國網(wǎng)靖江供電公司 茅金宇 國網(wǎng)興化市供電公司 董兆恒

1 變電運維設備運行監(jiān)測的重要性和常見故障

1.1 變電運維設備運行監(jiān)測的重要性

1.1.1 保障變電站安全、持續(xù)供電

變電運維設備的運行質(zhì)量將直接關系到變電站供電服務的質(zhì)量，因此，變電運維設備作為變電站的重要組成部分，是實現(xiàn)高質(zhì)、高效供電服務的基礎。強化對變電運維設備運行的檢測工作，及時地發(fā)現(xiàn)和處理變電運維設備故障，對提升變電站的供電服務質(zhì)量具有重要的意義。

1.1.2 降低變電站運行安全隱患

變電運維設備的重要工作在于為變電站中各種電氣設備的運行情況進行檢測和維修，在發(fā)現(xiàn)安全隱患時，及時采取相應的應對措施，同時，在相關人員的監(jiān)控下，對設備運行狀態(tài)實行全方位的監(jiān)控，并通過變電運維設備的工作狀態(tài)，及時排除電氣設備存在的安全隱患，降低安全事故的發(fā)生概率，保障變電站的安全運行。

1.2 變電運維設備常見的故障

1.2.1 接地故障

引起變電運維設備出現(xiàn)接地故障的因素較多，通常都是由于外界環(huán)境或干擾因素而引起。當設備出現(xiàn)接地故障之后，尤其是在出現(xiàn)不同相接地形成的短路故障時，流經(jīng)設備的電流會不斷增大，當電流超出絕緣體的荷載能力時，會造成設備的繞組變形問題，此外，充當油設備中的油質(zhì)低下、溫度過高等問題時，可能會引發(fā)爆炸等嚴重的安全問題。

1.2.2 設備內(nèi)部故障

設備內(nèi)部故障通常以短路故障為主，而其又分為單相、兩相和三相等不同類型的短路方式[1]。造成設備短路的原因眾多，如設備內(nèi)部絕緣體老化、人為破壞、外界環(huán)境變化等。當變電運維設備出現(xiàn)短路時，最為明顯的特征是低壓過流，強大的電流會對設備造成嚴重的損壞，使得設備出現(xiàn)過熱、變形等問題，嚴重的情況會出現(xiàn)火災、爆炸等安全事故。

2 變電運維設備故障處理措施

2.1 變電運維設備運行監(jiān)測

為了保障對變電運維設備故障處理的有效性，需要在制定處理方案之前，獲取設備的運行數(shù)據(jù)，將此作為提出變電運維設備運行監(jiān)測的依據(jù)。在對其的實際運行監(jiān)測中，將傳感器、監(jiān)控元件、操作界面等設備通過接口安裝在運維設備上，保障不同設備之間具有良好的交互狀態(tài)，構(gòu)建設備與設備之間的有效信息傳輸通道，進而實現(xiàn)對變電運維設備運行的實時監(jiān)測。

為了能夠保障設備與設備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行院蛯崟r性，需要構(gòu)建變電運維設備的信息交互傳輸渠道。該渠道主要是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對變電運維設備中存在的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的傳輸。在整個監(jiān)測環(huán)節(jié)中，需要針對不同型號和功能的變電運維設備，通過分析其額定輸出的電流和電壓，錄入設備在運行中的端口輸出電流和電壓。在接口部位實現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新，并設置更新后的監(jiān)測參數(shù)，實現(xiàn)對設備運行的實時監(jiān)測。此外，在開啟監(jiān)測設備之前，需要對設備相應的參數(shù)進行測試，在測試的過程中，通過調(diào)整設備參數(shù)，以便于能夠滿足對變電運維設備運行的實時、有效監(jiān)測。

