畢可強

（國家電投集團電站運營技術（北京）有限公司，北京）

引言

在狀態(tài)評估發(fā)展的初始階段，設備監(jiān)控系統(tǒng)是分布式的，每個系統(tǒng)只能與一個設備兼容。它們彼此獨立，事實上，有許多信息孤島，沒有交流促進監(jiān)測狀態(tài)的信息[1]。設備管理層應將建議書的結果提交或移交給相關的外部生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以便安排設備檢查[2]。電氣系統(tǒng)中二次設備的風險評估是在影響電氣設備可靠性的各種因素的基礎上建立風險評估模型。在評估模型的基礎上，通過為安裝維護機制提供決策支持，從可靠性和經(jīng)濟性的角度，評估電網(wǎng)系統(tǒng)中安裝缺陷的風險水平[3]。提高電力設備的控制水平和可靠性，降低設施維護成本。在《電力輸送和輸送設備風險評估手冊》中，風險評估將風險定義為意外結果的概率和嚴重程度，表現(xiàn)形式通常為概率和結果的乘積。傳統(tǒng)的風險評估方法應大致歸類為電氣元件在電網(wǎng)上的位置（系統(tǒng)中心的子系統(tǒng)、區(qū)域重要子部分、一般子部分），而沒有基于電流的定量計算分析，在不影響組件維護對電網(wǎng)損失的影響的情況下，很難管理電力系統(tǒng)組件的維護決策[4]。針對傳統(tǒng)風險評估方法的不足，提出了一種超高壓電網(wǎng)二次設備狀態(tài)評估方法。該方法主要分析電網(wǎng)的穩(wěn)定性和組件缺點后的負荷減少，并根據(jù)指標的每個值計算不同運行模式下二次安裝的風險[5]。風險損失是以貨幣方式擔保的。該方法在評估方面有著較高的應用價值。

1 超高壓電網(wǎng)二次設備狀態(tài)評估

1.1 二次設備評估指標體系

合理的二次設備評估系統(tǒng)是狀態(tài)評估方法研究中的一項重要工作。二次設備安裝的狀態(tài)特性的選擇應決定其是否能準確反映安裝的實際運行狀態(tài)。超高壓電網(wǎng)二次設備的系統(tǒng)包括多個設備，因此，可以制定一個科學有效的評估體系[6]。結合實際操作條件表現(xiàn)出不同設備的狀態(tài)特性不同。

（1） 設備壽命測量的持續(xù)時間與老化程度呈正相關，主要由電子轉換器和耦合單元組成測量回路的評估指標。集成單元還需要確定工作環(huán)境的溫度。在電氣特性的情況下，應考慮電阻和泄漏容量。在電磁兼容性方面，測量回路評價指標如圖1 所示。

圖1 測量回路評價指標

（2） 保護裝置評估指標日期與目標方案的評估類似，還應考慮故障的持續(xù)時間和平均無故障時間。在數(shù)據(jù)傳輸方面，傳統(tǒng)的采樣裝置與繼電保護裝置有很大不同，因此應考慮通信系統(tǒng)的操作。鑒于相關保護裝置的重大故障直接影響保護動作能否正確執(zhí)行，相關的轉換信息和采樣值信息應與特定的網(wǎng)絡報告一起發(fā)送，應考慮家族性和自身缺陷[7]。因此，保護裝置的評估指標如圖2 所示。

圖2 保護裝置評估指標

（3） 智能終端評價指標，智能終端負責接收二次設備管理指令和合規(guī)性能。該過程中的相關指標在時間、行動時間、報告?zhèn)鬏敃r間等方面發(fā)揮作用[8]。有必要同時考慮智能終端和屬于工藝層設備且類似于電力指標的測量方案。因此，智能終端的評價指標如圖3 所示。

圖3 智能終端評價指標

1.2 指標體系分類

在上述基礎上，變電站綜合自動化系統(tǒng)在線監(jiān)測指標構成如圖4 所示。

圖4 變電站綜合自動化系統(tǒng)在線監(jiān)測指標構成

（1） 設備的性能指標類別應用于監(jiān)測子系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)運行條件的變化。該指標系統(tǒng)的選擇可以參考計算機系統(tǒng)的能源監(jiān)測指標，如溫度、濕度、能源供應質(zhì)量等[9-10]。特別是，具體到變電站綜合自動化系統(tǒng)，在溫度和濕度較小的環(huán)境中，獨立的自動化設備如機柜，甚至CPU 板的表面都位于其中。鑒于無線電保護和其他設備不僅是他們的供電方案，而且也是檢測和釋放供電方案的設備，因此必須對電力質(zhì)量進行單獨監(jiān)測。

（2） 以繼電保護為代表的綜合自動化設備應接受微處理器的結構，可行的方法是分析相對保護和后端之間的通信協(xié)議，并使用協(xié)議中規(guī)定的時間線要求，如遙測周期傳輸間隔、SOE 傳輸延遲等，以創(chuàng)建反映安裝性能的指標系統(tǒng)。由于IEC60870-5-103 已成為通用綜合自設備的狀態(tài)標準，基于該方法的指標體系已建立了通用水平。

（3） 網(wǎng)絡狀態(tài)指示器用于監(jiān)測站控網(wǎng)絡的狀態(tài)，即使在使用RS485、Lonwork 或以太網(wǎng)時，也要考慮，替換自動化站控制通信的綜合網(wǎng)絡通常根據(jù)PRC 或HSR 網(wǎng)絡中定義的IED 通信的度量指標來剔除冗余或選定高可用性網(wǎng)絡。

1.3 二次設備狀態(tài)評估流程

超高壓電網(wǎng)二次設備狀態(tài)評估方法本質(zhì)意味著訓練上允許二次學習模型學習專家進行評估，并獲得二次評估能力。具體流程如圖5 所示。

圖5 超高壓電網(wǎng)二次設備狀態(tài)評估流程

2 實驗論證

2.1 實驗準備

為了驗證本文中提出的算法的有效性，在進行設備狀態(tài)評估方法時，使用了省電網(wǎng)管理的智能替代的測量數(shù)據(jù)，并邀請了六名專家來評估二次安裝的狀態(tài)。每個數(shù)據(jù)對應的二次安裝狀態(tài)指標被認為是專家打分。相關模型可以在Python 3.7、Keras 2.2.4和TensorFlow 2.0 beta 領域進行設計和管理。使用平均絕對利率（MAPE）在等式（1）中示出樣本準確度指數(shù)。

本文應提前選定六臺學習器，并進行針對其相關性的訓練。三種方法實驗數(shù)據(jù)評估運行時間結果如表1 所示。

表1 三種方法對比結果

2.2 對比實驗

從表1 中可以看出，使用本文所提方法得到的評估運行時間小于傳統(tǒng)方法的評估運行時間，采用本文方法評估運行時間最短，平均比傳統(tǒng)方法1 和傳統(tǒng)方法2 分別減少1.234 32 s 和1.245 32 s。實驗結果表明，采用本文方法設備狀態(tài)評估效率更高。

結束語

為了解決超高壓電網(wǎng)二次設備狀態(tài)評估問題，本文根據(jù)二次裝備的特點，建立了一個綜合的設備評估指標體系，并提出了一種狀態(tài)評估方法?？梢愿玫貙崿F(xiàn)評估。例如，一項分析表明，與單一模式相比，綜合訓練可以獲得更好的評估能力，加上一種改進的LM 算法，輔助FCC 對中性網(wǎng)絡進行訓練，可以有效地評估二次設備的狀態(tài)，指導設備狀態(tài)檢修工作。