基于画像的变压器差异化运维方法探讨

基于画像的变压器差异化运维方法探讨

许海林 罗颖婷 鄂盛龙

广东电网有限责任公司电力科学研究院，广东广州 510080

摘要：本文从变压器基本信息、行为特征、成本特征等维度建立变压器状态预警特征标签、缺陷模式特征标签，同时对变压器多维数据进行数据挖掘，建立了变压器差异化运维策略模型，包括作业项目确定、作业周期优化、运维内容及策略编制等步骤。研究结果表明基于画像的变压器差异化运维可对变压器的运维工作进行综合的滚动评估，科学合理辅助运维人员制定运维计划，提高计划执行率。

关键词：变压器，画像，运维策略，差异化

课题项目：变压器多维数据分析及智能运维技术研究 (GDKJXM20173051)

变压器差异化运维现状

变压器作为电网最重要的设备之一，对电网稳定运行有着极大的影响，因此，通过分析变压器实时状态信息开展差异化运维是电网运维工作重点之一。借鉴电信、保险等行业的画像技术应用，国内外学者为构建全方位、立体的变压器状态信息提供了一种全新的思路与视角^[1-2]。

传统的变压器运维是依据经验和规程，定期开展零部件的运行维护，这种运维方式会缺乏针对性导致人力物力的耗费^[3]。通过构建变压器的画像，一方面可以充分利用电力企业多年积累的运行数据，挖掘数据规律；另一方面可通过绘制变压器的状态轨迹开展健康评价。通过信息化平台的搭建、业务规则的梳理及模型的构建，逐步形成变压器标签体系，最后利用标签与运维作业项目的映射，编制基于画像的变压器精细化管控策略^[4]。具体步骤可包括作业项目确定、作业周期优化和运维策略编制三大步骤。

2.作业项目确定

基于电力行业的《电力设备检修试验规程》，可通过业务梳理、查找文献，完成基于标签的作业项目确定。

首先，基于健康度、重要度、历史跳闸频次规律、历史缺陷分布情况等特征和设备类别、运行工况等基础数据建立决策模型。如：对于高负荷率、亚健康、设备级别高、近3个月跳闸频次高的380V低压母线设备，选择备自投试验运维项目列入月度运维计划；而对于污区等级高，健康、设备级别中等、近3个月跳闸频次低的380V低压母线设备，选择清扫保养运维项目列入月度运维计划；根据年度的缺陷频数分布表，选择当月高缺陷率设备列入该月度运维计划。

其次，基于设备部件故障占比、缺陷表象分布规律、家族型缺陷规律等特征建立决策模型。如：对于近半年故障占比超过20%、同一厂家其他工区部件故障率高、风机停转占比超过50%的主变风机部件，将该部件纳入到设备重点运维内容；对于温度敏感型、高事故风险、高价值设备，将温度测量难入重点运维内容；根据时间以及季节特点，有针对性对设备的不同部件进行差异化的维护，充分利用缺陷部件的随时间的分布规律制定策略。

3作业周期优化

3.1基于业务经验标签组合的作业周期优化

常见的变压器预警级别见文献[4]所示，可见变压器的预警级别受到状态风险和设备重要度影响，但在实际业务经验分析中，变压器自身业务流程风险变化、外部运行环境威胁、事故事件触发也将会被动地影响变压器的预警级别。

通过梳理出常见的因设备业务流程风险变化触发的预警级别调整情景，将触发条件标签化后，可得：首次投运设备、即将投运设备、绕组更换后投运15天内设备、绝缘油更换后投运15天内设备、近期铁芯检修、近期套管检修、近期冷却装置检修和分接开关检修后投运15天内，将触发黄色预警；近期A修、改造后投运72h内设备，预警级别上升一个级别。

同时，我们也梳理出外部环境威胁和综合状态量风险组合标签的预警级别调整情景，部分结果如下：运行环境突发台风将触发黄色预警；运行环境突发阵雨和存在家族性缺陷、铁芯接地有风险、顶层油温有风险、绕组过热有风险、局部放电有风险、套管绝缘有风险、运行负荷高、老化风险高、运行环境有施工作业风险、运行环境有植物生长作业等形成组合标签，会触发黄色预警；运行环境突发大风和存在家族性缺陷、铁芯接地有风险、顶层油温有风险、绕组过热有风险、局部放电有风险、套管绝缘有风险、运行负荷高、老化风险高、运行环境有植物生长作业等形成组合标签，会触发黄色预警。

3.2基于统计分析标签组合的作业周期优化

通过研究广东电网不同缺陷类别在不同月份、年龄的分布特征，构建了主变主要缺陷类别的缺陷标签，如图1所示。

图1缺陷类型随时间的分布

由图1可知：

（1）主变变压器“渗漏”缺陷呈明显的冬春季多发，夏季少发的特点，与当地气温大致呈反比。经进一步研究，主要因为冬春季节温度较低，密封胶圈较易干裂松动导致渗油。

（2）“拒动/误动”缺陷在夏季高发（尤其是7月份），其他季节相对不明显。

（3）随着气温的升高（1月份到9月份），“红外测试异常”缺陷逐渐增多，10月份之后明显减少。

通过对日常业务梳理及数据分析，我们制定如下部分作业周期规则：

（1）对于触发[渗漏高发季节]&[渗漏高发厂家]的变压器，为红色预警，日常巡视周期为1天；

（2）对于触发[渗漏高发厂家]，没有触发[渗漏高发季节]的变压器，预警升级，日常巡视周期为1周；

（3）对于触发[渗漏高发季节]，没有触发[渗漏高发厂家]的变压器，预警升级，日常巡视周期为1周；

4变压器运维策略编制

根据生产运维实际的要求，广东电网公司结合实际并开展研究。按分层分级分类分专业管控、动态管控、差异化巡维和预防性维护原则，形成部分映射关系如下，巡视具体项目参见广东电网运维策略导则。

日常巡视红、橙色预警1天1次，黄色预警2天一次，绿色预警1月1次；

一次专业巡视红色预警3月1次，橙、黄色预警6月1次，绿色预警1年1次。

5.结论

变压器的画像构建技术及方法成熟，通过信息化平台的搭建、业务规则的梳理及模型的构建，逐步构建变压器画像标签体系，利用标签与运维作业项目的映射，可编制基于画像的变压器差异化管控策略。

基于画像的变压器差异化策略可以对运维工作提供精准有效的优先级、工作量及资源需求预估，利用对变压器状态画像的动态监控，对标签及其映射的运维策略的统计分析，可以对当前变压器的运维工作进行综合的滚动评估，进一步科学、合理的制定运维工作计划，提高运维计划的执行率。

参考文献

[1]李红卫，杨东升，孙一兰等．智能变电站智能告警与辅助决策的实现[J].计算机工程与设计，2013,34(2):632-637.

[2]李江林，张道杰，赵毅，等．智能变电站分布式数据平台应用研究[J].电力系统保护与控制，2014,42(24):126-131．

[3]彭红霞，文艳，王磊等.基于两层知识架构的电力设备差异化运维技术[J].高压电器,2019,55(7):221-226

[4]叶海峰，罗颖婷，许海林等.基于画像的变压器精细化管控策略研究[J].微型电脑应用,2019,35(2):67-70