2.2 運維設備故障的數(shù)據(jù)采集和處理

在設計完成電變動維設備運行的檢測裝置后，需要在接口對設備故障的數(shù)據(jù)進行收集，具體的故障數(shù)據(jù)收集過程計算：

式中，t為收集設備故障數(shù)據(jù)的過程；ω為數(shù)據(jù)反射中心波長；N為有效的通信周期；Sn為傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

在對設備故障數(shù)據(jù)收集完成之后，可能會在所收集的數(shù)據(jù)中有較多冗長、干擾和錯誤等數(shù)據(jù)的存在，使得在利用這些數(shù)據(jù)處理設備故障時，出現(xiàn)處理決策失誤的情況[2]。因此，為保障處理決策的正確性和有效性，需要對所獲取的原始數(shù)據(jù)進行處理，通過剔除不合理的數(shù)據(jù)，為故障處理決策的正確性提供保障。具體處理流程如圖1所示。

圖1 變電運維設備故障數(shù)據(jù)處理流程

通過初步的篩選所收集到的原始檢測數(shù)據(jù)，剔除原始數(shù)據(jù)中的冗長數(shù)據(jù)過程表達式為：

式中，TC為處理冗長數(shù)據(jù)的過程；Ti為數(shù)據(jù)塊之間的平衡性；Pi為數(shù)據(jù)在傳輸中的消耗情況；C為數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)性；i為數(shù)據(jù)劃分的節(jié)點。

在這一前提下，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)種類，對數(shù)據(jù)進行分類，以便于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成，具體分類過程:

式中，DS為數(shù)據(jù)的整個集成過程；Di為數(shù)據(jù)的種類；VC為數(shù)據(jù)備份存儲方式；NS為節(jié)點類聚的任務量。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)的深入處理，可以在上述的基礎上，對數(shù)據(jù)存儲格式進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過程表達式為：

式中，W為數(shù)據(jù)存儲格式轉(zhuǎn)化的過程；hi為數(shù)據(jù)節(jié)點能效；μ為數(shù)據(jù)的標準存儲格式。

通過獲取原始數(shù)據(jù)的處理過程，將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠保障后續(xù)故障排查、處理和維修工作的順利進行，進而為故障處理決策提供有效的支撐。

3 變電運維設備故障排除和檢修

在完成對數(shù)據(jù)的收集和處理過程后，通過對收集的有效設備故障數(shù)據(jù)進行分析，構(gòu)建設備檢修的基礎數(shù)據(jù)庫。將存在于該數(shù)據(jù)庫中的結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行篩選，對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的整合與實體匹配，對半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行實體、關系以及屬性的調(diào)取[3]。在整個數(shù)據(jù)與實體的匹配過程中，通過第三方數(shù)據(jù)的錄入，按照不同的數(shù)據(jù)來源構(gòu)建設備故障本體，并將設備在正常運轉(zhuǎn)下的數(shù)據(jù)與專業(yè)知識進行融合，構(gòu)建運維設備知識框架，具體的融合步驟可以采用通用式：

式中，R為數(shù)據(jù)融合的過程；ti為節(jié)點數(shù)據(jù)融合需要花費的時間；pi為節(jié)點融合的負荷情況；γ為第三方數(shù)據(jù)的錄入情況；ri為設備狀態(tài)情況。

根據(jù)此方法，實現(xiàn)對變電設備知識框架的構(gòu)建。同時，將設備處理過后的運行數(shù)據(jù)錄入該框架中，對設備狀態(tài)進行匹配。匹配過程表達式為：

式中，K為對設備處理過后的運行數(shù)據(jù)與框架的匹配過程；x為實體數(shù)據(jù)；s為關系數(shù)據(jù)；a為屬性數(shù)據(jù)；y為第三方數(shù)據(jù)；b為知識框架更新過程。

