文/尚萌萌

變電設(shè)備（transformer）是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)備，集中于各地變電站中，通過(guò)變壓器將各級(jí)電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電能的輸/配送。20世紀(jì)后期以來(lái)，我國(guó)社會(huì)發(fā)展建設(shè)水平明顯加快，各地電力設(shè)施越發(fā)完善，變電設(shè)備的安全性也因此獲取了更多關(guān)注。本文就基于電氣信息的變電設(shè)備狀態(tài)漸變過(guò)程進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)監(jiān)控方案。

1 基于電氣信息的變電設(shè)備狀態(tài)漸變過(guò)程監(jiān)控方案

1.1 方案拓?fù)鋵W(xué)結(jié)構(gòu)

考慮到變電設(shè)備本身較為多樣，且變電站內(nèi)的工作環(huán)節(jié)也較為復(fù)雜，為保證監(jiān)控方案能夠?qū)崟r(shí)對(duì)變電設(shè)備的漸變過(guò)程進(jìn)行收集、獲取電氣信息，擬應(yīng)用分散式監(jiān)控方法，通過(guò)CAN總線系統(tǒng)借助有線通信的方式實(shí)現(xiàn)信息的高效傳遞。信息收集主要借助傳感器進(jìn)行，分析過(guò)程在智能監(jiān)控設(shè)備中完成。綜上，方案的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：傳感器—CAN總線系統(tǒng)—導(dǎo)線—智能監(jiān)控器—導(dǎo)線—管理處。智能監(jiān)控器通過(guò)識(shí)別，發(fā)現(xiàn)傳感器傳輸?shù)男畔⒋嬖诋惓t發(fā)生警報(bào)，反之系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行常規(guī)的監(jiān)控工作。

表1：仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.2 核心技術(shù)

方案的核心技術(shù)包括通信技術(shù)、總線技術(shù)、傳感器技術(shù)以及智能技術(shù)四大方面，另包括數(shù)字化技術(shù)、信號(hào)轉(zhuǎn)化技術(shù)等輔助技術(shù)。通信技術(shù)均采用有線通信方式，考慮到變電設(shè)備可能對(duì)無(wú)線信號(hào)產(chǎn)生干擾，因此不應(yīng)用無(wú)線通信方法。CAN總線技術(shù)主要用于處理分散式智能監(jiān)控器傳輸?shù)男盘?hào)，為避免不同監(jiān)控器的信號(hào)產(chǎn)生相互影響，同時(shí)保證信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，結(jié)合監(jiān)控器數(shù)目設(shè)置若干可同步工作的不同信道，借助CAN總線系統(tǒng)進(jìn)行管理。傳感器主要負(fù)責(zé)收集監(jiān)控對(duì)象的各類(lèi)信息，并以1s為間隔不斷借助有線通信技術(shù)傳輸給智能監(jiān)控器，由監(jiān)控器進(jìn)行識(shí)別。智能技術(shù)是方案的核心，通過(guò)機(jī)器訓(xùn)練法使監(jiān)控器具有識(shí)別能力，實(shí)現(xiàn)電氣信息的分析，判斷變電設(shè)備狀態(tài)漸變情況。

1.3 機(jī)器訓(xùn)練法

變電設(shè)備狀態(tài)漸變是一個(gè)過(guò)程，牽涉到多個(gè)因素，針對(duì)所有因素進(jìn)行分析并不現(xiàn)實(shí)。與此同時(shí)，結(jié)合目前各地變電站工作資料可以發(fā)現(xiàn)，幾乎所有變電設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，其直接變現(xiàn)均帶有一致性特點(diǎn)，如電壓降低、電壓不穩(wěn)、電流波動(dòng)、電流消失、設(shè)備溫度升高等。擬應(yīng)用多維度訓(xùn)練法進(jìn)行機(jī)器訓(xùn)練，保證智能監(jiān)控器的識(shí)別能力。如變壓器的工作溫度，在常規(guī)工作態(tài)勢(shì)下，其溫度參數(shù)往往是穩(wěn)定的，會(huì)圍繞一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值出現(xiàn)少許變化，以S表達(dá)溫度值，則變壓器的溫度可通過(guò)一個(gè)數(shù)集表示：

