国电南京李志军：电气设备安全稳定与电力系统运行有直接影响——2018年智慧电厂论坛（二期）

“电力系统运行的安全性、稳定性，保证供给电气设备是电力系统的重要组成部分，是整个电力系统运行的主体，各个设备的运行安全稳定与否与整个电力系统运行的安全性、稳定性有着直接的影响。”国电南京自动化股份有限公司状态监测所所长李志军在2018年智慧电厂论坛（第二期）【分论坛一：智慧运行与管理（含新能源）】上分享了《电气设备状态监测关键技术及应用》时表示。北极星电力网全程对会议进行直播，如需了解更多的会议直播，请联系微信号：13693626116

感谢蔚副所长的全面分享介绍。电力系统运行的安全性、稳定性，保证供给电气设备是电力系统的重要组成部分，是整个电力系统运行的主体，各个设备的运行安全稳定与否与整个电力系统运行的安全性、稳定性有着直接的影响。接下来由我为大家分享“电气设备状态监测关键技术及应用”。

直播地址：2018年智慧电厂（第二期） 

四个方面进行阐述：

第一，智能制造。

工信部发布了“智能制造试点2016专项行动”，里面有具体的实施方案，这个方案总结一下，从五个方面实现智能化：生产过程智能化、产品智能化、新业态新模式智能化、管理智能化、服务智能化。我这个报告主要想从产品智能化和服务智能化给大家做分享。

华电集团在2017年也发布了“十三五”科技发展规划，这里面有一个专题智能化火力发电技术，里面有六个子课题去研究，其中第二个子课题阐述火电机组、智能仪表、智能终端的研究，以及第五个子课题是机遇“互联网+”的智能设备监测诊断的研究。

其实谈现在智慧电厂和智能电厂，早期国网公司和南网公司已经开展了很多智能电网相关的研究，尤其是智能电站的研究。南方电网在智能技术生产领域相关方案，也提到了他智能化发展的方向，主要是从五个方面做一些研究。第二方面，基于物联网和多元信息融合的重要监测。以及基于大数据和云计算的态势感知。

在这几方面介绍完以后引出我今天给大家主要介绍的产品智能化和运维智能化相关的相关的探讨。

首先介绍一下智能电网的相关智能化。智能电网提出一个概念，叫智能设备，智能设备是传统的高压设备+智能化组件构成智能化的设备，主要实现状态感知和执行，能够达到状态可视化、控制网络化、自动化和智能化的功能。主要是高压设备新加了一个智能组件，智能组件安在主设备旁边，实现相关的控制功能，能够达到信息交互、状态感知、有效的执行和思维的判断。

我用一个图来具体阐述一下，这是一个高压设备，我们认为就是人的身体，加了很多传感器，我认为是神经，通过这个智能组件去采集了一些神经信号来做大脑的一些思考，最后来实现设备的智能化功能。我具体后面一一介绍这五个化，测量的数字化。主要是将传统需要测量的信号通过数字化的信号IEC61850协议进行传输。智能控制，是实现产品远端的智能控制功能。状态可视化主要讲监测的功能。工业一体化，主要是把前面的测量、控制、监测的功能结合在一起。后面再进行综合的故障诊断和分析。

作为智能电气来讲，实现的测量信号包括OETC信号、冷却信号、瓦斯信号，能够进行数字化的采集。目前智能变压器实现了控制功能两大块，第一，风机开关的，根据这个系统运行对于设备要求可以自动实现开关的控制、风机开关的照明、电动机的驱动功能，远程能够自动控制。第二，冷却系统的控制，通过采集油温、变压器负荷、冷却器故障信号等来确定辅助系统的备用分散的启动关闭，和电源的自动退出。

监测，可以实现油温、瓦斯的信号检测，包括振动和相关信号的监测。

就地实现前面相关的信号测量、控制、监测的相关功能，最后通过就地化智能组件的分析功能，实现自动的调解、控制，以及诊断的一些功能。

这是一个变压器智能组件的示意图，主要是分为三层，监测层现场是变压器安装了很多测量、控制、监测的信号，变压器旁边放了智能组件柜，里面很多智能组件，能够实现这些信号的自动采集、分析，把变压器最后运行感知的结果，以及运行调节的一些秘密，可以和加固层系统进行互动，加固层最后汇集的是重要信号，大部分分析和诊断功能都在智能组件柜里实现了，就地智能组件柜里面有组的ID，智能组件都可以看到所有的变压器相关的智能化功能。

这个是变压器测量、监测、控制相关的策略都会实现具体的相关功能。这边是我们在2013年国网提出智能变压器以后在推广的时候，如果你要应用智能化变压器必须配智能组件，智能组件必须通过相应的行业规范的测试，这是我们当时和ABB做智能变压器实验的测试，这个图可以看到，我们的测量、控制、监测相关智能组件具体的实务图。

