行分析，能夠指導(dǎo)檢修工作的開(kāi)展，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。