5月15日，國網(wǎng)陜西省電力有限公司生產(chǎn)管控中心員工王文森通過變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)核查330千伏上苑變電站2號(hào)主變壓器運(yùn)行狀態(tài)，確認(rèn)設(shè)備處于平穩(wěn)期。一個(gè)月前，該系統(tǒng)提示這臺(tái)主變壓器油色譜數(shù)據(jù)異常，該中心立即反饋運(yùn)維單位核實(shí)和處置。運(yùn)維單位現(xiàn)場核查情況，確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，便加強(qiáng)監(jiān)測，跟蹤觀察設(shè)備運(yùn)行工況，保障電網(wǎng)運(yùn)行安全。
變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)貫通生產(chǎn)管理、調(diào)控云等14套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)采集、分析變壓器的電氣、熱力、機(jī)械3大類數(shù)據(jù)，利用數(shù)字孿生技術(shù)推演確定故障缺陷位置、運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，自主提出檢修管理策略，實(shí)現(xiàn)變壓器狀態(tài)自動(dòng)評(píng)價(jià)、缺陷實(shí)時(shí)預(yù)警、智能輔助決策自動(dòng)生成。該系統(tǒng)由陜西電科院于2021年開始研發(fā)，2022年2月上線，目前已應(yīng)用于陜西電網(wǎng)全部近250臺(tái)330千伏及以上主變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)、故障診斷、檢修決策等場景。系統(tǒng)的功能主要通過設(shè)備狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型、故障診斷模型和數(shù)字化故障案例庫實(shí)現(xiàn)。
開發(fā)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型 分級(jí)評(píng)估變壓器狀態(tài)
“分析離線數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)是對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定期評(píng)價(jià)是一種常用手段。但這種手段時(shí)效性有限，不能準(zhǔn)確反映變壓器的實(shí)時(shí)健康狀況，難以有效指導(dǎo)運(yùn)維人員開展變壓器狀態(tài)檢修工作。”陜西電科院設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)中心主任蒲路介紹。2021年2月，針對(duì)該問題，陜西電科院著手研發(fā)變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變壓器實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)評(píng)估。
陜西電科院為動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型接入變壓器定期評(píng)價(jià)等靜態(tài)數(shù)據(jù)和在線監(jiān)測、帶電檢測等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以及國家電網(wǎng)有限公司設(shè)備家族缺陷數(shù)據(jù)庫等，在公司變電設(shè)備缺陷評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合油色譜、局放、套管多參量、繞組等9類在線監(jiān)測狀態(tài)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，紅外熱像、機(jī)械振動(dòng)、絕緣油等7類帶電檢測狀態(tài)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，綜合開展變壓器狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。陜西電科院將定期評(píng)價(jià)、在線監(jiān)測、帶電檢測、缺陷庫評(píng)價(jià)權(quán)重與要素劣化值計(jì)入設(shè)備狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型，依據(jù)定量評(píng)價(jià)結(jié)果將變壓器分為正常、注意、異常、嚴(yán)重四種狀態(tài)。
在構(gòu)建模型的同時(shí)，陜西電科院開展12類帶電檢測儀器校驗(yàn)916臺(tái)次、4類在線監(jiān)測裝置校驗(yàn)119臺(tái)次，發(fā)現(xiàn)各供應(yīng)商的儀器、裝置數(shù)據(jù)差異明顯。陜西電科院按照數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，對(duì)不同檢測儀器、監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度進(jìn)行了分級(jí)，對(duì)應(yīng)設(shè)置了不同的評(píng)價(jià)權(quán)重，構(gòu)建了在線監(jiān)測裝置和帶電檢測儀器置信度的分級(jí)評(píng)價(jià)權(quán)重方法，為模型精準(zhǔn)評(píng)判設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)提供了有力支撐。
