2. 内蒙古工业大学, 呼和浩特 010051
2. Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China
带电检测作为状态检修的重要补充手段,克服了传统停电模式下贯穿性绝缘缺陷检测的局限性,能够通过特定传感器捕获设备绝缘状态变化的物理、化学表象,诊断分析设备的运行状态。凭借日渐成熟的检测装置和诊断技术,带电检测在提前防范设备隐患、降低事故损失、提高工作效率、降低供电风险等方面发挥了巨大的作用[1]。
当前内蒙古电网状态检修已建立各类设备带电检测评价体系,急需解决带电检测试验数据录入缺失、动态状态量评价标准不统一等问题。通过整合电网各类主设备运行状态量信息,深入分析动态数据使用情况及其对设备状态评价的影响,统一数据接入标准;同时,开展带电检测信息标准化研究工作,改变信息数据的孤岛现状,将带电检测信息数据录入标准、评价导则及试验模板补充至现有的生产MIS环境中,将电力变压器、套管、电流互感器、电压互感器、耦合电容器、避雷器、GIS、高压开关柜、敞开式SF6断路器、高压电缆等一次设备的带电检测数据用于设备状态评价。
1 在线监测与带电检测技术在内蒙古电网的应用现状带电检测信息标准化建设工作分为在线监测和带电检测两大类别。多年来,设备状态量信息的获取大多依靠录入周期性试验数据,其最大缺点就是将二维或三维图谱仅以若干个数值代替,数据缺乏直观性和趋向性。随着电力系统向特高压、智能化方向快速发展,电力系统可靠运行的评估指标呈多元化、综合化趋势。积极开展输变电设备在线监测与带电检测研究工作,对丰富状态评价参评信息、准确判断设备状态尤为重要和迫切。
(1)目前,由于输变电设备在线监测技术缺乏统一标准,在线监测装置入网检测标准也不够规范,再加上在线装置的数据可靠性和传输连续性极不稳定,给数据的集中分析、远程传输等造成了较大的困扰。
(2)内蒙古地区属于高海拔地区,昼夜温差大,部分在线监测装置传感器元件的稳定性和灵敏度受温度、湿度等因素的影响而大幅降低,装置报废率较高。
(3)在线监测装置的运维管理工作不规范,监测设备制造厂家与使用单位间的职责划分不够明确,部分在线监测装置处于无人监管状态[2]。
(4)虽然带电检测试验设备具有便携性、结果直观等特点,在输变电设备的日常巡检中的普及程度越来越高,部分技术也较为成熟(例如,使用红外成像技术查找电压致热型设备缺陷,利用高频(超高频)局部放电检测技术结合超声波定位技术检测设备内部放电缺陷并精准定位[3]),但由于缺乏统一管理平台,数据利用率很低,数据规律性总结困难,导致无法及时发现设备缺陷。
2 带电检测管理标准化模块设计要求参考输变电设备状态检修相关标准及带电检测管理的各类规范、制度和试验模板等资料,设计涵盖技术、管理和现场操作等各个层面带电检测管理标准化模块,规范工作秩序和生产流程,提高评价结果的可靠性、全面性。带电检测信息标准化植入状态检修平台应具备以下条件。
2.1 规范性状态量的选取应满足国家及电力行业相关标准的要求,制订统一的评价导则及试验模板,提高过程可控程度,使得诊断有据可寻。
2.2 平台性应与评价主系统及其他平行评估平台间具有良好的兼容性,做到图文混排,能够灵活搜索及展示状态量,拥有友好的人机交互界面。
2.3 先进性评估架构先进,同时将先进、成熟的诊断技术嵌入专家知识库。
3 模块的开发3.1 模块应用功能3.1.1 整体架构模块整体使用浏览器/服务器(B/S)结构搭建,直接打通本地数据壁垒,通过浏览器进行设备台账信息、检修管理、缺陷管理等数据库的数据交互。
3.1.2 接入层设备台账信息带电检测标准化信息模块直接设置在生产MIS管理系统子系统接入层,沿用生产MIS管理系统的组织结构,与其他子系统共享硬件、Web平台和数据交互平台等,实现带电检测测试数据、图谱和部分在线监测数据直接参与设备状态评价。评价流程中可直接调用生产MIS管理系统中的关键数据,而非重复存储,数据来源唯一并可高效调用,避免了系统在运行过程中随时间及数据量的增加而造成的不必要冗余。
3.1.3 数据库层在线数据库与设备台账信息数据库、试验数据库、运行数据库、缺陷管理数据库、SCADA数据库并列于数据库层。模块使用阈值法初步判断设备缺陷种类及可能部位,将二维或三维图谱作为辅助判断信息,直接录入试验数据库。通过相应交互接口以Build Immediate和Build Deferred两种方式创建缺陷信息的物化视图,并综合其他数据库数据对设备状态进行进一步分析验证。
