基于后台信息处理的设备健康度辅助判断在变电站设备巡视维护中的应用蒋伟

基于后台信息处理的设备健康度辅助判断在变电站设备巡视维护中的应用蒋伟

蒋伟

（深圳供电局有限公司广东深圳518000）

摘要：通过某变电站220kV开关气动机构频繁打压的案例，提出了处理变电站后台信息辅助分析设备健康度开展变电站巡视维护的方法。充分利用变电站监控后台自动复归的一般信号分析设备的健康状况，将数据挖掘等理论联系实际应用于变电站日常工作中。说明了处理变电站后台信息在变电站巡视维护的优点，体现了差异化管理、持续跟进及事前预控的工作理念。

关键词：后台信息；信息处理；差异化管理；持续跟进；健康度

前言

设备的健康度一直是变电运行关注的焦点之一。监控后台信息丰富，但自动复归的信息极易被人忽视，对其充分进行挖掘可以辅助判断设备的健康度。现有的监控后台可查询历史信息，现阶段可以人工处理此类信息；但从长远来看，可以与后台厂家合作，通过自动复归信号发生的频率、每次复归时间等信息自动判断设备健康度，帮助值班员差异性的开展巡视维护工作。

1背景介绍

变电站电气设备在正常运行或者异常运行时会产生一定数量的告警信号，有的告警信号提醒值班人员设备出现了明显异常，需要紧急处理；有的信号会在一定时间内复归，不会影响设备的正常运行。由于异常明显的告警信号不会被忽略，一般在规定时间内就能消缺；而自动复归信号常常容易被忽视。事实上平时出现的自动复归信号若处理得当，就不会发展成为明显的告警信号，影响设备的正常运行。本文以某个220kV变电站220kV断路器气动打压机构的情况为例，说明在巡视维护中通过处理后台信息来辅助判断设备健康度的好处，帮助运行人员进一步提升巡视维护效率。

目前综合自动化技术在各个领域都得到广泛的应用，现在新建的变电站基本上也都是综合自动化变电站。后台监控系统起着监测和信息管理的作用，是变电站综合自动化的重要组成部分，其广泛应用了计算机网络技术、自动化控制技术、电子通讯技术等。后台监控系统可靠性程度高，人机对话友好，信息传送的过程中具有完整、全面、准确性高等特点。特别是在有人变电站中，后台监控系统运行的稳定性和正确性对综合自动化变电站的正常运行有着极其重要的作用。变电站后台监控系统承担着整个变电站设备的协调运行和管理工作，以及历史数据的处理和全站的人机对话相关工作。根据国内外目前变电站综合自动化技术的发展形势，其具有的功能主要有保护、控制、信号、通信、远动装置、事故记录、故障录波、测量、直流和五防功能，同时各个部分要能够独立运行，又能智能协同工作；避免出现装置的重复配置，还要方便日常管理和维护。所以，高性能工业控制计算机一般成为后台主控计算机的首选，承担整个系统监控工作，对变电站所有设备的运行参数、状态数据进行实时采集和处理，对异常数据进行分析，保护定值，上传下发数据，完成收发命令等任务。

2监控后台简介

变电站后台监控系统通常具备如下功能：

（1）与下位机交互功能。变电站系统中存在各种状态信息，对于这些信息要求操作人员可以对其进行保存和修改；对于下位机的实时采集数据可以对其读取的同时也可以对其进行保存。

（2）显示功能。变电站后台监控系统要能显示变配电站的实际开关柜的柜体图、一次系统图；显示各配电回路的电量参数及电量参数的实时曲线图，电量参数包括三相电压和电流、有功和无功功率、频率以及功率因数等；显示其他工艺设备的运行状态及故障情况；显示各个开关的状态（包括分或合两类）等。

（3）控制功能。在变配电站总值班室中央管理机处，运用鼠标就可完成各个高压和低压开关的合闸和分闸的控制；能够实现电气闭锁功能，从而有效防止具有闭锁回路开关误操作现象的出现；操作人员在利用鼠标下达操作命令时需要正确输入密码，下达的操作命令才能够被执行，所以系统具有密码识别功能。

（4）统计功能。统计系统所监控的各个电量参数的实时数据以及这些参数一天内变化所构成的曲线；统计各断路器运行状态发生改变的时间及故障报警的具体时间和类别；统计各断路器的状态变化的操作时间及操作人员的代码；统计有功电度、无功电度一天内单位小时用电量及电量图等。

（5）报警功能。如果设备由于过载而跳闸，或者继电保护装置等动作故障，或者出现设备变位、状态异常等，主控机会发出相应的报警提示，操作人员根据报警信息进行及时有效的处理，使系统能够正常工作。

（6）历史记录。变电站后台监控系统可以将其所监测和统计的各种信息永久的保存下来，这些信息包括各个断路器或开关状态发生改变的具体时间、各种电量参数的数值、报警故障的类别、操作人员代码和操作时间等信息。保存的这些信息将成为日后分析变电站系统的运行状况最可靠的资料。

3监控后台信息分类

一般的监控后台根据变电站各种遥信和报文信息的重要层次将变电站后台监控告警信息界面分为：“告知”、“异常”、“事故”、“系统告警”、“通讯状态”、“开关刀闸变位”、“操作记录”、“SOE记录”窗口，同时保留“一般告警”窗口共计9部分。

