基于提升500kV变电站设备运维效率的多维数据在线监测系统的研究与应用

陈伟雄

摘要：本文以传统500kV变电站设备运维方式为研究起点，针对传统设备运维效率低下的现象进行了分析和探究，通过多维数据在线监测系统的应用来突破传统设备运维效率低下的难题，得出一系列的改进方案和技术措施，实现提升500kV变电站设备运维效率的目标。

关键词：500kV变电站;多维数据在线监测系统;设备运维效率

引言

经济的高质量发展推动着日益增长的电力市场。而电力供应的持续性和可靠性则被提出更高的要求，面临着严峻的考验。随着人工智能、物联网等新兴科学技术的高速发展，电网的建设将随着科学技术的进步而转型升级。对于传统500kV变电站而言，设备运维工作将会经受新的考验和挑战[1]，设备运维以及对应的管理模式急待改变[2]，并无法满足未来变电站高可靠性的运维要求。因此，本文将通过多维数据在线监测系统的研究与应用来提升变电站的设备运维效率，进一步实现变电站高可靠性的运维要求。

传统500kV变电站设备运维现状

当下500kV变电站运维以常规人工方式开展，主要包括倒闸操作、巡视维护等工作。

对于常规的倒闸操作，需要多人同时作业，包括在主控室后台机遥控操作以及跨区域核对设备状态，耗时耗力。

目前变电站巡视工作模式主要为人工巡视。通过人工肉眼识别、数据收集等手段，对设备进行外观检查、红外测温;通过人工抄录等手段，收集断路器动作次数、SF6压力表、油位等表计指示值。

根据变电设备运维策略实施细则，500kV变电站常规的设备巡视周期为每天一巡视，设备及其对应的表计、保护测控压板数量庞大，需要大量时间以及人力核对其正常运行的状态、数值;仅依赖人工巡视维护，对于设备隐蔽部件裂纹、隐蔽部件连接处发热无法及时发现，设备故障隐患排查效果不理想。

这些传统的运维方式，需要面临着“倒闸操作人工检查判别设备状态效率低”、“人工巡视工作量大、重复度高、效率低”、“在线监测技术应用不足”等问题。随着电网不断扩大，巡视、操作工作量日益剧增，仅依靠人工开展的工作模式已经无法满足高质量、高可靠性的运维要求。

多维数据在线监测系统

系统结构

针对以往500kV变电站在操作、巡视、维护工作中存在问题，研究应用一种多维数据在线监测系统，其结构设计如图1所示。该系统分别对由操作、巡视、维护三个子系统组成，每个子系统包含若干底层基础平台，依靠关键技术革新实现了底层基础平台的建设，采集到充足、准确的有效数据，并通过对数据进行充分的融合、运算、分析，将其结论应用于辅助决策。

系统功能

操作子系统 操作子系统由全远程操作平台、巡检机器人平台、视频及环境系统等组成。全远程操作平台通过监控系统及五防系统保证了操作任务的完成，操作时辅助决策依靠巡检机器人平台和视频及环境系统提供数据支撑。在进行设备倒闸操作时，依据操作任务预先设定机器人的观察路线、视频及环境系统观察的点位，运行操作人员实时获取机器人的现场检查过程图。同时机器人平台提供设备状态判别分析结论，并结合视频及环境系统捕捉的状态信息，运行操作人员能够更加精确核对开关、刀闸设备分合闸状态。因此操作子系统有效替代人力，并用于操作过程中的现场设备状态的检查。

巡视子系统 巡视子系统由轮式机器人、轨道机器人、视频及环境系统等组成。采用“人巡+机巡”方式，跨区域配置4台智能巡检机器人实现全站区域的巡视范围全覆盖。在日常巡视时，预先设定机器人的巡视路线以及视频及环境系统定点轮巡功能，按500kV GIS室、220kV GIS室、主变及35kV设备、继保室4个区域进行巡视。运行人员可获取全站开关、刀闸、压板、空开等状态量数据，各类表计值、红外测温值等模拟量数据以及设备声音文件，并查询机器人平台提供的巡视报告，得到状态错误及越限告警信息数据。此外，人工巡视侧重依据运维策略对重要设备进行特巡及隐患排查，通过视频及环境系统实时监测一二次设备高清外观状态，获取主要场所温湿度、风速及水浸情况报告，增加有效判断依据。因此巡视子系统有效节省了用于变电站日常巡视的人力，大大扩展巡视工作覆盖面。

维护子系统 维护子系统主要由微环境系统平台、设备在线监测系统组成。微环境系统是一个对端子箱、汇控箱、设备室、功能室等进行实时监控、自主决策控制、数据分析于一体的系统。该系统可根据远程逻辑和控制值，能够自主控制除湿机启停、加热器投切和空调、空气净化器的切换等工作模式，达到实时监测微环境的功能，免除了人工干预带来的运维困扰，保证设备稳定运行并延长其使用寿命。设备在线监测系统融合GIS局放、主变油色谱、主变套管监测、SF6泄漏监测等装置的综合应用[3]，实现了对站内GIS设备、主变等户外设备健康状况监测，及早发现潜伏故障，并提醒变电运维部门安排停电检修，及时排除设备隐患。故此系统为延长预试周期的提供了技术基础，为设备隐患排查提供了有效的数据支撑。

总结

多维数据在线监测系统实现了设备运维的多维数据获取、融合、分析，打通了信息孤岛，助力变电部门开展设备运维决策，提高了变电设备运维智能化水平。通过机器人巡视代替人工巡视提升了变电运维人员的工作质量和效率;有效降低人力资源成本[4];通过在线监测装置可及时发现、排除设备隐患，提高了巡视维护的质量和深度。

多维数据在线监测系统的应用与研究，能够切实提高500kV变电站设备运维效率，满足未来智能变电站的运维要求，并能进一步确保设备、电网安全稳定运行。

参考文献

国网成都供电公司.智能变电站运维技术[M].北京：中国电力出版社，2017.

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宋涛，冯承超.变电站智能辅助系统的应用[J].电子技术与软件过程，2018，（19）：239–240.

沈显庆，朱彦磊，王昌奎.變电站智能辅助系统的分析[J].黑龙江电力，2015，37（5）：381–384.