智能變電站遠(yuǎn)方智能巡檢生產(chǎn)系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

任磊 章其星 李靜茹 黃貴朋

摘 要：通過對(duì)智能變電站目前發(fā)展現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用過程中，還有很多不能滿足電力運(yùn)維需求的地方。針對(duì)這些需求，提出了通過完善數(shù)據(jù)采集手段，優(yōu)化運(yùn)維策略優(yōu)化技術(shù)，數(shù)據(jù)智能預(yù)警技術(shù)，順控操作和故障告警的遠(yuǎn)方驗(yàn)證技術(shù)等技術(shù)手段完善智能變電站的運(yùn)維需求，使智能變電站的安全生產(chǎn)管控，提高運(yùn)維工作的效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：智能變電站;智能巡檢;運(yùn)維策略

隨著智能變電站的迅速發(fā)展，智能變電站不但可以實(shí)現(xiàn)信息采集、保護(hù)和檢測(cè)等基本功能，而且還同時(shí)具備了支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)和在線分析等高級(jí)功能。然而，在實(shí)際應(yīng)用過程中，仍存在不能完全滿足電力運(yùn)維的實(shí)際需求的地方，比如系統(tǒng)提供的狀態(tài)信息不足，難以部分或全部取代人工巡視;[1]系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)繁復(fù)離散，難以有效指導(dǎo)運(yùn)維工作;[2]系統(tǒng)提供的安全管控措施側(cè)重在安全保衛(wèi)方面，不能形成對(duì)安全過程的智能管控;[3]系統(tǒng)提供的視頻圖像沒有與調(diào)度順控操作結(jié)合起來，調(diào)度人員遠(yuǎn)方操作時(shí)很難直接進(jìn)行明確的判斷，不利于及時(shí)做出應(yīng)對(duì)策略。[4]

本文針對(duì)上述問題，定位于數(shù)據(jù)采集，運(yùn)維策略優(yōu)化，數(shù)據(jù)智能預(yù)警，順控操作和故障告警時(shí)遠(yuǎn)方驗(yàn)證等技術(shù)難題的解決，來達(dá)到實(shí)現(xiàn)智能變電站遠(yuǎn)方智能巡檢生產(chǎn)系統(tǒng)的的目的。

1 相關(guān)技術(shù)研究及應(yīng)用

智能變電站遠(yuǎn)方智能巡檢生產(chǎn)系統(tǒng)的研究是在普通視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充必要的信采設(shè)備，利用大數(shù)據(jù)挖掘和分析方法實(shí)現(xiàn)設(shè)備精細(xì)化管理、運(yùn)維策略優(yōu)化、順控操作驗(yàn)證和安全管控等技術(shù)，來改進(jìn)工作模式，提高工作效率。

1.1 完善數(shù)據(jù)采集手段完善

從我國(guó)目前變電站數(shù)據(jù)采集的實(shí)際情況來看，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能比較單一，主要以檢測(cè)為主，數(shù)據(jù)處理與顯示為輔。同時(shí)，還存在針對(duì)數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)控制很難充分地體現(xiàn)出來，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能距離智能化還相差很多，系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)精確度不高等問題。通過在電力系統(tǒng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)主要依托于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，為使采集的數(shù)據(jù)更加完善，為后面的大數(shù)據(jù)分析打下基礎(chǔ);在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過對(duì)電氣設(shè)備的的關(guān)鍵特征的補(bǔ)充采集，如聲音，形變和溫度等，使得遠(yuǎn)方智能巡檢系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)更加豐富。

1.2 運(yùn)維策略優(yōu)化技術(shù)

在智能變電站中，運(yùn)維巡檢工作主要包括開關(guān)操作、設(shè)備維護(hù)、日常巡視以及事故處理等。在遠(yuǎn)方智能巡檢生產(chǎn)系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)對(duì)變電站巡視路線的100%覆蓋，在制定變電站的運(yùn)維策略時(shí)，需要將變電站全方位智能巡檢技術(shù)與運(yùn)維過程中的路徑優(yōu)化結(jié)合起來全盤考慮。為此，在運(yùn)維工作路徑優(yōu)化時(shí)，通過TSP模型的建立來對(duì)路徑進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的全覆蓋。

而在實(shí)際應(yīng)用中，將運(yùn)維站人力資源、變電站情況、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、歷史巡檢結(jié)果、設(shè)備特征數(shù)據(jù)趨勢(shì)視為變電站的檢測(cè)單元，各變電站檢測(cè)單元用于設(shè)置在對(duì)應(yīng)的觀察點(diǎn)位上，變電站檢測(cè)單元與數(shù)據(jù)處理模塊相連接。通過設(shè)置這些變電站檢測(cè)單元，并布置在變電站相應(yīng)能夠檢測(cè)變電站不同位置處的相關(guān)信息處，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備的可靠、全面地自動(dòng)巡檢。

