付宇

摘要：變電站是當(dāng)今電力系統(tǒng)中十分關(guān)鍵的一部分，其運(yùn)行穩(wěn)定性將直接電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全以及用電用戶的使用體驗(yàn)，如今關(guān)于變電站設(shè)備的智能診斷技術(shù)越來越先進(jìn)。分析了基于云平臺(tái)的變電站設(shè)備智能診斷系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從診斷方法庫的設(shè)置到任務(wù)調(diào)度、信息融合，分析了故障智能診斷功能的實(shí)現(xiàn)方法。從診斷流程入手，探討了基于云平臺(tái)變電站設(shè)備智能診斷系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用效果，證明了該系統(tǒng)較好的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：云平臺(tái);變電站設(shè)備;智能診斷;診斷系統(tǒng)

一、基于云平臺(tái)的變電站設(shè)備智能診斷系統(tǒng)概述

變電站智能診斷系統(tǒng)主要是指通過對計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及傳感器等技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對變電站設(shè)備各類故障風(fēng)險(xiǎn)的自動(dòng)化識(shí)別、預(yù)警、診斷，為變電站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)和故障檢修提供技術(shù)化支持的系統(tǒng)。而云平臺(tái)是一種如今網(wǎng)絡(luò)科技領(lǐng)域中比較熱門的概念，其主要是一種基于計(jì)算機(jī)硬件資源和軟件資源的服務(wù)，具備信息采集、儲(chǔ)存、共享及實(shí)時(shí)應(yīng)用的能力。而基于云平臺(tái)的變電站設(shè)備智能診斷系統(tǒng)，主要是一種利用云平臺(tái)系統(tǒng)，對故障數(shù)據(jù)、診斷信息進(jìn)行采集、自動(dòng)化分析，并具有自我學(xué)習(xí)、自我診斷能力的智能化系統(tǒng)。眾所周知，在如今的電網(wǎng)系統(tǒng)中，變電站是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、實(shí)現(xiàn)電力應(yīng)用的關(guān)鍵系統(tǒng)，其運(yùn)行狀態(tài)不僅關(guān)系到人們的使用體驗(yàn)，更關(guān)系到電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。如果變電站設(shè)備出現(xiàn)故障，往往會(huì)產(chǎn)生一系列的不良影響，因此針對變電站設(shè)備的故障診斷尤為重要。但是在如今變電站系統(tǒng)越來越龐大，用戶用電需求越來越高的情況下，變電站設(shè)備的故障診斷技術(shù)也需要升級。尤其是現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)全面升級的背景下，傳統(tǒng)單純的信息化診斷技術(shù)不能很好的滿足用戶需求，急需要通過對云平臺(tái)及智能化技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)電力系統(tǒng)診斷維護(hù)管理水平的提升。

二、基于云平臺(tái)的變電站設(shè)備智能診斷系統(tǒng)體系設(shè)計(jì)

（一）設(shè)備監(jiān)測對象及狀態(tài)參量

在如今變電站中，比較重要的設(shè)備包括變壓器、斷路器、高低壓成套開關(guān)等，不同的電氣設(shè)備的功能及特點(diǎn)不同。尤其是在變電站運(yùn)行過程中，不同該設(shè)備的狀態(tài)量存在較大差異，所以要結(jié)合變電站設(shè)備的實(shí)際情況，明確智能診斷系統(tǒng)的主要監(jiān)測對象和狀態(tài)產(chǎn)量。

（二）基本結(jié)構(gòu)

如前文所述，云平臺(tái)實(shí)際上是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)的功能性信息平臺(tái)，其具有信息采集、共享、資源整合的特點(diǎn)，同時(shí)也可以和相應(yīng)的硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)形成有效聯(lián)系。從變電站設(shè)備故障智能診斷的角度來講，通過對云平臺(tái)的應(yīng)用，可以很好的實(shí)現(xiàn)故障風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)警以及分步協(xié)同診斷。其中，前者可以幫助變電站故障檢修維護(hù)人員有效實(shí)現(xiàn)針對故障的事前管理，做好故障風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，或在故障發(fā)生時(shí)及時(shí)做出有效應(yīng)對，后者主要是實(shí)現(xiàn)對故障的有效分類，便于形成完善、有效的故障處理維護(hù)機(jī)制?？傮w來講，基于云平臺(tái)的故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)包含以下幾個(gè)方面：

1.智能化感知層。在智能化系統(tǒng)中，智能感知層主要是對變電站中各類設(shè)備關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，采集其狀態(tài)產(chǎn)量，為智能診斷中心提供真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。通常情況下智能化感知層獲取數(shù)據(jù)的途徑是安裝于變電站設(shè)備各個(gè)關(guān)鍵位置的傳感器，以及相關(guān)設(shè)備自身的信息記錄系統(tǒng)，通過技術(shù)對接，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)采集和上傳。

2.信息整合層。信息整合層主要是將感知層采集起來的信息進(jìn)行整合，由檢測組IED構(gòu)成云平臺(tái)，進(jìn)而形成一套大信息數(shù)據(jù)庫及資源池。值得一提的是，這些數(shù)據(jù)資源是儲(chǔ)存于云平臺(tái)的，也就是說具有相關(guān)權(quán)限的系統(tǒng)是可以隨時(shí)調(diào)取的。通過該平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度、故障分析等功能?；谠破脚_(tái)本身資源共享功能，可以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和分析。

