智能配电网电力设备状态检修集成系统探讨

摘 要： 对常规电力设备计划检修和故障检修模式存在的缺陷进行归纳总结后，介绍状态检修新技术的优势和工作要点，并对智能配电网电力设备状态检修集成系统功能特征进行详细分析研究。电力设备状态检修，为智能配电网系统中的运行检修人员合理制订检修维护计划，指导电力设备有效准确进行检修，提供重要辅助决策支撑。

关键词： 智能配电网；电力设备；状态检修；数据挖掘

2008年，国家电网公司结合电网实际情况，在全网内印发了《设备状态检修管理规定（试行）》和《关于规范开展状态检修工作意见的通知》等相关文件，并结合国网实际情况颁布了Q/GDW 1682008《输变电设备状态检修试验规程》等7项技术指标规范标准。状态检修主要根据电力设备在线监测数据，利用DSP数据处理单元进行实时分析，并经专家系统、神经网络等智能学习训练软件，获得电力设备“健康状态”信息，进而形成有针对性的检修维护策略，可以缩短检修维护时间，避免“检修不足”或“检修过剩”等不利情况发生，有效提高设备运行可靠性，具有较高的社会经济效益，在智能配电网系统中发挥较好的应用管理效果。

1 电力设备常规检修模式存在的缺陷

1.1 计划检修

计划检修，也称定期检修，是我国电力系统中目前主要采用的检修模式。计划检修是一种典型的预防性检修模式，其主要依据电力设备历史运行统计数据和专家经验知识，以时间作为主要评估依据，预先设定电力设备应该进行检修的工作内容和周期。此种检修模式是我国电力系统统一推行的定期检修维护制度，在很大程度上提高了电力设备运行的安全可靠性。但由于此种检修模式，受检测技术和手段等多方面因素的制约，主要是其无法真实可靠获得运行电力设备的实时数据信息，主要依靠电力设备预防性检修试验周期要求进行静态评估，存在较大盲目性和强制性，进而导致电力设备“检修不足”或“过度检修”等不利情况时有发生，主要表现在以下多个方面：

① 没有针对性。不依据电力设备的实际运行工况状态，一律根据预防性试验周期要求执行试验，这样不仅会导致大量人力和财力浪费，同时预防性试验中，耐压试验等会给电力设备带来一定的潜在安全隐患；

② 检修周期制定不规范。由于各类电力设备其功能作用及制造技术的不同，其使用周期和维护周期也存在不同。在整个寿命期内按照统一的预防性试验周期进行大修等存在较大盲目性，不科学，不能真实反应设备检修维护客观实际需求；

③ 增加了误操作故障发生率。“检修不足”或“过度检修”等会给电力设备带来较大安全隐患，增加了电力设备检修维护的停电时间和停电次数，增加了认为误操作、误碰、误接线的事故发生率，降低了供电可靠性。

1.2 故障检修

故障检修又称事后检修，是一种典型的静态检修维护模式，即当电力设备发生故障后才组织相关专业人员对故障进行排查处理。这种检修模式存在严重的滞后性，所带来的社会经济影响较大。从大量实践工作经验可知，故障检修模式存在以下多方面的缺陷：

① 故障检修是一种静态被动的检修模式。智能配电网容量和结构的进一步扩大，电力设备种类和数量也在进一步增多，其不可预见性也在增大，这就使运行检修工作人员长期处于“高压”工作状态。任何一起供配电事故的发生，均可能给配电网系统带来较大的经济损失和不良的社会影响。

② 资金储备量增多，资金利用效率降低。为了使配电事故能够在尽量短时间内得到有效处理，就必须结合此类设备历史运行故障数据信息，预先准备较多类型的原材料和附件，这样势必会增加配电网备品、备件的库存，库存资金储备量增多，资金利用效率降低，从而增加故障检修成本。

③ 故障检修效率较低。故障抢修存在时间紧、任务急等特点，抢修人员在“高压”工作状态下，为了赶时间，经常会按照习惯经验简化操作程序，这样势必会导致人为误操作事故发生，引起人身财产损失甚至伤亡等事故发生。

从上述分析，常规设备计划性检修和故障检修模式，在电力设备检修维护实时性、准确性、可靠性等方面均很难满足现代智能配电网系统需求，采用在线状态检修等新电力设备检修维护模式已成为供电企业技术升级改造研究的重要内容，具有非常高的应用研究意义。

