變電運維設備故障處理方法研究

馬 爽，周 瑋

國網寧夏電力有限公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100

0 引言

隨著電網建設工作的持續優化，變電運維設備呈現的故障也更加多元化。在電網設備運行中，一旦變電運維設備出現故障或異常，都會對電力系統的安全穩定運行造成影響[1]。為了解決該問題，優化變電站的整體運行，有關單位開展了針對變電運維設備故障的健康水平監測，通過分析設備實時運行狀態，掌握、預測并評估電網輸電安全性與穩定性，基于此種方式，優化終端的供電服務項目與服務模式。隨著相關工作的逐步推進與落實，傳感器技術與其感知水平逐步提升，對變電運維設備異常運行數據的管理難度也隨之提升[2]。相比常規的數據管理，變電運維設備異常數據具有顯著的“4V”特征，隨著變電異常數據量的增加，數據診斷效率、變電運維設備故障處理速度下降。如何合理使用現代化技術輔助變電運維設備故障排查與處理，成為電力管理部門的研究與關注重點[3]。根據相關工作的實施現狀，我國變電單位在此方面的落實度與執行度仍存在不足。因此，文章將以某變電站為例，對變電運維設備故障處理方法展開詳細的設計，全面保證電網在建設與運行中的安全性、穩定性。

1 變電運維設備的故障處理方法

1.1 變電運維設備運行監測

為了有效處理變電運維設備故障，在設計故障處理方法前，需要獲取變電運維設備的運行數據，提出針對變電運維設備的運行監測方案。在監測過程中，將傳感器、智能監控組件、展示界面、監控設備等在線裝置通過接口與設備連接，確保多設備處于良好交互狀態后，建立設備之間的通信。通過此種方式，實現對變電運維設備運行的實時監測[4]。

為了實現變電運維設備運行監測數據的實時傳輸，建立變電運維設備的交互傳輸信道。此信道主要用于傳輸變電運維設備在運行中的結構化數據與非結構化數據。在監測過程中，根據不同型號變電運維設備的額定輸出電流與額定輸出電壓，錄入設備在運行中的端口輸出電流與電壓。在接口位置進行數據系統的更新，設定監測參數。在啟動監測裝置前，對相關設備的技術參數進行調試，通過此種方式，實現對變電運維設備運行的實時監測。

1.2 設備故障數據采集與處理

完成對變電運維設備運行監測的設計后，在通信接口采集設備故障數據[5]，采集過程如下：

式中：d為設備故障數據采集過程；ω為數據反射中心波長展示條件；N為有效通信周期；sn為應變傳感器自身運行產生的數據。采集設備故障數據后，考慮到在此種條件下獲取的數據中可能存在大量冗余數據、噪聲數據、干擾數據與臟數據，利用此類數據進行變電運維設備故障處理會導致錯誤決策，需要處理變電運維設備故障數據，篩選數據集合，為故障處理提供決策依據。故障數據處理流程如圖1所示。

圖1 變電運維設備故障數據處理過程

初步篩查采集的監測數據，過濾數據集合中的冗余數據，此過程如下式所示：

式中：TC為故障數據集合中冗余數據過濾處理過程；Ti為數據塊均衡性；pi為數據在監測傳輸過程中的損耗；c為數據之間的關聯性；i為數據劃分節點。

在此基礎上，按照不同數據的類別，對數據進行歸類劃分，實現對數據的集成，此過程如下式所示：

式中：DS為數據集成過程；Di為數據類別；VC為數據副本存儲方式；NS為節點聚類任務量。

為了進一步實現對數據的處理，可在上述內容的基礎上進行數據存儲格式的轉換，數據格式轉換過程如下所示：

式中：w為數據格式轉換程序；hi為數據節點能效；μ為標準化數據存儲格式。

按照上述步驟，轉換監測數據，為后續故障排查、處理與設備檢修提供高精度數據，作為決策支撐。

1.3 基于智能圖譜匹配的變電運維設備故障排查與檢修

完成上述步驟后，根據采集的變電運維設備故障數據，建立變電運維設備檢修基礎數據語料庫。篩查語料庫中的結構化數據、半結構化數據，對前者進行數據整合與實體匹配，對后者數據進行實體抽取、關系抽取、屬性抽取。在匹配過程中，錄入第三方數據，根據多渠道來源的變電運維設備數據構建變電運維設備故障本體，通過融合設備常態化條件下運行產生數據與設備專業知識，建立變電運維設備知識圖譜。多個融合步驟均可用下式表示：

