輸變電一次設備綜合評價體系的探討

張玉佳，欒逢時，段大鵬，齊偉強

(國網北京市電力公司，北京 100035)

1 智能變電站的概況

近年來，節(jié)能環(huán)保、清潔低碳、能源結構變化對電網提出了智能化的新要求，智能化已經成為電網發(fā)展的必然趨勢。智能電網在堅強特高壓電網的基礎上，將基于信息化、自動化、互動化，協(xié)調統(tǒng)一調度，使電網具備主動防御、實時在線的安全評估和分析能力，實現(xiàn)強大的預警和預防控制能力及自我修復能力。

智能變電站是智能電網實現(xiàn)的物理基礎和重要組成部分。智能變電站是指采用先進、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設備，以全站信息化、通信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和檢測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控制、智能調節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動等高級應用功能的變電站。

智能變電站包括智能化的輸變電一次設備、二次設備、網絡化操作平臺及自動化系統(tǒng)結構。智能化的輸變電一次設備、二次設備(包含智能元件)通過先進的傳感量測、信息分析決策、自動控制等技術，將輸變電一次設備參數轉化為數字化、標準化的信息平臺，最終實現(xiàn)智能變電站輸變電一次設備實時全景監(jiān)測、互動化、預防性等功能。

2 設備運維管理模式的轉變

隨著變電站智能化的發(fā)展，變電站設備運維管理也由傳統(tǒng)模式向新型模式轉變。傳統(tǒng)交流耐壓試驗、泄漏電流測試等設備修試工作也在向狀態(tài)檢修模式轉變。

在智能變電站輸變電一次設備評價過程中，不僅要考慮輸變電一次設備運行參數是否在規(guī)定范圍內，還要考慮與其融為一體的智能元件的靈敏度、數據傳輸的正確性等指標。

由省級電力公司對所轄范圍內所有輸變電一次設備、二次設備、輔助設施開展多維度綜合評價工作。其評價模式由傳統(tǒng)評價向綜合評價轉換(見圖1)，即從設備狀態(tài)信息來源單一向設備狀態(tài)信息全面、多維度轉變，從“事后型”管控模式向“預防型”管控模式轉變，從單一專業(yè)評價向多專業(yè)信息融合、綜合評價轉變。為切實掌握變電站輸變電一次設備現(xiàn)狀、二次設備、輔助設施等狀態(tài)評價工作，按照以供電設施的運行狀態(tài)為中心、評價導則為依據、系統(tǒng)平臺為依托的原則及措施，可實現(xiàn)輸變電一次設備的綜合評價。

圖1 傳統(tǒng)評價與綜合評價模式的比較

3 輸變電一次設備綜合評價體系概況

3.1 輸變電一次設備綜合評價體系的總體目標

為了客觀評價設備狀態(tài)和科學合理地指導檢修計劃，輸變電一次設備綜合評價體系使用智能化輸變電一次設備所包含的智能元件及其他設備，通過網絡化操作平臺交互參數、狀態(tài)和控制命令等信息，對設備當前的運行狀態(tài)進行動態(tài)評價，并結合各運維單位上報的所掌握的設備情況，應用供電設施綜合評價系統(tǒng)，完成各類供電設施狀態(tài)的跟蹤及匯總分析，實現(xiàn)輸變電一次設備的綜合評價。同時，對發(fā)現(xiàn)的問題進行重點分析，分別從運行管控、檢修管控、專業(yè)管理等方面提出相應的技術應對措施與策略建議。

3.2 輸變電一次設備綜合評價體系的建立

輸變電一次設備綜合評價是一個復雜的過程，包括匯總歷史數據信息、巡視查找設備缺陷、定期分析預防性試驗數據、判斷設備不良工況，以及處理、分析帶電檢測、在線監(jiān)測等狀態(tài)檢測數據。輸變電一次設備綜合評價體系結構如圖2所示。

圖2 輸變電一次設備綜合評價體系結構

該評價體系的建立過程為：對輸變電一次設備狀態(tài)的影響因素進行整理，基于輸變電一次設備的運行機理和實際情況，對設備參數、指標等進行分析，從而建立輸變電一次設備綜合評價體系，并根據設備類型劃分來建立設備評價模型，然后采取系統(tǒng)上報的方式進行綜合評價，最終從歷史數據、設備缺陷、試驗數據、不良工況、狀態(tài)檢測及其他因素等方面，建立結構統(tǒng)一的輸變電一次設備綜合評價體系。

