基于大数据分析的电力系统远程运维及故障诊断

基于大数据分析的电力系统远程运维及故障诊断

杨彬

国网湖南省电力有限公司新邵县供电分公司，湖南 邵阳， 422900

摘要：在电力系统中，变压器站主要是通过升降电压接受和分配电能的主要场所，它是电力系统稳健发展的基础，变电安全稳定运行和区域电力系统稳定以及电力事业蓬勃发展有着密切联系。目前变电站的运维工作较为繁重，亟需提高运维工作质量和工作效率。因此，如何强化变电站远动机在线监测以及运维管理是目前的工作重点，下面进行详细探讨。

关键词：电力系统；远程运维；故障诊断

引言

我国的输变电设备制造技术经历从跟跑到并跑，再到领跑，输变电设备制造及运维技术已走在世界前列，智能远程运维技术作为传统输变电设备制造的转型升级关键环节至关重要。因此，制修订以智能远程运维关键技术为核心的智能输变电方向标准体系，在国际上发出中国输变电设备智能制造的声音，引导输变电设备行业技术发展，响应国家“一带一路”政策，提升输变电设备智能运维水平，支持中国智能输变电装备输出和国内产业升级，是我国输变电装备行业发展的急切需要。

1系统体系构架与计算方法

变电站远程运维管理平台采用两站一系统的体系架构，即站层级信息流与数据库信息流通过特定的链路在主站与子站之间实现融汇交流，在远程运维平台的故障信息处理系统中经大数据对比、分析与计算后实现可视化与操控化。故障信息处理系统中通常将位于厂站端的管理机称为子站，而将位于调度及继保等管理部门的由数据服务器、通讯服务器、管理工作站等组成的网络系统称为主站。故障信息处理系统需控制管理主站与子站之间的信息传输，及子站到保护和录波装置之间的信息传输。主、子站之间的信息传输管理包含多方面的含义：子站对多主站的信息传输、子站对其它厂站自动化系统的信息传输、主站对多子站的信息传输，三种传输均能过滤无用信息，减少通信链路的负荷。主子站系统的数据流图。大数据计算方法相比于传统的算法，其计算量更大更快、且能适应丰富多样的数据类型。在既定的条件限制内，以大数据为基础，该算法能在设定的时限内完成所要实现的要求，具有很强的应用性。本文提出的基于大数据的电力系统远程运维及故障诊断的处理流程，主要可以分为数据预处理、数据融合、数据分析与可视化、状态辨识与处理等4个主要模块。

2变电站远动机在线监测及远程运维技术

2.1变电站远动机在线监测

变电站远动机在线监测技术，它能有效地提高智能变电站系统对网络异常数据的感知能力，智能变电站网络入侵异常是变电站网络脆弱性的主要来源。大多数情况下，电站运行时无人操作的智能电子设备物理安全保护有限，病毒可以同时入侵多个变电站网络，严重时可使系统瘫痪，针对此种状况需要加大变电站远动机在线监测技术的应用。

2.2技术和标准研究现状

随着5G移动通信、物联网、大数据、云计算等技术的发展，通过智能化终端感知设备状态，在中心侧进行设备状态信息处理、故障模式识别和状态评价，并提供最优的预测性维护策略，已成为输变电设备运维的发展方向。输变电设备远程运维标准依据《国家智能制造标准体系建设指南》制定[3]，立足于输变电设备运维专业领域，运用“大云物移”技术的关键内容研究，与国外先进水平比较，主要技术和标准体现在如下三个方面：（1）专业性输变电设备远程运维标准专门针对输变电设备，关注远程运维领域，从专业需求的角度，解决输变电设备远程运维业务流程中数据多元异构、技术标准差异等问题。与国外先进水平相比，我国输变电设备远程运维手段、技术、安全性均处于领先水平。（2）完备性输变电设备远程运维标准针对输变电设备远程运维从远端设备感知、状态数据处理、设备状态评价、故障模式识别、预测性维护策略业务，全流程作出规范，是一套指导输变电设备远程运维工作的完备性标准。（3）前沿性输变电设备远程运维标准针对输变电设备远程运维的数据处理，状态评价和故障模式识别等环节，大量地研究数据挖掘、机器学习、图像识别等前沿的智能技术，保证了输变电设备远程运维高智能化水平。受制于相关标准缺失，严重制约了远程运维技术的推广应用，按照《国家智能制造标准体系建设指南》“急用先行”的基本原则，研究并制定输变电设备远程运维系列标准，可有力推动先进适用的远程运维技术应用，服务《中国制造2025》的战略目标，协同电力装备智能制造走向世界。与国外相似标准相比，输变电设备远程运维领域缺少国际/国家标准，而且企业内部标准，更多关注技术发展，而较忽略标准制定。而我国输变电设备范围更加完备、运维更加专业、安全稳定性更高，所以更加需要抢占制高点，填补该领域的空白。

