变电站设备智能化分析

摘要：依托移动智能终端，设计了基于数据分析的智能化巡检系统，集成了标准巡检规程，规范了巡检作业过程，提供了便捷化的数据采集和导出功能，有效提高了巡检效率，并对巡检数据进行统计分析，得出设备健康状态变化趋势，以便预先发现设备故障，及时处理。

关键词：变电站；智能化巡检；数据分析；巡检效率

电力设备巡检是对变电站设备定期维护和检查的一项基础工作。目前各大电力公司普通采用人工巡检为主、手持终端PDA为辅的工作方式。这种工作方式可查看巡检人员位置，对巡检到位率起到基本监督作用，PDA实现了设备信息的自动录入，节省了手动录入时间，但仍有不满足实际巡检要求之处，例如巡视数据复杂冗余，缺陷数据分析困难等。与此同时，变电站作为智能电网的重要组成部分，具有数量多、地域分布广、地理位置人烟稀少的特点，给维护管理带来诸多不便。因此变电站的无人值守化管理成为必然的发展趋势，智能巡检与监管系统也将代替人工巡视和变电站监视控制系统，从而实现变电站管理的高度智能化［1］。

1现状分析

本文针对目前巡检工作中存在的问题，结合智能化巡检的发展趋势，依托移动终端，设计并实现了一种基于数据分析的变电站设备智能化巡检系统，引入了标准化巡视规程，具备便捷高效的巡视数据采集与导出功能，提高了采集数据的对比分析和趋势状态变化分析，便于预先发现设备异常，及时处理。1现状分析设备巡检是掌握设备运行情况，及时发现设备缺陷，消除事故隐患，保证安全可靠运行的重要措施。随着信息化技术的发展，设备巡检方式也经历了纸质人工巡检、半自动化的设备巡检管理系统、智能化的设备巡检管理系统三阶段的演进［2－3］。目前智能化的设备巡检管理系统减轻了巡检人员和设备管理人员的工作量，提高了工作效率，同时加强了巡查人员的监督，但在实际巡检工作应用中，仍存在以下问题。（1）巡检人员知识水平参差不齐，在现场仅凭个人经验判断，没有方便的标准可参照，巡视报告内容不规范，不同的巡检人员对同一缺陷的描述不统一，常伴有重复报告缺陷，靠人力没法清晰分类整理［4］，不能为消除缺陷提供科学的依据。（2）变电站定期巡视缺乏重点，特别是对易遭受破坏的重要线路区段及变电站。（3）缺乏对巡视数据的统计分析，无法发现设备健康状态变化的趋势，难以预先发现设备的缺陷及故障并及时处理［5］，这对变电站设备的安全稳定运行是一个隐患。为此，提高巡检工作的规范化和标准化，对巡视数据进行有效分析，用于指导巡视计划的制定，消除巡检工作过程中安全隐患成为本系统要实现的主要目标。

2系统设计

2．1整体工作流程。本系统使用了Server－Pad工作模式，如图1所示。Server端应用程序包括电力设备、巡检规程、缺陷标准、系统用户及历史巡检数据等基础信息的管理和维护，Pad端即智能巡检仪，作为巡检人员的巡检手持终端。智能巡检仪从Server端下载最新的巡检规程信息后，巡检人员将智能巡检仪携带到变电站，根据巡检规程中规定的电力设备及相关巡检标准进行巡检，在巡检过程中将发现的设备缺陷和异常信息记录在智能巡检仪中。巡检结束后，将巡检结果同步到Server端，Server端应用程序对巡检结果进行汇总统计并生成标准格式的巡视报告和缺陷报告。PC基础数据维护（用户信息、设备信息、标准化巡检规范）巡视数据查看巡视项正常与否、缺陷情况趋势分析1.录入基础数据2.下载基础数据及历史巡视信息5.查看分析巡检数据服务Web应用服务器数据存储/分析数据库3.开始巡检4.导出巡检数据智能巡检仪变电站设备巡检2．2关键技术。标准化巡检流程：根据变电站设备巡视标准化作业指导书的要求，所有巡检工作应严格按规定的巡视检查路线和巡视内容进行。统一的缺陷库：针对每种类型的设备编制了相应的巡检标准，将繁多的技术标准整理后固化到巡检系统中，保证所有使用该系统的人员在同一标准下工作，从而解决了巡检标准针对性不强、标准不全和不统一的问题［6］。移动互联网技术：通过智能移动终端，采用移动无线通信方式获取业务和服务，包含终端、软件和应用三个层面。终端层包括智能手机、平板电脑等；软件层包括操作系统、中间件、数据库等；应用层是指休闲娱乐、工具媒体等不同的应用与服务［7］。本系统采用的是以智能巡检仪为终端，通过巡检应用访问互联网与服务器端进行数据的交互。数据挖掘分析：通过计算机对大量复杂数据集进行自动探索性分析［8］，从大量数据中寻找规律，主要有数据准备、规律寻找和规律表示三部分；挖掘分析设备历史巡视数据，得出设备健康状态变化趋势，预先发现设备故障。2．3功能模块该智能变电站设备巡检系统分为数据管理子系统（Server端）和巡检记录子系统（Pad端）两部分，如图2所示。