該評價體系需要解決2個方面的問題：

(1) 按照評價導則，根據狀態(tài)量的扣分值匯總為部件扣分值，考慮權重，加權得出輸變電一次設備整體評價得分；

(2) 結合歷史數據、缺陷、試驗數據、狀態(tài)檢測等，對輸變電一次設備進行綜合會診評價。

3.3 輸變電一次設備綜合評價體系工作流程

輸變電一次設備綜合評價體系的工作流程如圖3所示。

圖3 輸變電一次設備綜合評價體系工作流程

從設備分類周期評價開始進入綜合評價體系，結合智能變電站內數據及運維單位提供的設備運行狀態(tài)，開展綜合評價。綜合評價結果審核通過后，進行設備分類綜合評價分析，根據評價方法，從設備大樣本中形成該類設備的總體評價報告。對評價出存在異常或嚴重缺陷的設備再次開展深度評價，或根據重大保障需求，在所轄范圍內查找歷史數據后，最終形成評價結果。

評價結果匯總、凝練后，對各單位設備評價情況進行通報，對設備評價結果的應用情況進行考核，促進各單位對管轄范圍內設備的管理，最終形成全公司層面供電設施月度、季度、年度綜合評價報告。通過評價管理體系，總結疑似家族性缺陷等共性問題、技術難題及其他具有前瞻性的課題，并對其進行深入研究，組織實施專項評價工作。另外，在重大活動保電前夕，對涉及重要用戶的重點站線、重要開關進行專項評價，評價結果直接用于指導供電保障及設備的運行維護。

依據評價導則，綜合設施基礎數據、監(jiān)控信息、歷史不良工況及歷史檢修情況等信息，對發(fā)生過不良工況或狀態(tài)檢測結果異常的單臺設施開展評估，并提出具有針對性的檢測、試驗、維修等方面的策略建議。

4 輸變電一次設備綜合評價體系的實現(xiàn)策略

輸變電一次設備綜合評價體系是以評價導則為總原則而建立的綜合評價體系。它基于多維度綜合評價方法開展供電設施評價；針對不良工況、事故等開展單臺設施的會診式評價工作；針對特殊供電保障需求和綜合評價疑似家族性缺陷結論，組織開展批量供電設施的會診評價工作。

4.1 基于統(tǒng)計學的多維度分析法

多維度分析法是指按照運行單位、電壓等級、專業(yè)、設施類型、生產廠家、變電站、時間范圍、評價結果等維度對省市級電網單臺設施的評價結果進行分類統(tǒng)計。上述各維度可以互相組合，以表征電網供電設施狀態(tài)的整體情況。

對統(tǒng)計結果中處于非正常狀態(tài)的設施進行重點關注，尤其是處于嚴重缺陷與異常狀態(tài)的設施。首先，對處于嚴重缺陷與異常狀態(tài)設施的主要扣分依據與狀態(tài)量描述進行歸納、分類，并按照出現(xiàn)頻次進行排序；其次，對處于注意狀態(tài)設施的扣分依據也進行歸納、分類；最后，對統(tǒng)計結果進行同比與環(huán)比分析，以觀察評價結果的整體變化趨勢。針對統(tǒng)計結果的分析結論，提出相應的技術應對措施，包括檢測、試驗、維修等方面的策略建議。

4.2 不良工況的評價方法及檢修策略

供電設施的不良工況有：過載、過勵磁、過電壓、短路電流、外絕緣水平、本體及環(huán)境溫度、動作次數等。在定義供電設施不良工況的表征參數時，串聯(lián)設備主要考慮電流，并聯(lián)設備考慮絕緣，機械疲勞考慮次數，敞開設備考慮爬距，外部環(huán)境考慮溫度等。

供電設施不良工況的評價方法為：每當供電設施經歷不良工況后，通過人工填報、系統(tǒng)導入、數據共享等方式將相關信息要素的數據送入綜合評價系統(tǒng)，由技術人員綜合分析該設施的基礎數據，歷史檢測、試驗報告，歷史不良工況，歷史檢修情況等信息，并進行診斷，給出該設施當前狀態(tài)的文字描述，而不采用分值表征其狀態(tài)。