3远程运维管控措施

3.1安全体系架构设计

目前智能变电站数目日益增多，给运维作业人员带来工作上的一些变化，不仅要进行常规变电站一致运行维护，还需要做好硬压板向软压板结构的转变，常规站中的开关跳闸合闸压板操作变为后台监控系统中的GOOSE跳合闸压板。为了保证智能运维站正常运作，需要建立全面的模拟演习机制，根据变电站的运行情况，制定合理的模拟演习计划，包括消防演习、防汛演习等等，加强日常管理，固定存放位置，相应的设备需要用标签进行标记，做好器材明细，以方便运维人员能够快速，准确的找到设备，定期的进行清扫检查，对于超过使用期限的设备及时更换。

3.2智能故障诊断

电网中发生故障时，维护检修人员需要尽快地获取故障类型、地点以及原因等信息，以便快速地处理故障。远程运维平台在主站侧对故障录波系统及子站信息等进行了数据融合，以智能巡检中的数据分析与台账统计系统中的设备信息为基础，根据电网运行中不同的故障类型建立相应的故障模型，用不同的故障数据进行训练进而形成丰富的电网故障数据案例库。在电网故障发生时，系统能根据实时的开关变位、采样数据及波形等进行分析判断，进而形成故障简报。简报中包含所发生的的故障类型、故障定位、故障数据及时间等信息，并对保护的动作行为进行判断。

3.3建立全面的模拟演习机制

目前，在远程运维安全管控过程中，需要做好安全体系架构设计工作远程运维服务主子站之间信息交换。安全体系架构主要包括通信层、协议层、以及应用层三个层面，在进行关联安全认证时，客户端发起关联服务，这是需要传递安全认证参数。最常使用的是安全认证结构，通过加密算法进行安全校对，校对完成之后，通过分析远程运费、整体流程以及安全需求，实现变电站远方操作权限的认证，建立完善的解决方案，获取数字调度证书，实现对远程操作的报文处理。此外，在应用层采用电力调度以及专用移动数字证书和权限认证相结合的双因子登录技术，能够验证人员身份。

结束语

本文综合分析了输变电设备远程运维发展基础和研究现状，并通过分析远程运维业务流程、数据流和交互实践，开展了输变电设备远程运维标准化架构设计。通过规范输变电设备远程运维通用技术要求、数据转换和存储、数据质量评价、状态评价、故障模式识别、预测性维护等标准化分析，支撑输变电设备远程运维工作，保障电网安全可靠运行与国民经济平稳增长。

参考文献

[1]潘晓华.变电站远程运维平台设计与实现[J].科技风,2019(36):175.

[2]赵刚,杨大雷,朱献忠.设备远程智能运维平台架构设计探讨[J].宝钢技术,2019(06):27-30.

[3]崔炳辉,薛吉.基于ARM的电机远程运维云网关的设计[J].电子测量技术,2019,42(20):15-19.

[4]张巧霞,王广民,李江林,张道杰,任辉,梁运华,梁勇超.变电站远程运维平台设计与实现[J].电力系统保护与控制,2019,47(10):164-172.

[5]白洁.电网远程运维管理系统的设计与实现[J].山东工业技术,2019(07):185.