S=[S-n……S-2；S-1；S；S1；S2……Sn]

收集變壓器工作的若干樣本（要求為正常工作狀態(tài)下的樣本），獲取溫度的最大值和最小值，形成一個(gè)定義空間，輸入到智能監(jiān)控其中，該定義空間即變壓器常規(guī)工作狀態(tài)下溫度的變化范圍。當(dāng)變壓器出現(xiàn)銹蝕、斷路等問(wèn)題時(shí)，傳感器首先收集該信息，再將其傳輸給智能監(jiān)控器進(jìn)行判斷，監(jiān)控器結(jié)合程序記憶的默認(rèn)值，識(shí)別出信息問(wèn)題，將故障信息傳遞給管理處并發(fā)出警報(bào)，完成變電設(shè)備狀態(tài)漸變危險(xiǎn)的監(jiān)控。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象和觀察指標(biāo)

選取S變電站的變壓器作為模擬對(duì)象，該變電器為38KV變電站主變壓器，常規(guī)工作狀態(tài)下，溫度、電流、電壓穩(wěn)定（在允許范圍內(nèi)波動(dòng)）。收集其基本工作樣本400個(gè)，生成定義空間，并收集變壓器常規(guī)工作的主要參數(shù)，代入到計(jì)算機(jī)中形成模型。通過(guò)參數(shù)模擬法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，主要觀察指標(biāo)為系統(tǒng)對(duì)故障是否反應(yīng)、反應(yīng)時(shí)間、正確率。可變參數(shù)包括電壓、電流、溫度值三個(gè)方面。

2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程和基本結(jié)果

實(shí)驗(yàn)共分為三組，第一組為電壓組，共進(jìn)行60次實(shí)驗(yàn)，保持電流和溫度參數(shù)不變，調(diào)整電壓水平，其中安全電壓實(shí)驗(yàn)20次，異常電壓實(shí)驗(yàn)40次，觀察并記錄系統(tǒng)對(duì)故障是否反應(yīng)、反應(yīng)時(shí)間、正確率。第二組為電流組，共進(jìn)行60次實(shí)驗(yàn)，保持電壓和溫度參數(shù)不變，調(diào)整電流水平，其中安全電流實(shí)驗(yàn)20次，異常電流實(shí)驗(yàn)40次，觀察并記錄系統(tǒng)對(duì)故障是否反應(yīng)、反應(yīng)時(shí)間、正確率。第三組為溫度組，共進(jìn)行60次實(shí)驗(yàn)，保持電壓和電流參數(shù)不變，調(diào)整溫度水平，其中安全溫度實(shí)驗(yàn)20次，異常溫度實(shí)驗(yàn)40次，觀察并記錄系統(tǒng)對(duì)故障是否反應(yīng)、反應(yīng)時(shí)間、正確率。

2.3 結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

結(jié)果上看，在電壓組和電流組實(shí)驗(yàn)中想，系統(tǒng)均能做出反應(yīng)，準(zhǔn)確反應(yīng)38次故障，正確率為95.0%，反應(yīng)時(shí)間在0.88-0.92s左右。溫度組實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)也能做出反應(yīng)，正確率為97.5%，時(shí)間為0.79s。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)樣本收集數(shù)不足，未能完全涵蓋變壓器所有工作情況，因此出現(xiàn)誤判，通過(guò)增加樣本數(shù)的方式可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)。

3 總結(jié)

綜上，現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)電力系統(tǒng)工作能力的要求極高，通過(guò)電氣信息的收集和分析，可以有效了解變電設(shè)備狀態(tài)漸變過(guò)程。本次研究給出了以分散監(jiān)控、智能診斷為核心的工作方案，以多維度訓(xùn)練法保證方案工作效果。在仿真實(shí)驗(yàn)中，方案應(yīng)用后可以及時(shí)有效的甄別變壓器工作異常，但由于樣本數(shù)目不足出現(xiàn)了5次誤判情況，這也為后續(xù)工作的持續(xù)完善提供了更多思路，即加強(qiáng)數(shù)據(jù)運(yùn)用。