變電站設備智能化分析

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摘要：依托移動智能終端，設計了基于數據分析的智能化巡檢系統，集成了標準巡檢規程，規范了巡檢作業過程，提供了便捷化的數據采集和導出功能，有效提高了巡檢效率，并對巡檢數據進行統計分析，得出設備健康狀態變化趨勢，以便預先發現設備故障，及時處理。

關鍵詞：變電站；智能化巡檢；數據分析；巡檢效率

電力設備巡檢是對變電站設備定期維護和檢查的一項基礎工作。目前各大電力公司普通采用人工巡檢為主、手持終端PDA為輔的工作方式。這種工作方式可查看巡檢人員位置，對巡檢到位率起到基本監督作用，PDA實現了設備信息的自動錄入，節省了手動錄入時間，但仍有不滿足實際巡檢要求之處，例如巡視數據復雜冗余，缺陷數據分析困難等。與此同時，變電站作為智能電網的重要組成部分，具有數量多、地域分布廣、地理位置人煙稀少的特點，給維護管理帶來諸多不便。因此變電站的無人值守化管理成為必然的發展趨勢，智能巡檢與監管系統也將代替人工巡視和變電站監視控制系統，從而實現變電站管理的高度智能化［1］。

1現狀分析

本文針對目前巡檢工作中存在的問題，結合智能化巡檢的發展趨勢，依托移動終端，設計并實現了一種基于數據分析的變電站設備智能化巡檢系統，引入了標準化巡視規程，具備便捷高效的巡視數據采集與導出功能，提高了采集數據的對比分析和趨勢狀態變化分析，便于預先發現設備異常，及時處理。1現狀分析設備巡檢是掌握設備運行情況，及時發現設備缺陷，消除事故隱患，保證安全可靠運行的重要措施。隨著信息化技術的發展，設備巡檢方式也經歷了紙質人工巡檢、半自動化的設備巡檢管理系統、智能化的設備巡檢管理系統三階段的演進［2－3］。目前智能化的設備巡檢管理系統減輕了巡檢人員和設備管理人員的工作量，提高了工作效率，同時加強了巡查人員的監督，但在實際巡檢工作應用中，仍存在以下問題。（1）巡檢人員知識水平參差不齊，在現場僅憑個人經驗判斷，沒有方便的標準可參照，巡視報告內容不規范，不同的巡檢人員對同一缺陷的描述不統一，常伴有重復報告缺陷，靠人力沒法清晰分類整理［4］，不能為消除缺陷提供科學的依據。（2）變電站定期巡視缺乏重點，特別是對易遭受破壞的重要線路區段及變電站。（3）缺乏對巡視數據的統計分析，無法發現設備健康狀態變化的趨勢，難以預先發現設備的缺陷及故障并及時處理［5］，這對變電站設備的安全穩定運行是一個隱患。為此，提高巡檢工作的規范化和標準化，對巡視數據進行有效分析，用于指導巡視計劃的制定，消除巡檢工作過程中安全隱患成為本系統要實現的主要目標。

2系統設計

2．1整體工作流程。本系統使用了Server－Pad工作模式，如圖1所示。Server端應用程序包括電力設備、巡檢規程、缺陷標準、系統用戶及歷史巡檢數據等基礎信息的管理和維護，Pad端即智能巡檢儀，作為巡檢人員的巡檢手持終端。智能巡檢儀從Server端下載最新的巡檢規程信息后，巡檢人員將智能巡檢儀攜帶到變電站，根據巡檢規程中規定的電力設備及相關巡檢標準進行巡檢，在巡檢過程中將發現的設備缺陷和異常信息記錄在智能巡檢儀中。巡檢結束后，將巡檢結果同步到Server端，Server端應用程序對巡檢結果進行匯總統計并生成標準格式的巡視報告和缺陷報告。PC基礎數據維護（用戶信息、設備信息、標準化巡檢規范）巡視數據查看巡視項正常與否、缺陷情況趨勢分析1.錄入基礎數據2.下載基礎數據及歷史巡視信息5.查看分析巡檢數據服務Web應用服務器數據存儲/分析數據庫3.開始巡檢4.導出巡檢數據智能巡檢儀變電站設備巡檢2．2關鍵技術。標準化巡檢流程：根據變電站設備巡視標準化作業指導書的要求，所有巡檢工作應嚴格按規定的巡視檢查路線和巡視內容進行。統一的缺陷庫：針對每種類型的設備編制了相應的巡檢標準，將繁多的技術標準整理后固化到巡檢系統中，保證所有使用該系統的人員在同一標準下工作，從而解決了巡檢標準針對性不強、標準不全和不統一的問題［6］。移動互聯網技術：通過智能移動終端，采用移動無線通信方式獲取業務和服務，包含終端、軟件和應用三個層面。終端層包括智能手機、平板電腦等；軟件層包括操作系統、中間件、數據庫等；應用層是指休閑娛樂、工具媒體等不同的應用與服務［7］。本系統采用的是以智能巡檢儀為終端，通過巡檢應用訪問互聯網與服務器端進行數據的交互。數據挖掘分析：通過計算機對大量復雜數據集進行自動探索性分析［8］，從大量數據中尋找規律，主要有數據準備、規律尋找和規律表示三部分；挖掘分析設備歷史巡視數據，得出設備健康狀態變化趨勢，預先發現設備故障。2．3功能模塊該智能變電站設備巡檢系統分為數據管理子系統（Server端）和巡檢記錄子系統（Pad端）兩部分，如圖2所示。

