智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢修及預(yù)測研究系統(tǒng)構(gòu)建

1、智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢修及預(yù)測研究系統(tǒng)構(gòu)建摘要：通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，研究和分析智能變電站設(shè)備 基本信息、運(yùn)行信息、試驗(yàn)信息和故障、缺陷信息之間的數(shù) 據(jù)關(guān)系和規(guī)則，構(gòu)建智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢修與預(yù)測分析系 統(tǒng)。主要論述系統(tǒng)的構(gòu)建過程，并展望智能變電站設(shè)備狀態(tài) 檢修的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞： 智能電網(wǎng)；智能變電站；數(shù)據(jù)挖掘；知識發(fā) 現(xiàn)；iec61850隨著國家電網(wǎng)公司堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃的提出，變電 站自動化領(lǐng)域中智能化電氣設(shè)備得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。 2010年，采用了實(shí)時傳感、在線監(jiān)測、數(shù)字傳輸和計(jì)算機(jī)通 信等新型實(shí)用技術(shù)的智能變電站相繼出現(xiàn)。反映設(shè)備狀態(tài)和 可靠性的數(shù)據(jù)越來越多，運(yùn)算數(shù)據(jù)量更大，同時設(shè)備狀

2、態(tài)檢 修越來越趨向于實(shí)時、自動、智能、高效。原有常規(guī)變電站 的狀態(tài)評價和檢修系統(tǒng)已不能及時為變電站的管理決策提 供準(zhǔn)確、可靠的信息。對此，根據(jù)智能變電站設(shè)備的變化特 點(diǎn)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行了智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢修過程的 研究和分析。1現(xiàn)狀分析目前，國家電網(wǎng)公司已經(jīng)把智能變電站建設(shè)作為當(dāng)前智 能電網(wǎng)建設(shè)的主要方向和重點(diǎn)來抓，現(xiàn)今我國已完成多個智 能變電站的新建及改造工程。隨之而來的是普通變電站的設(shè) 備狀態(tài)檢修系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上智能變電站設(shè)備管理和業(yè) 務(wù)流程的發(fā)展，以前設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)主要由人工錄入設(shè)備 基礎(chǔ)、運(yùn)行以及檢修試驗(yàn)數(shù)據(jù)，評價過程是人工進(jìn)行設(shè)備狀 態(tài)評價。而現(xiàn)在智能變電站設(shè)備的運(yùn)行、檢修試

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)基本 上實(shí)現(xiàn)自動采集和實(shí)時獲取，為設(shè)備狀態(tài)檢修工作提供了有 力的支撐。所以，原有設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)已不能適應(yīng)智能變 電站設(shè)備狀態(tài)檢修工作的需要。急需要構(gòu)建一套狀態(tài)檢修與 預(yù)測系統(tǒng)滿足當(dāng)前智能變電站狀態(tài)檢修工作的需要。2系統(tǒng)構(gòu)建過程通過研究pms、在線監(jiān)測和一體化信息平臺等系統(tǒng)所采 集的各種數(shù)據(jù)，構(gòu)建以設(shè)備為核心，函蓋設(shè)備全壽命周期內(nèi) 所有信息的數(shù)據(jù)倉庫，并在此基礎(chǔ)上開展智能變電站設(shè)備狀 態(tài)檢修和預(yù)測分析，實(shí)現(xiàn)對智能變電站設(shè)備狀態(tài)評估與狀態(tài) 檢修工作的有效管理，提高檢修決策分析的準(zhǔn)確性和有效 性，為智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢修工作提供決策支持。2. 1系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用及數(shù)據(jù)來源分析根據(jù)智能變電站建設(shè)現(xiàn)

4、狀，進(jìn)行系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用及數(shù)據(jù)來 源的分析，詳見下圖：數(shù)據(jù)來源（數(shù)據(jù)支撐以下）為智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢修 與預(yù)測分析系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源，主要由在線監(jiān)測系統(tǒng)、pms 和一體化應(yīng)用平臺三部分組成。在線監(jiān)測系統(tǒng)中反映設(shè)備狀 態(tài)的數(shù)據(jù)主要有主變壓器、斷路器和llokv開關(guān)柜的絕緣特 性、溫濕度、氣體壓力和機(jī)械特性方面的數(shù)據(jù)。pms中包含 設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)主要有設(shè)備臺賬、異常記錄、缺陷信息、試 驗(yàn)報告和家族缺陷等信息。一體化信息平臺中反映設(shè)備狀態(tài) 的數(shù)據(jù)主要有變壓器、斷路器和1orv高壓開關(guān)柜等設(shè)備的 異?；蚬收线\(yùn)行數(shù)據(jù)。包括異常或故障運(yùn)行時的時間、電流、 電壓值；變壓器、斷路器等設(shè)備的經(jīng)受短路電流的次數(shù)；斷 路

