输变电一次设备综合评价体系的探讨

张玉佳，栾逢时，段大鹏，齐伟强

(国网北京市电力公司，北京 100035)

1 智能变电站的概况

近年来，节能环保、清洁低碳、能源结构变化对电网提出了智能化的新要求，智能化已经成为电网发展的必然趋势。智能电网在坚强特高压电网的基础上，将基于信息化、自动化、互动化，协调统一调度，使电网具备主动防御、实时在线的安全评估和分析能力，实现强大的预警和预防控制能力及自我修复能力。

智能变电站是智能电网实现的物理基础和重要组成部分。智能变电站是指采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和检测等基本功能，并可根据需要支持电网实时自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级应用功能的变电站。

智能变电站包括智能化的输变电一次设备、二次设备、网络化操作平台及自动化系统结构。智能化的输变电一次设备、二次设备(包含智能元件)通过先进的传感量测、信息分析决策、自动控制等技术，将输变电一次设备参数转化为数字化、标准化的信息平台，最终实现智能变电站输变电一次设备实时全景监测、互动化、预防性等功能。

2 设备运维管理模式的转变

随着变电站智能化的发展，变电站设备运维管理也由传统模式向新型模式转变。传统交流耐压试验、泄漏电流测试等设备修试工作也在向状态检修模式转变。

在智能变电站输变电一次设备评价过程中，不仅要考虑输变电一次设备运行参数是否在规定范围内，还要考虑与其融为一体的智能元件的灵敏度、数据传输的正确性等指标。

由省级电力公司对所辖范围内所有输变电一次设备、二次设备、辅助设施开展多维度综合评价工作。其评价模式由传统评价向综合评价转换(见图1)，即从设备状态信息来源单一向设备状态信息全面、多维度转变，从“事后型”管控模式向“预防型”管控模式转变，从单一专业评价向多专业信息融合、综合评价转变。为切实掌握变电站输变电一次设备现状、二次设备、辅助设施等状态评价工作，按照以供电设施的运行状态为中心、评价导则为依据、系统平台为依托的原则及措施，可实现输变电一次设备的综合评价。

图1 传统评价与综合评价模式的比较

3 输变电一次设备综合评价体系概况

3.1 输变电一次设备综合评价体系的总体目标

为了客观评价设备状态和科学合理地指导检修计划，输变电一次设备综合评价体系使用智能化输变电一次设备所包含的智能元件及其他设备，通过网络化操作平台交互参数、状态和控制命令等信息，对设备当前的运行状态进行动态评价，并结合各运维单位上报的所掌握的设备情况，应用供电设施综合评价系统，完成各类供电设施状态的跟踪及汇总分析，实现输变电一次设备的综合评价。同时，对发现的问题进行重点分析，分别从运行管控、检修管控、专业管理等方面提出相应的技术应对措施与策略建议。

3.2 输变电一次设备综合评价体系的建立

输变电一次设备综合评价是一个复杂的过程，包括汇总历史数据信息、巡视查找设备缺陷、定期分析预防性试验数据、判断设备不良工况，以及处理、分析带电检测、在线监测等状态检测数据。输变电一次设备综合评价体系结构如图2所示。

图2 输变电一次设备综合评价体系结构

该评价体系的建立过程为：对输变电一次设备状态的影响因素进行整理，基于输变电一次设备的运行机理和实际情况，对设备参数、指标等进行分析，从而建立输变电一次设备综合评价体系，并根据设备类型划分来建立设备评价模型，然后采取系统上报的方式进行综合评价，最终从历史数据、设备缺陷、试验数据、不良工况、状态检测及其他因素等方面，建立结构统一的输变电一次设备综合评价体系。

该评价体系需要解决2个方面的问题：

(1) 按照评价导则，根据状态量的扣分值汇总为部件扣分值，考虑权重，加权得出输变电一次设备整体评价得分；

(2) 结合历史数据、缺陷、试验数据、状态检测等，对输变电一次设备进行综合会诊评价。

3.3 输变电一次设备综合评价体系工作流程

输变电一次设备综合评价体系的工作流程如图3所示。

图3 输变电一次设备综合评价体系工作流程

从设备分类周期评价开始进入综合评价体系，结合智能变电站内数据及运维单位提供的设备运行状态，开展综合评价。综合评价结果审核通过后，进行设备分类综合评价分析，根据评价方法，从设备大样本中形成该类设备的总体评价报告。对评价出存在异常或严重缺陷的设备再次开展深度评价，或根据重大保障需求，在所辖范围内查找历史数据后，最终形成评价结果。

