一种基于大数据的设备状态诊断方法

学术论文唐思华 许可等 2018-11-29 11:07:43
    随着人民群众物质生活水平的不断提高,用电的需求也越来越大。配电网作为电力系统的重要环节,其工作实施的好坏直接关系到电力系统的正常运行。配网设备状态检修是配电网正常运行的重要基础,状态检修及运行维护直接影响到电网运行的安全稳定性,直接影响到电力用户的正常用电,直接影响到供电企业经济效益的实现。随着运行维护水平提高,配网设备状态检修逐渐成为日常工作的重要组成部分,并对保障电网正常运行有着重要意义。
    但是从目前的发展状况来看,我国配网设备状态检修及运行维护工作还存在一些不足之处;尤其是受用电条件、各地配电网设备的质量及运行条件的影响,导致配网设备维护条件存在差异。在对地区电力设备进行状态检修时,检修人员要能够根据当地电力用户的具体情况来调整检修计划来提高检修效率;但是现场设备的情况复杂多变,工作人员对设备状态诊断不精确,对设备状况的判定标准不统一,往往会降低检修效率。因此,迫切需要一个应用系统对设备进行状态诊断,将设备风险评估、状态评价信息以及对应的检修决策信息清晰、直观地展示出来,辅助现场人员进行状态检修作业,实现低成本、高效率的检修策略。
    1 配网设备状态诊断面临的问题
    目前配网设备状态诊断面临的问题是主要有以下几点:
    (1)配电设备种类多、型号多、判断规则多,可借用的分析数据较少。(2)配电人员专业技能和技术水平不一,需要靠检修人员经验判断设备问题时,准确性较低,对故障检修效率也有一定的影响。(3)受用电条件的影响,配网设备维护条件存在差异。
    我国疆域辽阔,不同地区的地理条件及自然环境有着明显差异,再加上电力用户的种类不同,这就直接导致各地配电网设备的质量及运行条件的差异性。在对地区电力设备进行状态检修时,必须要与电力主干道设备上的电力设备检修具体区分开来,检修人员要能够根据当地电力用户的具体情况来调整检修计划,以此来提高检修效率。
    2 系统解决方案
    运检可视化移动应用系统从设备履历和时时信息入手,严格按照先进的设备检测规范,结合设备类型、设备型号等信息,应用大数据分析技术,对配电设备进行一对一的状态诊断分析,并提供设备信息、运行信息、风险信息的展示。系统从分析预警、状态检测、接口数据接入3个层面展示,见图1。
    3 基于大数据分析的配电设备状态诊断
    (1)研究基于大数据统计分析、相关分析和预测模型分析设备关键状态、服役环境状态、电网运行状态与电力设备负载能力的相关关系分析,挖掘与设备负载能力密切关联的核心状态参量,建立不同服役环境、不同设备老化状态、不同设备缺陷情况下的设备负载能力短期、中期、长期多尺度动态评估及预测模型,研究配电设备过负荷运行及与设备健康状态和寿命的相关关系,提出设备实时动态增容调控策略与设备负载安全裕度的动态校核方法。
    (2)研究基于复杂关联关系分析的设备低电压以及设备故障预测方法,重点研究状态参量与实时电压,实时电流关联关系,部件故障与设备故障之间的关联关系及演化规律,基于融合电网信息、设备信息和环境信息等异构数据的设备故障分层预测方法,实现设备故障类型、部位和严重程度的诊断和预测,实现综合数据分析多维信息的圖形化展示。
    (3)基于关联分析、统计分析、深度学习、聚类分析等数据挖掘技术,研究配电设备状态信息的层叠关系及内涵机理,结合设备属性、特殊工况等个性化因素,探索设备状态的差异化状态评价模型,实现设备异常状态的分层次快速评估,在此基础上对现有的评价体系进行优化,利用关联分析与机器学习等方法对参数和权重进行动态调整,实现基于设备个性规律的状态动态评价和预测。
    (4)针对电网复杂运行环境与动态随机负载条件下的配电设备,构建复杂运行工况下基于多变时空状态分析的配电设备故障率关联和风险评估模型,提出大规模电网实际环境的区域化外网风险等值快速评估方法,实现可定制的配电设备风险信息的快速筛选,并根据大数据分析,相关分析的结果,提供精准的解决思路和方法。
    4 系统平台的应用功能
    4.1 设备状态监测
    系统进行设备的精准定位,通过屏幕视窗提醒或响铃告警的方式提醒相关人员,并展示待处理问题持续的时间,系统提供异常信息及处理结果的记录功能并进行存储,作为运行巡视、检测、检修、大修的依据。
    4.2 设备检修工作展示
    系统综合外部系统提供的设备台账以及运行数据,在本页进行展示设备的缺陷信息、故障信息、隐患信息的查看,同时可以开展新增、处理等工作。
    4.3 设备状态诊断
    (1)供电质量分析。
    系统综合外部系统提供的线路、断路器、变压器的低电压基础信息,运用大数据技术,通过低电压类型、低电压统计、低电压详情3个模块展示设备的供电质量信息。在这些模块中,涉及的功能主要有:一次断线故障、负荷冲击、三相不平衡、低电压区域、低电压类型所占百分比、低电压事件单位占比、容载比分布、设备的信息、风险时刻数据、风险分析等,以图表、数字结合的方式从不同的维度对设备供电质量进行分析。
    (2)设备风险预警。
    本模块提供设备风险信息、巡视过程中的缺陷、隐患、监测异常信息的汇总、查看,并按照不同维度以图表、列表的形式进行展示,同时提供事务处理操作。
    5 结语
    通过对设备运行大数据的深度挖掘、应用,实现配网设备状态诊断。根据诊断结果进行设备低电压预告警、加强负荷预测,提高对设备的风险分析以及配电设备的风险区域管理,适应统一坚强智能电网发展的需求,为社会提供更加优质电源。
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[责任编辑:花间一壶酒]