將匹配的結(jié)果作為設備故障的處理結(jié)果，以便于能夠更好地實現(xiàn)對變電運維設備故障的處理。

4 案例論證

本文通過從變電運維設備運行監(jiān)測、故障數(shù)據(jù)收集與處理以及故障排除與檢修三個層面設計了變電運維設備故障處理方案，由于該方案并未實現(xiàn)可行性的驗證，因此，本文將以某大型變電站為試驗對象，設計具體的驗證試驗過程。為了保障本次實現(xiàn)的真實有效性，特選取該變電站近半年時間存儲在中心數(shù)據(jù)庫中的設備故障數(shù)據(jù)作為樣本，將其導入到相應的操作平臺上。樣本數(shù)據(jù)分類詳見表1。

表1 樣本數(shù)據(jù)分類（單位：條）

通過深入了解該變電站的運行情況可以了解到，在實際的運行過程中，運維設備會時常出現(xiàn)故障情況，雖然該變電站的管理層在不斷加大對設備故障的處理力度，但并未取得較為顯著的成效。因此，本次試驗在獲取原始的測試數(shù)據(jù)后，結(jié)合故障處理方案對變電運維設備故障進行監(jiān)測。

在完成監(jiān)測之后，將樣本數(shù)據(jù)中用來描述設備運行的數(shù)據(jù)與監(jiān)測過程進行匹配，以便能夠了解設備的實際運行狀況。在本次監(jiān)測中，將設備在運行中輸出的電流數(shù)值作為研究對象，將傳感器設置在設備的輸出端口，并與設備進行連接，通過截取部分時間段內(nèi)的設備運行數(shù)據(jù)，并在顯示屏上進行呈現(xiàn)，以便分析不同時段產(chǎn)生的實際運行數(shù)據(jù)。具體設備運行監(jiān)測界面如圖2所示。

圖2 變電運維設備運行監(jiān)測界面

該變電站的變電運維設備在正常運行狀態(tài)下所輸出的電流數(shù)值在5.0～7.0A，且呈現(xiàn)出規(guī)律性的波動情況。由圖2可知，設備在運行到1s時發(fā)生了一次故障；運行到3s時，發(fā)生了二次故障；運行到7～8s時，發(fā)生了第三次故障。這也論證了該監(jiān)測界面的應用能夠?qū)崿F(xiàn)對變電運維設備運行狀況的實時監(jiān)測。

在對設備運行情況進行監(jiān)測后，將監(jiān)測到的原始數(shù)據(jù)進行篩選，提取設備故障數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行標準化處理。在數(shù)據(jù)處理完成后，通過構(gòu)建數(shù)據(jù)知識框架，將故障數(shù)據(jù)與該框架進行匹配，以便于排查設備的故障，并根據(jù)排查結(jié)果對設備進行檢修。此后，將傳感器設置在檢修完成的設備電流輸出端，再次對設備的運行狀態(tài)進行檢測，并得出在故障處理完成之后的設備運行數(shù)據(jù)。如圖3所示。

圖3 運維設備故障處理后的運行監(jiān)測界面

對試驗成果分析后發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本文對變電運維設備故障處理設計方案進行設備故障的處理，能夠保障在設備故障處理完成后，將輸出的電流控制有效在安全范圍內(nèi)，進而保障變電運維設備運行的安全穩(wěn)定性，為變電站的安全、持續(xù)供電服務提供可靠的依據(jù)。

5 結(jié)語

在變電站的發(fā)展過程中，借助先進技術已經(jīng)成為供電行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，在此背景下，變電站建設規(guī)模不斷擴大，且逐漸走向規(guī)范化和標準化。變電運維設備作為變電站的重要組成部分，其運行的質(zhì)量直接關系到供電服務的質(zhì)量和變電站的安全性。因此，需要深入探索和分析變電運維設備在實際運行中可能會出現(xiàn)的故障，并針對具體故障，提出相應的處理方案，才能有效地為變電站供電服務提供安全可靠的保障，進而為社會的發(fā)展和人們生活提供更為優(yōu)質(zhì)的供電服務。