变电站状态检修决策模型与求解

杨继承

摘要：本文通过对变电站状态监测中设备个体以及变电站系统监测进行分析，并就变电站状态检修与故障风险损失进行论述，并考虑变电设备状态检修过程中受到的资源限制情况等，建立变电站状态检修决策模型并进行求解。

关键词：变电站；状态检修决策；模型与求解

变电站状态检修工作在变电站技术与设备逐渐智能化的发展形势下，其检修方式与实施条件也在不断提高。变电站的运行能力对电网的性能与供电设备的使用具有直接的影响作用，电能汇集与分配是智能变电站的主要功能，通过对其状态进行检修能够有效提高其运行过程的可靠性、安全性与经济性。因此，对变电站状态检修决策进行研究和分析，并通过建模与求解提高检修效率具有十分重要的作用及现实意义。

1.变电站状态监测

1.1变电站一次设备状态监测

其一，在对变电站一次设备在线使用状态进行监测的过程中，通过借助变电站中的先进量测技术与传感技术能够有效扩大监测范围。其中包括一次设备的在线监测中对变压器、抗电器等设备的油色谱、铁心接地电流以及顶层油温等方面进行检测；对耦合电容、CI等容性设备进行监测时主要针对其介损及电容量等；对GIS及断路器等开关设备进行在线监测时能够就其GIS局放、开关机械特性以及SF6微水等内容进行；通过利用分布式光纤测温技术能够对电力电缆的局放、温度进行在线监测。

其二，利用数字化技术能够有效提高变电站状态监测数据的科学性及有效性。相较于传统电磁型互感器，非常规互感器能够在输出端侧中将数字信号直接输出。随着现代计算机技术以及微电子技术的不断发展与改革，在对变压器、断路器此类传统的一次设备进行在线监测时，利用具有数字化功能的通信接口并与智能化传感器的应用结合，能够提高输出监测状态信号的数字化程度。相较于传统的模拟状态信号数字化动态信号呈现出抗干扰性较强、覆盖范围较大以及较高的数据可靠性等特征。

1.2变电站二次设备状态监测

在对二次变电设备的运行状态进行监测的过程中，通过利用数字化技术能够对变电站过程层的输出信号进一步进行测控、计量，同时还能够推动间隔层保护。数字接口对传统二次设备与一次设备间模拟接口的代替使得二次设备结构得到了优化，其模数转换电路的数量也得到了大大减少。变电站过程层输出信号的数字化程度使得变电站状态量的监测工作更加高效和便利。

此外，数字化输出信号的实现有效促进了变电站二次回路状态量的监测，避免了监测操作过程、采集变电设备状态特征量以及信号回路状态量中的盲区。针对回路接地、回路绝缘在传统电网中存在的问题，利用光纤网络互联的方式使得变电站层与过程层、间隔层之间联系起来，同时光线代替了传统电网中的二次回路电缆。

1.3变电站设备状态监测转变为系统状态监测

在变电站智能化程度提高的过程中，对其状态进行监测需要考虑到具有协调统一性的电网，因此，对变电站设备状态进行监测的范围需要扩大，通过转变为对其整体运行系统状态进行监测能够将变电站状态信息、一次设备及二次设备的运行状态信息全都包括进去，而这一过程的实施将会实现广域全网状态信息监测的目标。在对变电站一次设备及二次设备的状态进行监测时具体包括其运行健康状态、承受能力范围以及劣化趋势等内容。在对变电站的实时运行状态信息进行监测时可以涵盖到远程接收的电网侧、用户侧以及发电侧信息等[1]。

同时，由于变电站以IEC61850标准为基础建立的信息交互模型以及信息交互模型具有统一性与规范性，使得相关电气量及非电气量的语义信息十分明确，对全网中的信息也进行了统一标识，实现了变电站状态监测信息具备自我描述能力。利用统一规范的信息模型对提高各在线监视系统的操作互通性也具有重要作用，传统封闭式的各系统运行状态被彻底改变。

2.变电站状态检修与故障风险分析

2.1变电站设备个体检修风险

在对变电站设备个体的检修与故障风险进行分析时可以通过式（1）表示出来：

在追求这一目标的过程中需要满足以下几方面的要求：

①对检修资源进行规范和约束，其中包括投入的人力、财力、时间及空间等，在对多个变电设备个体进行同时检修时会受到有限资源的限制。

②对检修实践进行规范和约束，在对设备状态进行检修时必须在规定时间段内进行[3]。并对最早、最迟检修时间，检修持续的时段长短等具体内容进行规定。

3.2变电站状态检修决策模型求解

从上述变电站状态检修决策模型可以看出对变电站进行检修是一个具有典型性的组合优化问题，通过利用并行计算的智能算法，即遗传算法可以生成一个群体，将其中的每个个体看作待优化的可能解；将个体优劣的适应度以目标函数进行表示，对适应度低的个体可以增大惩罚量。

结束语

综上所述，从提高电网运行可靠性的角度出发通过加强变电站监测及检修，能够有效提高变电站及变电设备的运行可靠性与经济性。同时通过利用变电站状态检修技术，并且以全过程、动态化的在线监测数据信息为依据，对检修决策模型进行求解，使得变电站运行功能及设备检修的智能化程度大大提高。

参考文献：

[1]胡磊，石金鑫.对变电站状态检修问题的探讨[J].科技风，2014，（22）

[2]钮彬，程德山，王孝冬等.智能变电站状态检修分析[J].科技创新导报，2012，（34）

[3]张红平.智能变电站状态检修的实现[J].中国科技纵横，2013，（23）