3.智能化控制及應(yīng)用層。該部分主要存在于變電站運(yùn)行維護(hù)管理中心，通常以中心控制站的形式存在，主要負(fù)責(zé)調(diào)取數(shù)據(jù)、故障判斷、指令發(fā)布等。在云平臺(tái)基礎(chǔ)上，該部分還具有信息更新、大數(shù)據(jù)分析、故障智能診斷分析的功能。

三、智能化故障診斷的實(shí)現(xiàn)方法分析

目前在業(yè)界，基于云平臺(tái)的故障診斷技術(shù)逐漸成熟，尤其在變電站設(shè)備的故障診斷中，該系統(tǒng)的應(yīng)用研究有了不錯(cuò)的成果。通常情況下，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化故障診斷的基本前提在于構(gòu)建基于云平臺(tái)的異域異構(gòu)資源共享系統(tǒng)，再結(jié)合分布在變電站系統(tǒng)中不同位置的高精度傳感器、智能電子設(shè)備，以獲取更多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，滿足資源池的構(gòu)建需求。

（一）診斷方法庫

在該系統(tǒng)中，診斷方法庫主要分為初級和高級兩個(gè)部分。其中，初級診斷方法庫本身是信息整合層，主要是將通過傳感器、智能電子設(shè)備采集來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，并對通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)就能識(shí)別的故障進(jìn)行診斷。在這方面用到的具體技術(shù)包括閾值診斷、跛行診斷等。高級診斷方法庫則是一種更高等級的智能化應(yīng)用層，其通常是智能變電站中心控制站的一部分，可以從空間范圍到時(shí)間范圍對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，預(yù)估故障風(fēng)險(xiǎn)類型和危害，并協(xié)助檢修人員制定有針對性的故障規(guī)避應(yīng)對措施。其中，專家診斷、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法已經(jīng)開始應(yīng)用于實(shí)際工作之中。

（二）任務(wù)調(diào)度原則

在基于云平臺(tái)的智能診斷系統(tǒng)中，任務(wù)調(diào)度是十分關(guān)鍵的部分，精準(zhǔn)、高效的調(diào)度算法，不僅對故障診斷工作本身有益，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化成長和處理能力升級的關(guān)鍵。該系統(tǒng)主要是利用遺傳算法進(jìn)行任務(wù)分配，通過將實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)按照底層特征進(jìn)行拆分，再形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)包，按照初級診斷方法庫形成一一對應(yīng)的任務(wù)矩陣，進(jìn)而滿足后續(xù)應(yīng)用需求。當(dāng)前技術(shù)條件下，IED計(jì)算資源形成的資源矩陣中，可以有效實(shí)現(xiàn)對故障診斷任務(wù)的智能化分配。

（三）信息融合方法

信息融合是智能診斷系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化分析、風(fēng)險(xiǎn)評估及智能成長的關(guān)鍵，在云平臺(tái)的分步診斷中，針對同一對象使用不同方法產(chǎn)生的診斷結(jié)論也可能存在差異。因此，在智能化診斷系統(tǒng)中，需要這類信息進(jìn)行有效融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對診斷結(jié)論的統(tǒng)一，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。通常情況下，在變電站智能診斷系統(tǒng)中，初級診斷結(jié)果一般儲(chǔ)存于診斷結(jié)果矩陣SNx6，再使用0和1分別表示診斷結(jié)果沒有故障和有故障。若歸一化結(jié)果矩陣中每一行元素取并集并形成矩陣PNx1，那可以判斷該特征量數(shù)據(jù)存在異常。

（四）診斷流程

在基于云平臺(tái)的變電站設(shè)備故障智能診斷系統(tǒng)中，基本的診斷流程包括：首先，安裝于各個(gè)位置的傳感器對設(shè)備運(yùn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過規(guī)約轉(zhuǎn)換將信息傳遞到信息融合層。其次，由信息融合層基于初級診斷方法進(jìn)行處理，根據(jù)任務(wù)調(diào)度原則進(jìn)行計(jì)算空間分配，對故障進(jìn)行初步判斷。接著，控制中心對初步診斷信息進(jìn)行識(shí)別分析，并按照融合診斷結(jié)果，將數(shù)據(jù)分層儲(chǔ)存。如果診斷結(jié)果顯示存在故障，則調(diào)取原始數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，結(jié)合預(yù)警系統(tǒng)與故障排查診斷人員共享。此時(shí)，控制中心根據(jù)故障類型，調(diào)取相應(yīng)的歷史參數(shù)、故障因素判斷、故障處理方法，便于技術(shù)人員進(jìn)行緊急處理。必要時(shí)，自動(dòng)操控相關(guān)位置開關(guān)進(jìn)行局部斷電保護(hù)，直到技術(shù)人員修復(fù)好故障。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，云技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)在人們生產(chǎn)生活的方方面面都得到了大量應(yīng)用。而變電站設(shè)備是電力系統(tǒng)中十分關(guān)鍵的一部分，在構(gòu)建智能化設(shè)備故障診斷系統(tǒng)時(shí)，要結(jié)合變電站設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，科學(xué)應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)，構(gòu)建一套邏輯合理、架構(gòu)科學(xué)、診斷方法可靠的系統(tǒng)。只有如此，才能更好的實(shí)現(xiàn)對變電站系統(tǒng)的智能化管理，為社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]王有元， 蔡亞楠， 王燦，等. 基于云平臺(tái)的變電站設(shè)備智能診斷系統(tǒng)[J]. 高電壓技術(shù)， 2015， 41（012）：3895-3901.

[2]張莉莉， 杜瑤， ZHANG，等. 基于云計(jì)算的變電站設(shè)備智能診斷系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J]. 應(yīng)用能源技術(shù)， 2017（08）：57-58.

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