评价结果汇总、凝练后，对各单位设备评价情况进行通报，对设备评价结果的应用情况进行考核，促进各单位对管辖范围内设备的管理，最终形成全公司层面供电设施月度、季度、年度综合评价报告。通过评价管理体系，总结疑似家族性缺陷等共性问题、技术难题及其他具有前瞻性的课题，并对其进行深入研究，组织实施专项评价工作。另外，在重大活动保电前夕，对涉及重要用户的重点站线、重要开关进行专项评价，评价结果直接用于指导供电保障及设备的运行维护。

依据评价导则，综合设施基础数据、监控信息、历史不良工况及历史检修情况等信息，对发生过不良工况或状态检测结果异常的单台设施开展评估，并提出具有针对性的检测、试验、维修等方面的策略建议。

4 输变电一次设备综合评价体系的实现策略

输变电一次设备综合评价体系是以评价导则为总原则而建立的综合评价体系。它基于多维度综合评价方法开展供电设施评价；针对不良工况、事故等开展单台设施的会诊式评价工作；针对特殊供电保障需求和综合评价疑似家族性缺陷结论，组织开展批量供电设施的会诊评价工作。

4.1 基于统计学的多维度分析法

多维度分析法是指按照运行单位、电压等级、专业、设施类型、生产厂家、变电站、时间范围、评价结果等维度对省市级电网单台设施的评价结果进行分类统计。上述各维度可以互相组合，以表征电网供电设施状态的整体情况。

对统计结果中处于非正常状态的设施进行重点关注，尤其是处于严重缺陷与异常状态的设施。首先，对处于严重缺陷与异常状态设施的主要扣分依据与状态量描述进行归纳、分类，并按照出现频次进行排序；其次，对处于注意状态设施的扣分依据也进行归纳、分类；最后，对统计结果进行同比与环比分析，以观察评价结果的整体变化趋势。针对统计结果的分析结论，提出相应的技术应对措施，包括检测、试验、维修等方面的策略建议。

4.2 不良工况的评价方法及检修策略

供电设施的不良工况有：过载、过励磁、过电压、短路电流、外绝缘水平、本体及环境温度、动作次数等。在定义供电设施不良工况的表征参数时，串联设备主要考虑电流，并联设备考虑绝缘，机械疲劳考虑次数，敞开设备考虑爬距，外部环境考虑温度等。

供电设施不良工况的评价方法为：每当供电设施经历不良工况后，通过人工填报、系统导入、数据共享等方式将相关信息要素的数据送入综合评价系统，由技术人员综合分析该设施的基础数据，历史检测、试验报告，历史不良工况，历史检修情况等信息，并进行诊断，给出该设施当前状态的文字描述，而不采用分值表征其状态。

当供电设施经历的不良工况累积到一定的次数或量级时，根据不良工况评价标准，给出检测、试验、维修等方面的策略建议，以指导运行或检修单位及时对该设施进行相应的检测、试验或检修。检测、试验没问题或检修完成后，重新计算不良工况的累积次数或量级。制定了《供电设施不良工况评价标准与检修策略技术导则》，将不良工况的评价标准和相应的检修策略进行了总结和规范。

4.3 特殊供电保障的会诊评价

对于特殊供电保障需求，在综合评价系统中应用电网GIS拓扑的电源追溯功能，列出该次供电保障所涉及的供电设施范围；然后在综合评价系统中以OA代办的形式将评价需求发给各运行单位，及时进行状态评价；最后在单台设施会诊评价结果的基础上，编写综合会诊评价报告。

4.4 疑似家族性缺陷的会诊评价

对于统计结果中显示的疑似家族性缺陷，即若发现同类生产厂家或型号设施在设备评价的某一维度(时间段或次数)频发的缺陷或故障，则由设备综合评价中心启动并组织专项评价工作。对该类设施的缺陷进行复查、评价，最终提交会诊评价报告。

5 输变电一次设备综合评价体系的应用展望

智能化输变电一次设备是智能变电站的基本单元，它是高压设备与智能组件的有机结合，由高压一次设备、传感器或控制器(内置或外置于高压设备本体)、智能组件3个部分组成，通过传感器或控制器，与一次高压设备形成有机整体，实现与宿主设备相关的测量、控制、计量、监测、保护等全部或部分功能。这种设备必将成为中国电力设施发展的趋势。当多个智能变电站实现标准化的互联时，即可构成支撑智能变电站的重要节点。

智能电网的发展对输变电一次设备提出了新的需求,不仅要求输变电一次设备具有传统的输变电功能，还要包括智能化组件的融合技术，并逐渐向输变电一、二次设备一体化方向发展。而状态检修、设备评价又是一种更适应供电需求的全新设备管理模式。输变电设备状态监测与评估诊断技术能力的不断提高，为状态检修和设备评价提供了理论基础和判据，从而能更好地体现智能电网发展的重要性，并在技术革新与管理创新上共同提高电网运行的安全性与经济性。

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