2 在线状态检修的优势和工作要点

2.1 在线状态检修的应用优势

智能配电网电力设备开展在线状态检修，可以有效克服预防性定期检修模式中存在的盲目性和强制性。其根据电力设备在线运行工况状态数据信息，经DSP数据处理单元和专家系统运算分析生产对应的检修维护策略，有针对性实时准确可靠安排设备检修和预防性试验，可以提高设备检修维护工作效率，提高设备检修维护针对性、准确性和可靠性；避免了“检修不足”或“过度检修”等不利情况发生，提高设备运行的安全可靠性和节能经济性；通过科学合理的设备在线检修模式，确保智能配电网调度运行方式的完整准确性，为配电网安全生产和可靠稳定调控运行提供了重要决策数据，避免了大量的预防性检修维护工作计划给配电网带来的安全隐患；在线状态检修有针对性的检修维护策略，减少了电力设备检修维护工作量，降低了工作人员的劳动强度，减少了检修维护成本，有利于提高电力企业综合竞争实力。

2.2 开展在线状态检修的工作要点

① 要明确在线状态检修的功能目的。在线状态检修的主要目标在于为电力设备检修维护计划制定，提供重要的参考数据资料和推荐决策，并不是简单地为延长电力设备检修周期，也不是简单缩短检修维护时间。在开展在线状态检修过程中，首先应纠正对在线状态检修概念和功能的理解，避免混乱及盲目延长电力设备试验周期等不当做法发生。

② 建立完整的电力设备基础信息数据库。电力设备基础信息数据库是状态检修工作开展的重要基础，要建立由设备的铭牌数据、出厂试验数据、交接试验数据、以及特殊试验数据等共同组成的基础数据库，为设备高效开展状态检修提供强有力的数据支撑。

③ 按照新的状态检修试验规程制定检修计划。我国电力行业一直执行DL/T 596预防性试验标准，而电力设备在实施在线状态检修后，要严格按照新的状态检修试验规程制定匹配的检修维护计划制度。要认真区分和掌握二个标准间的差异，以确保在实际状态检修工作开展中顺利实施。

3 基于数据挖掘的电力设备状态检修集成系统

智能配电网状态检修实质就是结合计算机系统、电力通信系统等建立一套设备的运行工况状态在线分析系统，来判断电力设备的实时运行健康工况状态，以确定是否对其安排实时可靠的检修。基于数据挖掘的电力设备状态检修集成评估系统，其具体逻辑组成结构，详见图1所示：

从图1可知，对电力设备运行工况状态进行在线动态评估过程中，设备当前监测值、设备集成信息、设备历史运行数据、技术监督数据、以及设备缺陷信息，是整个集成评估系统正确运算分析的基础。通过对设备集成信息、历史运行数据等相关数据的挖掘分析，获得设备在缺陷工况状态下的特征值和设备关联技术指标值，便于配电网运行检修工作人员及时准确掌握设备的运行功能性能进行，进而获得设备健康状况数据为设备检修维护制度计划的制定提供重要的决策数据。为了详细分析基于数据挖掘的电力设备状态检修集成评估系统，其在实际工作中的运算决策逻辑，此处仅以变压器状态检修决策生成流程为例进行分析。

电力变压器是智能配电网系统中的核心电力设备，其状态检修策略的制定涉及到油色谱分析、故障预测诊断等诸多方面的因素，是一个系统复杂的工程。目前，智能配电网系统中电力变压器状态检修决策生产过程是在图1所示的集成模型的基础上，通过在线数据采集单元、IED电子设备、DSP数据处理器、通信数据交换器等获取和处理电力变压器相关基础数据、实时/历史运行工况数据等直接反映变压器健康状态的特征信息，进而结合专家知识系统、神经网络系统等评价电力变压器实时运行健康状况。对分析决策存在运行工况状态劣化和趋势不良等数据信息和决策会在线实时发布预告预警信息，并智能判断变电泳漆的故障类型和可能的故障原因，最终通过综合优化形成完善可靠的检修维护策略，并传送到配电网安全生产运行管理决策系统，有效支持配电网系统状态检修工作的具体开展实施。电力变压器状态检修决策生成流程，详见图2所示：

从图2可知，通过色谱数据分析、比值法运算、神经网络自动学习训练等相关运算分析，可以准确判断变压器所发生的故障属于附件故障还是内部故障，并给出较为详细的故障类型、故障部位、故障原因的信息，进而给出符合电力设备实际情况的检修维护决策建议，便于运行维护人员制定切实可行的检修维护计划，确保电力设备具有较高运行安全可靠性。

4 结束语

智能配电网状态检修，是建立在计算机技术、电力电子技术、传感器技术等先进技术的基础上发展起来的，是一种非常先进的电力设备检修维护理念和优化检修策略制定。在智能配电网系统中采用状态检修，不仅可以提高供电的安全性和可靠性，同时还能带来较为可观的社会经济效益，有效提高电力企业的综合竞争实力。

参考文献：

[1]国家电网公司，输变电设备状态检修辅助决策系统建设技术原则（试行）[Z].2008.

[2]国家电网公司，国家电网公司设备状态检修规章制度和技术标准汇编）[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3]成永强，基于数据挖掘的设备状态检修[D].北京：华北电力大学，2005.