隨著新一代智能變電站變電設備物聯網的建立和傳感技術的提升,智能變電站中變電設備大量采用在線監測手段獲取狀態數據(見圖2)。變壓器、斷路器、電容性設備(如套管)、金屬氧化物避雷器等主要變電一次設備的在線監測已較為成熟,運維人員對設備的狀態監測與評估診斷更側重于在線監測數據。由于變電設備狀態數據的豐富,使得大數據技術得以在智能變電站變電設備狀態監測與評估中挖掘出有用的信息。

圖2 新一代智能變電站關鍵變電設備狀態監測發展示意

Fig.2 Development of key substation equipment condition monitoring in new generation smart substation

在對變電設備狀態信息進行大數據挖掘時,需要收集各種可用于狀態評估的設備全生命周期的資料、數據、記錄等內容。傳統意義上的設備狀態信息來源主要包括設備臺賬參數、投運前試驗參數、運行記錄數據、巡視記錄參數、帶電檢測參數、在線監測參數、檢修試驗參數、保護信息參量以及缺陷/故障參數。

根據設備狀態信息的更新頻率,可以將上述不同來源的狀態信息劃分為靜態參數、動態參數和準動態參數。

1)靜態參數。①設備臺賬參數：包括設備名稱與型號、廠家信息、出廠和投產日期、設備詳細參數等。②投運前試驗參數：包括型式試驗、出廠試驗、交接試驗、啟動調試、抽檢試驗等。

2)動態參數。①運行記錄數據：設備內置在線量測記錄(有別于加裝的在線監測裝置)的各種運行參數、設備運行負荷/過負荷情況、短路電流水平及持續時間、開關動作情況及跳閘次數、保護動作情況以及環境氣象條件/不良工況等。②巡視記錄參數：設備外觀、振動與聲響、負荷情況、表計指示、位置指示、測溫情況、閥門位置、開關位置等。③帶電檢測參數：紅外/紫外成像檢測、避雷器帶電監測、不停電取油、氣樣試驗等參數。④在線監測參數：包括油色譜在線監測、容性設備介損在線監測等參數。

3)準動態參數。①檢修試驗參數：包括例行試驗、診斷性試驗、專業化巡檢、檢修等參數。②缺陷/故障參數：包括缺陷/故障發生時間、部位、現象及程度、原因分析、消缺/故障處理情況以及家族性缺陷信息等。

大數據挖掘方法由于其輕因果、重相關性的特點,除上述新一代智能變電站變電設備的電量信息外,還可接入非電量信息,如社會經濟數據、氣象數據等。在考慮非電因素下進行智能變電站變電設備的狀態監測與評估診斷,往往會得到之前預想不到的相關關系,這些潛在的知識將進一步幫助新一代智能變電站運維人員提升運維工作水平。新一代智能變電站變電設備狀態監測與評估診斷數據源如圖3所示。

圖3 新一代智能變電站變電設備狀態監測與評估診斷數據源

Fig.3 Data sources of substation equipment condition monitoring and evaluation in new generation smart substation