3.1.4 集成处理层在Web端配置数据导入、试验管理和状态评估等模块。数据导入模块可以通过试验单离线导入或通过加密通道在线传输数据,结合设备台账信息及试验模型配置将评估状态量数据解析入库。试验管理模块在提供试验模型配置编译功能的同时也提供通过统一Web端录入数据的功能。当数据经确认无误后,可以通过专家知识库或评价导则运算后生成检测报告。此外,可结合评价功能,在后台深度部署专业算法程序,定期对试验数据进行处理和分析,并以Web Service方式对外开放接口供其他平台调用。
整个模块的关键创新点在于解除了设备分类与检测项目一一对应的映射关系(即解耦)。该结构方便在设备类别项目下随时增减检测项目,增加了模块的灵活性;无需二次开发前台编辑/查询界面,简单操作(如新增记录等)即可对模块进行扩展,增加了模块的扩展性。图 1为状态评价系统加入带电检测标准化信息模块的业务框架结构。
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图 1 带电检测信息标准化业务框架结构 |
带电检测覆盖的设备类型非常广泛,试验种类繁多,结合内蒙古电网带电检测技术应用现状,依据国家电网公司颁布的《电力设备带电检测技术规范(试行)》 [4],带电检测信息标准化建设过程中重点关注了7大类重要变电设备的带电检测项目。主要变电设备带电检测项目、状态量及对应缺陷见表 1。依据带电检测试验业务规范,带电检测信息标准化模块中定义了带电检测试验项目、子项目以及试验子项目数据类型(数字值或字符值),并根据需要定义阈值区间或阈值选项。
| 表 1 主要变电设备带电检测项目、状态量及对应缺陷 |
通过数据库视图方式,将生产MIS系统中带电检测试验项目、子项目及其试验数据,引入状态检修辅助决策系统,在评价导则定义模块中增加带电检测函数定义页面,通过开发系统预定义函数获取视图数据进行逻辑运算,并依据设备状态评价导则进入规则定义页面进行评价导则定义,对状态量和导则进行增加、删除、修改、查询等操作[5]。
3.3.2 带电检测评价流程带电检测信息标准化模块评价流程以试验单录入数据或告警物化视图为评价初始量,将带电信息评价导则固化导入输变电设备状态检修辅助决策系统专家知识库,采用推理机原理,结合设备带电检测状态量数据,按照劣化程度及权重系数打分规则进行运算,从而全面评价设备运行状态。带电检测评价逻辑流程见图 2。
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图 2 带电检测评价流程图 |
通过实施带电检测信息标准化,将带电检测项目补充到现有状态评价系统,统一了带电检测设备的接口规范、判断标准以及数据格式,形成了带电检测工作的标准化流程。在增设不同类别输变电主设备的带电检测项目评价导则及标准化试验模板后,更大程度实现了设备台账信息、缺陷记录、检修记录等评价数据的深度整合,更有利于对设备运行状态做出准确判断及合理安排检修时间、识别设备故障预兆参数,最终为设备可靠运行提供数据支撑。
目前该模块已成功接入输变电设备状态检修辅助决策系统,带电检测与在线监测全面覆盖了内蒙古电网输变电主设备。但由于现阶段内外网隔离造成内外网数据交互受阻,原有在线传输数据无法及时接入,直接影响设备评价的时效性及准确性。下一步的研究重点将转向如何建立适合的数据传输规约,实现在线数据参评状态量的获取。
| [1] | 杨贤, 饶章权, 柯春俊, 等. 广东电网输变电设备带电检测技术应用现状及提升策略[J].南方电网技术, 2015(2): 68–74, 86. |
| [2] | 赵红, 李军. 青海省电力公司输变电设备在线监测、带电检测工作开展建议[J].青海电力, 2008, 27(S): 1–3. |
| [3] | 王少华, 叶自强, 梅冰笑. 输变电设备在线监测及带电检测技术在电网中的应用现状[J].高压电器, 2011, 47(4): 84–90. |
| [4] | 国家电网公司科技部. 电力设备带电检测技术规范(试行)[Z]. 北京: 国家电网公司, 2010. |
| [5] | 郭红兵, 夏洪刚, 闫军, 等. 输变电设备状态检修辅助决策系统开发与应用[J].内蒙古电力技术, 2013, 31(4): 1–6. |
2017, Vol. 35 