式中：R為數據融合步驟；ti為節點數據融合所需時間；pi為節點負載；γ為第三方數據導入；ri為設備健康狀況預測條件。

按照上述方式，完成變電運維設備智能圖譜的構建。在此基礎上，將變電運維設備處理后的運行數據導入圖譜，對設備運行健康狀態進行匹配。匹配過程如下式所示：

式中：k為變電運維設備處理后的運行數據與智能圖譜的匹配過程；x為實體數據；s為關系數據；a為屬性數據；y為第三方數據；b為知識庫自主更新過程。

輸出匹配結果，將圖譜匹配的結果作為變電運維設備故障處理結果，完成變電運維設備的故障處理。

2 實例驗證

文章從三個方面完成了變電運維設備故障處理方法的設計，但截至目前，此方法的研究仍停留在理論階段，尚未有科研單位對此方法的可行性進行檢驗。因此，文章將以市場內某大型變電站作為研究對象，設計實例應用實驗。

為了滿足實驗的真實性需求，選用此變電站中心數據庫內存儲的近6個月的變電運維設備故障數據作為實驗樣本數據。將數據導入MATLAB-8.0操作平臺，對樣本數據進行分類，如表1所示。

表1 樣本數據

與變電站負責人交涉可知，此變電站中的變電運維設備經常出現故障，盡管此單位已經加大了對設備故障的處理力度，但相關工作的實施并未取得顯著效果[6]。因此，獲取測試數據后，按照文章設計的方法進行變電運維設備故障的監控[7]。

通過變電運維設備運行監測，將樣本數據中用于描述變電運維設備運行的數據與監測過程匹配，通過此種方式掌握變電運維設備的實時運行情況[8]。此次監測以設備在運行中的輸出電流值為例，將電流互感器安裝在設備運行輸出端，將其與設備接口匹配，截取部分時段下的變電運維設備運行數據，將數據展示在顯示器上，連接不同時段下的數據[9]。變電運維設備運行監測界面如圖2所示。

圖2 變電運維設備運行監測界面

已知變電運維設備在無故障運行條件下的輸出電流值在5.0～7.0 A范圍內規律性波動。在圖2中，1、2、3為變電運維設備的三個故障時刻。從圖2所示的變電運維設備運行監測結果可以看出，在1.0 s，設備發生了第一次故障；在3.0 s，設備發生了第二次故障；在7.0～8.0 s范圍內，設備發生了第三次故障。由此可見，文章設計的方法可以在實際應用中，實現對變電運維設備運行的良好監測[10]。

在此基礎上，在監測的數據集合中，提取變電運維設備故障數據，按照標準化處理方式，進行數據的統一處理。完成處理后，構建變電運維設備運行智能圖譜，將故障數據與變電運維設備運行智能圖譜進行匹配，通過此種方式排查變電運維設備故障，并結合故障排查結果進行設備檢修。完成設備檢修后，將電流互感器安裝在完成檢修的變電運維設備電流輸出端口，繼續監測變電運維設備，輸出故障處理后的設備運行數據，記錄設備的連續運行情況。結果如圖3所示。在圖3中，a為變電運維設備運行中輸出電流值上限；b為變電運維設備運行中輸出電流值下限。

圖3 變電運維設備故障處理后的運行監測界面

根據上述實驗結果，按照文章設計的故障處理方法進行變電運維設備故障處理，可以保證處理后的變電運維設備運行輸出電流在安全范圍內，從而保證設備運行的穩定性，為變電站的安全、持續供電服務提供技術層面的幫助與指導。

3 結束語

將智能化技術與變電站發展進行融合，已成為產業未來發展的關注重點，在此種情況下，變電站的建設勢必呈現規?；c規范化趨勢。文章從變電運維設備運行監測、設備故障數據采集與處理、基于智能圖譜匹配的變電運維設備故障排查與檢修三個方面完成了變電運維設備故障處理方法的設計，并通過實驗證明，設計的方法在實際應用中具有較好的故障處理效果。