基于CIM的输变电设备低温条件下全天候运行状态监测

杨建国　李宁　杨佳睿　马玉慧　崔春晖

摘要：根据输变电设备运行状态监测需求，提出了一种基于CIM的输变电设备低温条件下全天候运行状态监测方法。该方法首先建立输变电设备低温条件下运行状态评估函数，然后利用AHP确定权重系数，选出具有代表性的状态变量，并将其带入评估函数中，将计算结果以CIM格式进行展示及传输，以此实现基于CIM的输变电设备低温条件下全天候运行状态监测。通过对比实验，证明了该方法比传统方法检测效率更高，更具实用性。

关键词：CIM;输变电设备;AHP;权重系数

0 引言

随着电力工业的快速发展，各级电力企业都具备一套独特的设备运行状态监测方法，例如使用输变电设备管理系统、数据采集与监测系统、配电管理系统等对设备运行状态进行监测，每个系统由多个监测模型组成，各个模型间相互配合，共同完成对输变电设备的全天候运行状态监测[1-2]。而将CIM应用到输变电设备低温条件下的全天候运行状态监测中，则形成了一种新的监测方法，使输变电设备运行数据在各个电力系统与模型之间能进行有效交换，还能够在低温条件下传递具体的输变电设备动态运行数据，以此实现输变电设备低温条件下的全天候运行状态监测。

1 基于CIM的输变电设备低温条件下全天候运行状态监测方法

输变电设备内部结构复杂，设备运行状态正常与否受到众多因素的影响，尤其是在低温条件下，提高了输变电设备出现运行故障的概率，为此设计了一种低温条件下输变电设备的全天候运行状态监测方法[3]。该方法首先建立了一个输变电设备低温条件下的运行状态评估函数，用来评估输变电设备在低温条件下的运行状态，然后利用AHP建立评估函数的权重系数，并对其进行计算，最后将计算结果以CIM数据格式进行显示，以此实现基于CIM的输变电设备低温条件下全天候运行状态监测。通过对输变电设备低温条件下的全天候运行状态进行监测，并对其进行故障评价，可确保输变电设备的可靠运行，进而保证电力系统的安全稳定运行。

1.1    建立输变电设备低温条件下运行状态评估函数

输变电设备运行状态数据具有结构相似性，可以假设所有的输变电设备运行状态数据都处在一个高维的线性空间，且输变电设备在该高维线性空间中线性可分。将输变电设备运行状态数据通过一个特殊的特征函数投影到一个高维的状态特征空间，表征为高维空间中的一个向量，该向量能够描述原始数据的主要特征，以此提高数据维度，达到输变电设备低温条件下运行状态评估的目的[4]。输变电设备实际运行过程中存在M个状态变量，如果从运行状态的变化情况中提取N个新的状态变量（N

1.2    确定权重系数

在建立输变电设备低温条件下运行状态评估函数后，需要确定各个状态变量的权重系数。此次利用AHP确定评估函数中状态变量的权重系数，求得权重集B，实现输变电设备低温条件下运行状态评估函数计算的合理化。权重系数是挑选用于评估输变电设备低温条件下运行状态数据的依据，在应用AHP判定设备运行数据权重系数时，首先要对数据进行条理化、层次化分析，将复杂数据分解为元素的组成部分，同时将数据中各个元素按照其屬性分成若干层次。

对于输变电设备低温条件下运行状态的监测来说，最高层为目标层，表示输变电设备运行正常状态;中间层表示输变电设备主要部件存在运行故障;最底层表示输变电设备在低温条件下出现严重的运行故障[5]。层次的数量与输变电设备运行程度和监测详细程度有关，层次数量的建立不受限制，层次数量越多，选取的状态变量越准确，最终的监测结果精度越高。为了简化输变电设备运行状态监测操作，此次设定3层权重系数评定层次，每一层次中各个数据所支配的元素为9个，在同一层权重比较中，将运行数据的指标进行两两对比，根据相对重要性的判断引入合适的系数值，从而形成权重系数矩阵：

1.3    输变电设备低温条件下运行状态监测的实现

上文通过构建输变电设备低温条件下的状态参量指标体系，将状态变量的评价划分为3个层次，分别为输变电设备运行状态、设备部件性能状态、状态向量的取值。为了能更直观地显示输变电设备运行状态，需要建立一个模糊评语集，分别对应着输变电设备低温条件下正常、注意、异常、故障4种运行状态。

2 对比实验

2.1    实验准备

上述分析在理论上证明了本设计方法的有效性，下面用本文设计方法与传统方法进行对比实验，验证其实用性。用两种方法同时对输变电设备低温条件下的全天候运行状态进行监测，对比这两种方法的监测效率。

2.2    实验结果与分析

根据实验准备内容，进行对比实验，绘制出如图1所示的实验对比图。

由图1可知，随着实验次数的增加，本文设计方法对低温条件下的输变电设备全天候运行状态监测效率远高于传统方法，由此证明了本文设计方法的实用性。

3 结语

本文将CIM应用到输变电设备低温条件下的全天候运行状态监测中，形成了一种新的设备运行状态监测方法。由于笔者能力和此次研究时间有限，且该方法尚未得到大量实际操作的验证，可能存在一些不足之处，今后还需要对该方法进行改进和创新，进一步提高基于CIM的输变电设备低温条件下全天候运行状态监测方法的应用价值，为输变电设备的稳定运行提供有效保障。

[参考文献]

[1] 贾京苇，侯慧娟，杜修明，等.基于Markov决策过程的输变电设备最佳检修决策[J].高电压技术，2017，43（7）：2323-2330.

[2] 胡军，尹立群，李振，等.基于大数据挖掘技术的输变电设备故障诊断方法[J].高电压技术，2017，43（11）：3690-3697.

[3] 董艳唯，满玉岩，王磊，等.基于大数据技术的输变电设备状态评估及风险评估研究[J].电气应用，2017，36（22）：78-83.

[4] 周桂平，罗桓桓，葛维春，等.基于智能电网调度控制系统的输变电设备状态监测设计与应用[J].电力信息与通信技术，2018，16（4）：59-63.

[5] 尹喜阳，陈文康，曲思衡，等.物联网技术在输变电设备状态监测中的应用[J].价值工程，2018，37（11）：194-195.

收稿日期：2020-03-30

作者简介：杨建国（1974—），男，宁夏吴忠人，助理工程师，研究方向：电气设备运维检修。