3系统实现与应用

3．1设备巡检。对设备巡检时，系统会根据巡检规程自动显示当前设备的巡检项，输入设备的实际运行状态及参数，或选择相应的分类（正常／异常），各巡检项填写完成后提交即可，如图3所示。图3%%设备巡检界面Fig.3Equipmentinspectioninterface巡视项的巡视标准使用HTML标记语言描述，可展示指定格式的文本、图片信息，如图4所示。图文并茂的巡视标准解决了巡检人员不熟悉设备、标准不统一、缺陷定义不准确的问题。3．2缺陷记录。发现设备隐患、故障时可通过拍照、录像、文字描述等方式对设备的异常情况进行记录，如图5所示。图4%%巡视标准格式图Fig.4Standardformatforinspection<divclass="text-box"><!--内容外框--><p>1、检查装置无异常;</p><p>2、检查运行灯正常;</p><p>3、检查A、B两屏应相互对应;</p><!--内容外框结束--></div>图5%%缺陷记录界面图Fig.5Defectrecordinterface对于数值类型的巡视项，通过特定规则的数学公式（例如lowerlimit＜value＜toplimit）自动比对设备运行参数是否达标，超标时会自动创建缺陷，节省了巡视时间，提高了巡视效率和准确性。3．3智能推荐。巡检人员在设备巡检过程中，利用轨迹定位技术［9］，根据用户位置和当前巡视设备，智能记录设备的位置信息。下一次巡检时，可根据巡检规程和用户当前位置，基于相对距离最近优先的原则为用户智能推荐下一步要巡视的设备。3．4统计分析。在巡检过程中通常要记录一些设备实时数据，如本体、SF6压力、油压、主变油温、油位等，这些数据通常间接显示了设备的健康状态。该系统实现对历史巡视数据变化的统计分析，可直观观察到设备健康状态变化的趋势［10］，便于预先发现设备的缺陷及故障，及时处理，保障设备的安全稳定运行。3．5巡检报告。将巡视规程和巡视作业指导书以模板的形式集成在巡检系统中，指导巡检过程。当巡视任务完成后，根据模板自动生成标准格式的巡视报告和缺陷报告，规范了巡检工作流程和缺陷记录的描述，实现了标准化作业的轻松落地。

4结语

本文提出的基于大数据分析的智能变电站设备巡检系统集成了标准化巡检规程和统一的缺陷库，可有效辅助巡检人员根据巡检标准记录设备缺陷和异常情况，保证了巡检结果的准确性，切实解决了运行人员专业素质差异带来的工作偏差，使管理更加轻松，标准化落地工作得到有效执行。同时，通过引入移动互联网技术、位置关联数据分析技术等，有效辅助了巡检工作，提高了巡视效率和质量，并提供了设备状态变化趋势，从而保障了变电站设备的安全、稳定、可靠运行，改变了传统变电站的巡视方式，是变电站管理在智能化和信息化方面的创新。

作者:朱颖 韦鹏 柴斌 耿祥瑞 王文焕 单位:1.国网宁夏电力公司检修公司 2.山东容弗新信息科技有限公司