（1）告知信号：一、二次设备的操作信息，即控制把手位置变换、保护压板的投切、保护启动、机构箱加热信号分类为“告知信号”。

（2）异常信号：包括保护、测控、自动装置、通信回路、通讯装置告警，开关压力异常、电机异常（电机超时运转、断相）、装置重要提示分类为“异常信号”。

（3）事故信号：将各种保护、自动装置动作、跳闸出口、非电量保护跳闸失败、偷跳、故障相别、测距、远跳分类为“事故信号”。

（4）系统告警：将后台监控与保护、测控、自动装置通道异常、故障、操作分类为“系统告警”。

（5）通讯网络：将站控层与间隔层之间、双路以太网之间的异常、故障、操作分类为“通讯网络”。

（6）开关刀闸变位：将全站开关、刀闸的变位分类为“开关刀闸变位”。

（7）操作记录：将操作人员在后台监控机进行的一切操作信息分类为“操作记录”。

（8）SOE记录：将保护及自动装置动作、开关跳闸记录、变位时间、故障参数分类为“SOE记录”。

（9）同时保留厂家“一般告警”，该窗口包括了以上所有信息。

4实际案例

220kV平安站其220kV象平乙线2808断路器为西安高压开关厂的LW23-252高压断路器，投运时间为2001年，气动打压机构为其附属机构。气动机构的打压周期一般在一天一次以上比较合适，当打压周期小于一小时一次时，打压电机容易发热，对电机的寿命产生影响。

以下以220kV平安站220kV象平乙线2808断路器2016年4月～6月后台信息为例，介绍利用后台信息辅助判断出220kV象平乙线2808断路器气动机构健康度不佳的情况。

2016年4月3日～4月7日220kV象平乙线2808断路器打压的频率为2-3天打压一次，每次打压时间为4秒，运行正常。

2016年5月20日，运行人员在220kV平安站开展日常巡视时，发现220kV象平乙线2808打压过于频繁，将此类情况反应给相关班组，班组到站立即处理。经检查后发现象平乙线2808开关气动机构打压电机不能自动停止，压力开关故障，同时发现气动机构有两处轻微漏气，处理后恢复正常运行。

利用该方法，值班员在后续的工作中及时发现了象平甲线、#1主变变高开关气动机构的缺陷并及时消缺。

5一般做法

在开展变电站巡视维护工作前可以对后台信息进行统计分析处理，具体做法如下：

图4一般做法的流程图

5.1统计告警信息

在开展变电站巡视维护前，先统计某个时间段内该变电站监控后台的告警信息（一般以月维护开展的周期为统计时间段）。若告警信息较少时，可以全站统一统计；若告警信息较多时，可按设备重要程度逐项统计。一般来说，220kV变电站每月报警数量一般在2000条以上，单个220kV间隔的信号一般在50条左右。按设备间隔来划分，可以更加清晰简洁。实际上后台监控系统的历史信息支持按间隔划分，可以导出为excel数据，十分方便。

5.2处理告警信息

将统计得到的信息进行人工处理。剔除倒闸操作时产生的变位、储能等告警信号，剔除紧急缺陷产生的告警信息，筛选出设备正常运行时产生的能反映设备运行状态的自动复归信号，分析该信号产生的原因。

计算相同复归信号发生的频率、复归所需要的时间等信息，通过处理后的信息分析设备的健康程度。如一种能反映设备运行状态的自动复归信号在一定的时间段内发生多次或者自动复归所需的时间较长，则说明该设备的健康状况不佳。

一般来说，电机启动信号，通讯中断信号，开关储能型号等信号都有相应的复归时间周期，超过正常周期的信号需要重点处理。

5.3根据设备健康程度差异性的开展巡视维护

在变电站巡视维护过程中，根据后台信息分析得到的设备健康程度开展有针对性的差异化工作。

5.4持续跟进

对于多个时间段发现同一问题的信号要持续关注，避免其发展为影响设备运行的明显异常信号。对比历次数据分析其发生频率是否增大，自动复归时间时候变长，如出现此类情况，需及时与相关班组沟通，做到缺陷的事前预控。

5.5发展展望

统计发现一般220kV变电站每月报警数量一般在2000条以上，能反映设备运行状态的自动复归信号一般在200条左右，如何快速从较多的数据中筛选出所需的信息也是一个值得研究的课题。前期可以通过人工判断总结规律，选择重点、特定的信号进行分析，这对值班员个人的能力与工作经验有一定的要求；但从长远来看，可以与后台厂家进行沟通，实现后台对数据的智能判断，在充分利用现有装置产生的信息的基础上节省人工分析，提高巡视效率。例如，类似负荷曲线、温度曲线，自动生成复归信号告警频率曲线及复归耗时曲线，进一步得到设备健康度的变化曲线。

6结束语

全方位的开展变电站巡视维护工作对设备的正常运行有重大意义，通过多种方法有针对行的开展此类工作可以提升巡视维护效率。后台信息是非常有价值的信息，自动复归信号容易被忽视，运行人员利用此类信息较少。将处理后的后台信息用于辅助判断设备健康度是充分利用现有信息，体现了变电管理二所差异化管理、异常持续跟进及事前预控的工作理念。建议与后台厂家合作，自动处理复归信号辅助判断设备健康度，帮助开展巡视维护工作。

7致谢

本文在撰写过程中得到了深圳供电局刘挺专家、雷强专家的亲切指导，高文江、李光站长也提供了很多现场运维方面的意见，在此一并表示感谢。

参考文献：

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[3]胡雄峰，肖志怀，周良画.浙江三插溪水电站计算机监控系统[J].2006，（7）：122-124.