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號主變壓器運行狀態(tài)，確認設備處于平穩(wěn)期。一個月前，該系統(tǒng)提示這臺主變壓器油色譜數(shù)據(jù)異常，該中心立即反饋運維單位核實和處置。運維單位現(xiàn)場核查情況，確認設備運行平穩(wěn)，便加強監(jiān)測，跟蹤觀察設備運行工況，保障電網(wǎng)運行安全。
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)，實時采集、分析變壓器的電氣、熱力、機械3大類數(shù)據(jù)，利用數(shù)字孿生技術推演確定故障缺陷位置、運行風險等級，自主提出檢修管理策略，實現(xiàn)變壓器狀態(tài)自動評價、缺陷實時預警、智能輔助決策自動生成。該系統(tǒng)由陜西電科院于2021年開始研發(fā)，2022年2月上線，目前已應用于陜西電網(wǎng)全部近250臺330千伏及以上主變壓器的狀態(tài)評價、故障診斷、檢修決策等場景。系統(tǒng)的功能主要通過設備狀態(tài)動態(tài)評價模型、故障診斷模型和數(shù)字化故障案例庫實現(xiàn)。
開發(fā)動態(tài)評價模型 分級評估變壓器狀態(tài)
“分析離線數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)是對變壓器運行狀態(tài)進行定期評價是一種常用手段。但這種手段時效性有限，不能準確反映變壓器的實時健康狀況，難以有效指導運維人員開展變壓器狀態(tài)檢修工作。”陜西電科院設備狀態(tài)評價中心主任蒲路介紹。2021年2月，針對該問題，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)的設備狀態(tài)動態(tài)評價模型，實現(xiàn)了對變壓器實時運行狀態(tài)的動態(tài)評估。
陜西電科院為動態(tài)評價模型接入變壓器定期評價等靜態(tài)數(shù)據(jù)和在線監(jiān)測、帶電檢測等動態(tài)數(shù)據(jù)，以及國家電網(wǎng)有限公司設備家族缺陷數(shù)據(jù)庫等，在公司變電設備缺陷評估標準的基礎上，結合油色譜、局放、套管多參量、繞組等9類在線監(jiān)測狀態(tài)量評價標準，紅外熱像、機械振動、絕緣油等7類帶電檢測狀態(tài)量評價標準，綜合開展變壓器狀態(tài)動態(tài)評價。陜西電科院將定期評價、在線監(jiān)測、帶電檢測、缺陷庫評價權重與要素劣化值計入設備狀態(tài)動態(tài)評價模型，依據(jù)定量評價結果將變壓器分為正常、注意、異常、嚴重四種狀態(tài)。
在構建模型的同時，陜西電科院開展12類帶電檢測儀器校驗916臺次、4類在線監(jiān)測裝置校驗119臺次，發(fā)現(xiàn)各供應商的儀器、裝置數(shù)據(jù)差異明顯。陜西電科院按照數(shù)據(jù)準確度，對不同檢測儀器、監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)準確度進行了分級，對應設置了不同的評價權重，構建了在線監(jiān)測裝置和帶電檢測儀器置信度的分級評價權重方法，為模型精準評判設備實時運行狀態(tài)提供了有力支撐。
形成差異化主動預警策略 提升缺陷智能診斷水平
2021年8月，基于對設備實時運行狀態(tài)的動態(tài)評價，陜西電科院抽取設備全壽命周期數(shù)據(jù)，建立設備故障與特征參量的對應關系，構建故障診斷模型，形成差異化主動預警策略。一旦檢測到變壓器動態(tài)評價結果異常，變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)會自動預警并進行初步研判，自主識別放電、過熱等故障及故障發(fā)生部位。
“針對系統(tǒng)無法自動識別的復雜故障，我們可以借助數(shù)字孿生技術實現(xiàn)變壓器故障細節(jié)追溯和故障反演。”國網(wǎng)陜西電力設備部技術處處長江濤介紹。陜西電科院構建大型變壓器高精度三維模型，將設備運行電壓、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，實現(xiàn)孿生模型在感知數(shù)據(jù)驅(qū)動下與物理設備同步運行，從而獲得故障狀態(tài)下的變壓器運行狀態(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號主變壓器運行狀態(tài)異常，立即通知運維單位持續(xù)跟蹤監(jiān)測。3月18日，該設備油中溶解氣體含量突增，緊急停運。依據(jù)油色譜、局放監(jiān)測數(shù)據(jù)，結合現(xiàn)場試驗診斷結果，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2天。而以前遇到此類情況，現(xiàn)場檢修用時需要3～5天。
2021年12月，在動態(tài)評價、故障診斷的基礎上，陜西電科院進一步優(yōu)化設備檢修策略，匯總分析歷年故障分析報告，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，通過實時故障案例與故障案例庫的比對分析，進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行分類，建立故障類型與檢修方式的對應關系，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)管控體系建設試點單位之一，持續(xù)推進變壓器狀態(tài)診斷與檢修決策系統(tǒng)建設和應用，助力提升變電設備智能管控水平，推動設備管理由離線到在線、由粗放到精益、由被動到主動轉(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態(tài)評價3萬余次，診斷并發(fā)出狀態(tài)異常預警128次，提升了主變壓器運行安全管控水平。
“我們將持續(xù)優(yōu)化算法，完善設備狀態(tài)動態(tài)評價模型和故障診斷模型，拓展應用場景和設備類型，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、更智能、更實用的設備全景管控助手。”陜西電科院副院長齊衛(wèi)東介紹。