5、器帶負(fù)荷開斷次數(shù)等信息。業(yè)務(wù)應(yīng)用層為設(shè)備狀態(tài)檢修與預(yù)測分析工作支撐模塊， 主要有設(shè)備狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)庫、應(yīng)用數(shù)據(jù)倉庫、狀態(tài)數(shù)據(jù)和評 價標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)庫、設(shè)備狀態(tài)評估和設(shè)備狀態(tài)檢修、預(yù)測分析等 模塊組成。主要完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、整理和存儲；設(shè)備評價 標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)與評價標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算關(guān)系的設(shè)置；設(shè)備狀態(tài) 評價和預(yù)測分析等功能。2.2系統(tǒng)建設(shè)功能介紹系統(tǒng)應(yīng)用功能主要有桌面管理、應(yīng)用管理、運(yùn)維管理和 系統(tǒng)接口四部分組成。桌面管理是面向公司領(lǐng)導(dǎo)、生產(chǎn)技術(shù)部、檢修工區(qū)、運(yùn) 行工區(qū)以及變電站的統(tǒng)一信息發(fā)布與人機(jī)交互接口，包括異 常告警、狀態(tài)展示、狀態(tài)統(tǒng)計(jì)、狀態(tài)發(fā)展趨勢展示。應(yīng)用管理是系統(tǒng)各業(yè)務(wù)應(yīng)用功能的集合，包括監(jiān)測管

6、 理、告警管理、故障診斷、狀態(tài)評估、風(fēng)險評估、檢修策略 生成、統(tǒng)計(jì)分析等功能。運(yùn)維管理，為系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)服務(wù)，包括系統(tǒng)管理、評 價標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)、評價運(yùn)算規(guī)則維護(hù)、數(shù)據(jù)備份和權(quán)限管理等功 能。與在線監(jiān)測系統(tǒng)、pms和一體化應(yīng)用平臺建立接口，與 pms數(shù)據(jù)傳輸采用tcp/ip協(xié)議；與在線監(jiān)測和一體化平臺數(shù) 據(jù)傳輸采用iec61850協(xié)議,分別由在線監(jiān)測系統(tǒng)接口和一 體化平臺系統(tǒng)接口程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行解析和轉(zhuǎn)換。2.3系統(tǒng)部署方式介紹智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢修管理系統(tǒng)的實(shí)時采集、存儲和 計(jì)算的數(shù)據(jù)量非常大，對系統(tǒng)硬件配置、軟件算法和系統(tǒng)部 署提出了新的要求。通過集中部署一套系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)對所有 變電站的設(shè)備實(shí)時、

7、快速和準(zhǔn)確評價，所以采用集中和分布 相結(jié)合的部署方式。每個智能變電站站內(nèi)部署一套站端系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)備狀態(tài) 數(shù)據(jù)采集、分析，并把結(jié)果實(shí)時回傳給主站；公司本部部署 一套主站系統(tǒng)，用來分析、統(tǒng)計(jì)子站設(shè)備狀態(tài)、評價結(jié)果、 檢修策略和風(fēng)險評估結(jié)果，為公司領(lǐng)導(dǎo)決策提供可靠的依 據(jù)。3系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)在前期的設(shè)計(jì)和技術(shù)探索過程中，重點(diǎn)對iec61850標(biāo) 準(zhǔn)協(xié)議和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)做了深入的研究和論證。3. 1iec61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議轉(zhuǎn)換iec61850技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是目前在國內(nèi)數(shù)字化變電站建設(shè)過 程中的核心，它是基于通用網(wǎng)絡(luò)通信平臺的變電站自動化系 統(tǒng)唯一國際標(biāo)準(zhǔn)，由國際電工委員會第57技術(shù)委員會 (iectc57)

8、的 3 個工作組 10, 11, 12 (wg10/11/12)負(fù)責(zé) 制定的，變電站內(nèi)的智能電子設(shè)備(ied,測控單元和繼電 保護(hù))均采用統(tǒng)一的協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換。通過研究iec61850技術(shù)協(xié)議的數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸、接收 以及內(nèi)部轉(zhuǎn)碼過程，制定了信息交互接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)格式標(biāo) 準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換為tcp/ip協(xié)議可識別的數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時評價和分 析。它解決了智能變電站在線監(jiān)測、一體化平臺等自動化系 統(tǒng)產(chǎn)品與業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)之間的互操作性和協(xié)議轉(zhuǎn)換問題。3.2利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢預(yù)測數(shù)據(jù)挖掘又稱為數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)(knowledge discovery in database, kdd)o

9、是指從數(shù)據(jù)庫的大量數(shù) 據(jù)中提取隱含的、先前未知的并有潛在價值的信息和知識的 過程。目的是從大量數(shù)據(jù)中挖掘?qū)Q策有價值的知識和規(guī) 則。這些規(guī)則蘊(yùn)含了數(shù)據(jù)庫中一組對象之間的特定關(guān)系，可 揭示出一些有用的信息，為管理層提供決策支持。系統(tǒng)主要采用數(shù)據(jù)挖掘中的關(guān)聯(lián)、聚類、分類、預(yù)測等 算法，進(jìn)行設(shè)備在線監(jiān)測和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析和研究，找 出其內(nèi)部關(guān)聯(lián)關(guān)系和規(guī)則，進(jìn)行設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)發(fā) 展趨勢的預(yù)測和分析。4結(jié)語智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢修與預(yù)測分析系統(tǒng)主要提高設(shè) 備狀態(tài)評價的及時性、準(zhǔn)確性，對設(shè)備狀態(tài)發(fā)展趨勢進(jìn)行較 為準(zhǔn)確的預(yù)測，為設(shè)備管理人員的分析決策提供有力支撐， 對合理安排檢修工作，提高檢修針對性起到很強(qiáng)的指導(dǎo)作 用，為設(shè)備故障、缺陷的預(yù)測和精確定位提供了實(shí)時、精準(zhǔn) 的依據(jù)，減少了故障、缺陷原因判斷和分析的周期，極大的 降低了檢修成本，提高了檢修效率，達(dá)到了電網(wǎng)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)及