當供電設施經歷的不良工況累積到一定的次數或量級時，根據不良工況評價標準，給出檢測、試驗、維修等方面的策略建議，以指導運行或檢修單位及時對該設施進行相應的檢測、試驗或檢修。檢測、試驗沒問題或檢修完成后，重新計算不良工況的累積次數或量級。制定了《供電設施不良工況評價標準與檢修策略技術導則》，將不良工況的評價標準和相應的檢修策略進行了總結和規(guī)范。

4.3 特殊供電保障的會診評價

對于特殊供電保障需求，在綜合評價系統(tǒng)中應用電網GIS拓撲的電源追溯功能，列出該次供電保障所涉及的供電設施范圍；然后在綜合評價系統(tǒng)中以OA代辦的形式將評價需求發(fā)給各運行單位，及時進行狀態(tài)評價；最后在單臺設施會診評價結果的基礎上，編寫綜合會診評價報告。

4.4 疑似家族性缺陷的會診評價

對于統(tǒng)計結果中顯示的疑似家族性缺陷，即若發(fā)現(xiàn)同類生產廠家或型號設施在設備評價的某一維度(時間段或次數)頻發(fā)的缺陷或故障，則由設備綜合評價中心啟動并組織專項評價工作。對該類設施的缺陷進行復查、評價，最終提交會診評價報告。

5 輸變電一次設備綜合評價體系的應用展望

智能化輸變電一次設備是智能變電站的基本單元，它是高壓設備與智能組件的有機結合，由高壓一次設備、傳感器或控制器(內置或外置于高壓設備本體)、智能組件3個部分組成，通過傳感器或控制器，與一次高壓設備形成有機整體，實現(xiàn)與宿主設備相關的測量、控制、計量、監(jiān)測、保護等全部或部分功能。這種設備必將成為中國電力設施發(fā)展的趨勢。當多個智能變電站實現(xiàn)標準化的互聯(lián)時，即可構成支撐智能變電站的重要節(jié)點。

智能電網的發(fā)展對輸變電一次設備提出了新的需求,不僅要求輸變電一次設備具有傳統(tǒng)的輸變電功能，還要包括智能化組件的融合技術，并逐漸向輸變電一、二次設備一體化方向發(fā)展。而狀態(tài)檢修、設備評價又是一種更適應供電需求的全新設備管理模式。輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測與評估診斷技術能力的不斷提高，為狀態(tài)檢修和設備評價提供了理論基礎和判據，從而能更好地體現(xiàn)智能電網發(fā)展的重要性，并在技術革新與管理創(chuàng)新上共同提高電網運行的安全性與經濟性。

1 楊德昌，李 勇，劉澤洪．智能輸電系統(tǒng)在中國的發(fā)展[J].電網技術，2010(5).

2 劉振亞．智能電網知識問答[M]．北京：中國電力出版社，2010．

3 王 強，賀洲強．智能變電站運行維護管理探討[J]．電力安全技術，2012(5).

4 桂 洲，何 甜．變電站自動化及智能化發(fā)展方式展望[J]．湖北電力，2010(3)．

5 李士林，高志強，王 艷．變電站的智能化發(fā)展方向分析[J]．河北電力技術，2010(1).

6 高仰東．基于實時可靠性的電站設備狀態(tài)評價[D]．北京：華北電力大學，2010.

7 喇 元，王紅斌，陳忠東．基于狀態(tài)評價及風險評估的輸變電設備狀態(tài)檢修策略的研究[J]．廣東電力，2010(10).

8 杜 棟，龐慶華，吳 炎．現(xiàn)代綜合評價方法與案例精選[M]．北京：清華大學出版社，2009.

9 國家電網公司生產技術部．國家電網公司設備檢修規(guī)章制度和技術匯編[M]．北京：中國電力出版社，2008.

10 丁旭峰．輸電線路狀態(tài)檢修研究[D]．河南：鄭州大學，2010.

11 王 聰．沈陽供電公司變電設備狀態(tài)檢修管理研究[D]．北京：華北電力大學，2012.

12 王 建．配電設備在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修系統(tǒng)[D]．北京：華北電力大學，2002.

13 孫思培．繼電保護狀態(tài)檢修及狀態(tài)評價體系的研究[D]．浙江：浙江大學，2012.