形成差異化主動(dòng)預(yù)警策略 提升缺陷智能診斷水平
2021年8月，基于對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，陜西電科院抽取設(shè)備全壽命周期數(shù)據(jù)，建立設(shè)備故障與特征參量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，構(gòu)建故障診斷模型，形成差異化主動(dòng)預(yù)警策略。一旦檢測到變壓器動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果異常，變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)預(yù)警并進(jìn)行初步研判，自主識(shí)別放電、過熱等故障及故障發(fā)生部位。
“針對(duì)系統(tǒng)無法自動(dòng)識(shí)別的復(fù)雜故障，我們可以借助數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)變壓器故障細(xì)節(jié)追溯和故障反演。”國網(wǎng)陜西電力設(shè)備部技術(shù)處處長江濤介紹。陜西電科院構(gòu)建大型變壓器高精度三維模型，將設(shè)備運(yùn)行電壓、電流、油壓、局放和環(huán)境溫度等感知數(shù)據(jù)同步接入變壓器數(shù)字孿生平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)孿生模型在感知數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下與物理設(shè)備同步運(yùn)行，從而獲得故障狀態(tài)下的變壓器運(yùn)行狀態(tài)信息，為故障診斷提供有效依據(jù)。
截至目前，陜西電科院建立了放電、過熱、受潮、繞組變形4類典型缺陷的故障診斷模型，提出融合實(shí)體感知數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生仿真數(shù)據(jù)、數(shù)字化故障案例庫的變壓器缺陷綜合診斷方法，實(shí)現(xiàn)了變壓器缺陷溯源和智能診斷。
建立數(shù)字化故障案例庫 輔助精益檢修
2月2日，國網(wǎng)陜西電力生產(chǎn)管控中心應(yīng)用變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)監(jiān)測到330千伏西莊變電站1號(hào)主變壓器運(yùn)行狀態(tài)異常，立即通知運(yùn)維單位持續(xù)跟蹤監(jiān)測。3月18日，該設(shè)備油中溶解氣體含量突增，緊急停運(yùn)。依據(jù)油色譜、局放監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)診斷結(jié)果，陜西電科院確定了變壓器內(nèi)部的局放故障類型和位置，并據(jù)此給出了現(xiàn)場抽真空后注油的檢修策略，現(xiàn)場檢修用時(shí)2天。而以前遇到此類情況，現(xiàn)場檢修用時(shí)需要3～5天。
2021年12月，在動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、故障診斷的基礎(chǔ)上，陜西電科院進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備檢修策略，匯總分析歷年故障分析報(bào)告，提取各類典型故障數(shù)字化特征量，形成數(shù)字化故障案例庫，通過實(shí)時(shí)故障案例與故障案例庫的比對(duì)分析，進(jìn)一步快速明確故障原因。陜西電科院還將檢修策略按不同檢修方式進(jìn)行分類，建立故障類型與檢修方式的對(duì)應(yīng)關(guān)系，為變壓器故障檢修策略提供參考。
自2022年起，國網(wǎng)陜西電力作為公司首批6家生產(chǎn)管控體系建設(shè)試點(diǎn)單位之一，持續(xù)推進(jìn)變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用，助力提升變電設(shè)備智能管控水平，推動(dòng)設(shè)備管理由離線到在線、由粗放到精益、由被動(dòng)到主動(dòng)轉(zhuǎn)變。截至今年4月底，該系統(tǒng)已完成330千伏及以上主變壓器動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)3萬余次，診斷并發(fā)出狀態(tài)異常預(yù)警128次，提升了主變壓器運(yùn)行安全管控水平。
“我們將持續(xù)優(yōu)化算法，完善設(shè)備狀態(tài)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型和故障診斷模型，拓展應(yīng)用場景和設(shè)備類型，不斷迭代優(yōu)化變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)功能，努力打造更精準(zhǔn)、更智能、更實(shí)用的設(shè)備全景管控助手。”陜西電科院副院長齊衛(wèi)東介紹。