超高压电网二次设备状态评估方法研究

毕可强

（国家电投集团电站运营技术（北京）有限公司，北京）

引言

在状态评估发展的初始阶段，设备监控系统是分布式的，每个系统只能与一个设备兼容。它们彼此独立，事实上，有许多信息孤岛，没有交流促进监测状态的信息[1]。设备管理层应将建议书的结果提交或移交给相关的外部生产管理系统，以便安排设备检查[2]。电气系统中二次设备的风险评估是在影响电气设备可靠性的各种因素的基础上建立风险评估模型。在评估模型的基础上，通过为安装维护机制提供决策支持，从可靠性和经济性的角度，评估电网系统中安装缺陷的风险水平[3]。提高电力设备的控制水平和可靠性，降低设施维护成本。在《电力输送和输送设备风险评估手册》中，风险评估将风险定义为意外结果的概率和严重程度，表现形式通常为概率和结果的乘积。传统的风险评估方法应大致归类为电气元件在电网上的位置（系统中心的子系统、区域重要子部分、一般子部分），而没有基于电流的定量计算分析，在不影响组件维护对电网损失的影响的情况下，很难管理电力系统组件的维护决策[4]。针对传统风险评估方法的不足，提出了一种超高压电网二次设备状态评估方法。该方法主要分析电网的稳定性和组件缺点后的负荷减少，并根据指标的每个值计算不同运行模式下二次安装的风险[5]。风险损失是以货币方式担保的。该方法在评估方面有着较高的应用价值。

1 超高压电网二次设备状态评估

1.1 二次设备评估指标体系

合理的二次设备评估系统是状态评估方法研究中的一项重要工作。二次设备安装的状态特性的选择应决定其是否能准确反映安装的实际运行状态。超高压电网二次设备的系统包括多个设备，因此，可以制定一个科学有效的评估体系[6]。结合实际操作条件表现出不同设备的状态特性不同。

（1） 设备寿命测量的持续时间与老化程度呈正相关，主要由电子转换器和耦合单元组成测量回路的评估指标。集成单元还需要确定工作环境的温度。在电气特性的情况下，应考虑电阻和泄漏容量。在电磁兼容性方面，测量回路评价指标如图1 所示。

图1 测量回路评价指标

（2） 保护装置评估指标日期与目标方案的评估类似，还应考虑故障的持续时间和平均无故障时间。在数据传输方面，传统的采样装置与继电保护装置有很大不同，因此应考虑通信系统的操作。鉴于相关保护装置的重大故障直接影响保护动作能否正确执行，相关的转换信息和采样值信息应与特定的网络报告一起发送，应考虑家族性和自身缺陷[7]。因此，保护装置的评估指标如图2 所示。

图2 保护装置评估指标

（3） 智能终端评价指标，智能终端负责接收二次设备管理指令和合规性能。该过程中的相关指标在时间、行动时间、报告传输时间等方面发挥作用[8]。有必要同时考虑智能终端和属于工艺层设备且类似于电力指标的测量方案。因此，智能终端的评价指标如图3 所示。

图3 智能终端评价指标

1.2 指标体系分类

在上述基础上，变电站综合自动化系统在线监测指标构成如图4 所示。

图4 变电站综合自动化系统在线监测指标构成

（1） 设备的性能指标类别应用于监测子系统综合自动化系统运行条件的变化。该指标系统的选择可以参考计算机系统的能源监测指标，如温度、湿度、能源供应质量等[9-10]。特别是，具体到变电站综合自动化系统，在温度和湿度较小的环境中，独立的自动化设备如机柜，甚至CPU 板的表面都位于其中。鉴于无线电保护和其他设备不仅是他们的供电方案，而且也是检测和释放供电方案的设备，因此必须对电力质量进行单独监测。

（2） 以继电保护为代表的综合自动化设备应接受微处理器的结构，可行的方法是分析相对保护和后端之间的通信协议，并使用协议中规定的时间线要求，如遥测周期传输间隔、SOE 传输延迟等，以创建反映安装性能的指标系统。由于IEC60870-5-103 已成为通用综合自设备的状态标准，基于该方法的指标体系已建立了通用水平。

（3） 网络状态指示器用于监测站控网络的状态，即使在使用RS485、Lonwork 或以太网时，也要考虑，替换自动化站控制通信的综合网络通常根据PRC 或HSR 网络中定义的IED 通信的度量指标来剔除冗余或选定高可用性网络。

1.3 二次设备状态评估流程

超高压电网二次设备状态评估方法本质意味着训练上允许二次学习模型学习专家进行评估，并获得二次评估能力。具体流程如图5 所示。

图5 超高压电网二次设备状态评估流程

2 实验论证

2.1 实验准备

为了验证本文中提出的算法的有效性，在进行设备状态评估方法时，使用了省电网管理的智能替代的测量数据，并邀请了六名专家来评估二次安装的状态。每个数据对应的二次安装状态指标被认为是专家打分。相关模型可以在Python 3.7、Keras 2.2.4和TensorFlow 2.0 beta 领域进行设计和管理。使用平均绝对利率（MAPE）在等式（1）中示出样本准确度指数。

本文应提前选定六台学习器，并进行针对其相关性的训练。三种方法实验数据评估运行时间结果如表1 所示。

表1 三种方法对比结果

2.2 对比实验

从表1 中可以看出，使用本文所提方法得到的评估运行时间小于传统方法的评估运行时间，采用本文方法评估运行时间最短，平均比传统方法1 和传统方法2 分别减少1.234 32 s 和1.245 32 s。实验结果表明，采用本文方法设备状态评估效率更高。

结束语

为了解决超高压电网二次设备状态评估问题，本文根据二次装备的特点，建立了一个综合的设备评估指标体系，并提出了一种状态评估方法。可以更好地实现评估。例如，一项分析表明，与单一模式相比，综合训练可以获得更好的评估能力，加上一种改进的LM 算法，辅助FCC 对中性网络进行训练，可以有效地评估二次设备的状态，指导设备状态检修工作。