3系統實現與應用

3．1設備巡檢。對設備巡檢時，系統會根據巡檢規程自動顯示當前設備的巡檢項，輸入設備的實際運行狀態及參數，或選擇相應的分類（正常／異常），各巡檢項填寫完成后提交即可，如圖3所示。圖3%%設備巡檢界面Fig.3Equipmentinspectioninterface巡視項的巡視標準使用HTML標記語言描述，可展示指定格式的文本、圖片信息，如圖4所示。圖文并茂的巡視標準解決了巡檢人員不熟悉設備、標準不統一、缺陷定義不準確的問題。3．2缺陷記錄。發現設備隱患、故障時可通過拍照、錄像、文字描述等方式對設備的異常情況進行記錄，如圖5所示。圖4%%巡視標準格式圖Fig.4Standardformatforinspection<divclass="text-box"><!--內容外框--><p>1、檢查裝置無異常;</p><p>2、檢查運行燈正常;</p><p>3、檢查A、B兩屏應相互對應;</p><!--內容外框結束--></div>圖5%%缺陷記錄界面圖Fig.5Defectrecordinterface對于數值類型的巡視項，通過特定規則的數學公式（例如lowerlimit＜value＜toplimit）自動比對設備運行參數是否達標，超標時會自動創建缺陷，節省了巡視時間，提高了巡視效率和準確性。3．3智能推薦。巡檢人員在設備巡檢過程中，利用軌跡定位技術［9］，根據用戶位置和當前巡視設備，智能記錄設備的位置信息。下一次巡檢時，可根據巡檢規程和用戶當前位置，基于相對距離最近優先的原則為用戶智能推薦下一步要巡視的設備。3．4統計分析。在巡檢過程中通常要記錄一些設備實時數據，如本體、SF6壓力、油壓、主變油溫、油位等，這些數據通常間接顯示了設備的健康狀態。該系統實現對歷史巡視數據變化的統計分析，可直觀觀察到設備健康狀態變化的趨勢［10］，便于預先發現設備的缺陷及故障，及時處理，保障設備的安全穩定運行。3．5巡檢報告。將巡視規程和巡視作業指導書以模板的形式集成在巡檢系統中，指導巡檢過程。當巡視任務完成后，根據模板自動生成標準格式的巡視報告和缺陷報告，規范了巡檢工作流程和缺陷記錄的描述，實現了標準化作業的輕松落地。

4結語

本文提出的基于大數據分析的智能變電站設備巡檢系統集成了標準化巡檢規程和統一的缺陷庫，可有效輔助巡檢人員根據巡檢標準記錄設備缺陷和異常情況，保證了巡檢結果的準確性，切實解決了運行人員專業素質差異帶來的工作偏差，使管理更加輕松，標準化落地工作得到有效執行。同時，通過引入移動互聯網技術、位置關聯數據分析技術等，有效輔助了巡檢工作，提高了巡視效率和質量，并提供了設備狀態變化趨勢，從而保障了變電站設備的安全、穩定、可靠運行，改變了傳統變電站的巡視方式，是變電站管理在智能化和信息化方面的創新。

作者:朱穎 韋鵬 柴斌 耿祥瑞 王文煥 單位:1.國網寧夏電力公司檢修公司 2.山東容弗新信息科技有限公司