1.3 數(shù)據(jù)智能預(yù)警技術(shù)

在完成豐富智能變電站的數(shù)據(jù)采集和巡視路徑的優(yōu)化之后，下一步關(guān)鍵的工作就是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)于采集到壓力，圖像以及紅外測(cè)溫等各類設(shè)備的特征數(shù)據(jù)的歷史記錄和實(shí)時(shí)記錄通過在Pentaho BI平臺(tái)上建立的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行智能分析，研究和判斷這些數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的智能預(yù)警。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)紅外測(cè)溫、壓力、圖像智能分析結(jié)果的參數(shù)數(shù)據(jù)具有復(fù)雜的特征，比如：高維度，內(nèi)在噪音，隱形的關(guān)系等，因此，預(yù)測(cè)其參數(shù)的發(fā)展變化趨勢(shì)是一個(gè)相當(dāng)困難的任務(wù)。為此，在對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析時(shí)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)去克服大數(shù)據(jù)集的挑戰(zhàn)來構(gòu)建高效的用參數(shù)預(yù)測(cè)模型來解決此類難題;同時(shí)，利用大數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型算法有機(jī)結(jié)合，通過輸入歷史數(shù)據(jù)來模擬預(yù)測(cè)設(shè)備未來的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)設(shè)備運(yùn)維狀態(tài)進(jìn)行智能分析和判斷，提前判斷設(shè)備的隱患和不良工況，為提前預(yù)防和消除電氣設(shè)備隱患提供技術(shù)支撐，進(jìn)而對(duì)設(shè)備進(jìn)行智能預(yù)警。對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，主要分為以下三步來實(shí)現(xiàn)：①采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及對(duì)其關(guān)鍵特征的提取;②數(shù)據(jù)規(guī)范化處理;③利用BPNN來進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)。

1.4 順控操作和故障告警時(shí)遠(yuǎn)方驗(yàn)證技術(shù)

常規(guī)的變電站通常采用的是分離式五防，且二次保護(hù)設(shè)備多維硬壓板，因此無法進(jìn)行遠(yuǎn)程的遙控操作，如果采用順控操作的方式，會(huì)存在著許多障礙，順控操作實(shí)用化較困難，而隨著智能變電站的大規(guī)模的投入使用，它的防止誤動(dòng)作系統(tǒng)采用了綜合自動(dòng)化整合的一體化五防系統(tǒng)且應(yīng)用了帶軟壓板模式的智能化保護(hù)裝置，進(jìn)而可以較容易實(shí)現(xiàn)綜自系統(tǒng)的后臺(tái)遙控操作，為順控操作的成熟應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用是根據(jù)故障報(bào)警時(shí)遠(yuǎn)方狀態(tài)和故障智能判定技術(shù)，分析設(shè)備運(yùn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的特征，通過對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的構(gòu)建，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，并對(duì)其采集的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)特征進(jìn)行聚類分析，然后根據(jù)一定的距離或相似測(cè)度在大型多維空間數(shù)據(jù)集中標(biāo)識(shí)出聚類或稠密分布的區(qū)域，將數(shù)據(jù)分成一系列相互區(qū)分的組，從中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)集的整個(gè)空間分布規(guī)律以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和異常情況的檢測(cè)的。

2 結(jié)語

本文通過對(duì)變電站的智能巡檢技術(shù)和運(yùn)維策略等核心技術(shù)的研究，提出了智能變電站遠(yuǎn)程智能巡檢的解決方案，研究了數(shù)據(jù)收集、運(yùn)維策略優(yōu)化、數(shù)據(jù)智能預(yù)警、順控操作和故障告警時(shí)遠(yuǎn)方驗(yàn)證等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用方法，構(gòu)建了便捷實(shí)用的變電站運(yùn)維生產(chǎn)系統(tǒng)。

本文提出智能變電站遠(yuǎn)程智能巡檢系統(tǒng)的成功應(yīng)用將徹底解決常規(guī)變電站運(yùn)維對(duì)人力資源高度依賴的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表等設(shè)備的智能分析，對(duì)變電站生產(chǎn)的安全管控，提高了變電站運(yùn)維工作的效率和質(zhì)量，提高了變電站安全生產(chǎn)的管理水平，將引領(lǐng)變電站運(yùn)維管理走進(jìn)智能化的時(shí)代。

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