GIS智能化，通过合并单元和智能终端，可以实现电流、电压以及DR/DO相关信号的测量和控制，在本体上装一些传感器，包括局放的、位移的、微水平组的这些传感器，可以实现GIS运行状态的评估和诊断。

这个具体的是安装在本体上的一些传感器和测量装置。这张图是GIS本体，这是智能组件柜，给大家一个直观的认识。

智能电站我介绍几个目前在应用的几个关键的技术，简单介绍原理，我们早期的时候变压器色补都是人工去取样来实现寒凉的分析，这是一个在线装置，靠近变压器本体，自动化实现油样取样、气体分离、检测、数据存储、故障诊断，可以判断变压器是否存在故障以及故障类型。

局放技术，目前应用主要是使用特高频，主要是用于这样一个天线实现高频电磁波信号的检测，这是一个变压器的局放的图，油阀安装一个天线，这是GIS调频的天线，可以安装这个传感器检测内部的放电信号。

因为监测只是一个手段，最终实现评估，我这边列出了GIS四种典型的故障特征，局放主要是通过采集、放电的图，就是它的向位、放电量、放电区间，就是一个三维的图，通过它放电的图谱，通过我们积累的几个典型的故障它的图谱特征，来对实时采集的信号进行故障判别。

第三个关键技术，电容型设备，包括避雷器、电流电压护感器等等，这个电流设备本身是一个纯柔性的设备，运营过程中受外界环境的影响，可能出现老化，我们进来经常做的一些离线实验去测量，我们在线实现方式，通过采集本体，比如说套管，采集套管的电流，再采集变压器所运行的电压，通过电压和电流的参量来计算它的计损以及风量，就可以计算出相关的电流以及电容量我们关注的参量值。

第三，除了智能电网以外，我们在智能电厂和智慧电厂其他的一些设备的智能监测技术。

高压电动机，目前已经在应用的一些技术，包括温升、噪声、频谱以及振动频谱、电流频谱分析、油液分析等这些手段。中压开关柜，包括温度监测以及局放监测，内部可以通过红外热成像小的传感器检测内部的温度点，以及通过电流谐波的方法实现传统的监测。蓄电池可以实现单体的电阻、电压、温度、内部开路，实现测量。

讲两个监测的技术，一个是振动的，目前在普遍应用。振动的在线监测主要是在X、Y、Z轴上面加一些加速的传感器，就地有采集装置，然后实现图谱的检测和分析。

第二个，通过谐波的检测，也是一个新的方法。主要是采集相应的高压设备，比如说电动机，它出现的电缆、电流的分量，这个传感器也是贴在电缆上面，采集电流值分析相应的谐波量，有一个固定的专家库，分析出来比如电机很多典型的故障类型，比如说这个轴安装不了，它在谐波上面主要是2次比较大，通过我们建立谐波的专家分析库，对我们实时检测信号做分析，这个方法也非常有效。

第四方面，今天也是主要讲基于大数据的电气设备智能诊断。大数据，我经常在写论文的时候一般都加双信号，因为大家对大数据概念理解不一样，我这里主要是设备相关的数据。这个图简单做一个介绍，整个是三层解构，第一，主要从现场各种架线、离心包括相应的纸质数据，要获取相关的，按照设备为对象来提相关的参量，可以按照相应的做分析进行数据的建模，建模以后最后按照对象实现它相应的功能，包括告警、诊断、评价、风险评估、统计分析相关的功能。

具体介绍几个技术，第一，基础数据平台。目前针对设备这层，数据平台包括数据的接入系统、数据的存储系统、数据的分析系统、平台管理系统，目前构成这几个系统。

目前数据建模，主要几个建模模型采用了国际化的标准：61850、61968、61970相关数据模型的标准。

这个就是我们多源数据融合、数据获取和转换，因为我们这里几个内容是我们当时和同济大学输配电装备和国家安全技术实验室，他们和国网、南网一起做了两个863的课题，大数据分析技术在输变电设备中的评估、研究应用等两个课题，这两个课题的基础上他们有一些成果，因为我们这个公司和他们有战略合作，实现他们技术的产业化。

这里面介绍数据，其实现在很多设备有很多数据，但是数据很多从现场采集来并不准确，或者很多数据会对你最后做分析起到干扰作用，这些数据过来以后，第一个，除了他要进行分析、建模以外，哪些数据是有效的、哪些数据是无效的，数据的清洗、预处理、评价、数据转化需要很多研究。有了这些数据以后，我可以从设备的台账、工况、缺陷，最后我要提取出来跟我故障诊断相关需要的参量，我要进行参量的总结，参量和故障之间对应的相应关系就需要做很多研究，这块也是我们在这几年做的重要研究方向。

举个例子，人工智能的故障诊断，是变压器的，我们已经实现的一个功能，就是我们实现了变压器的故障诊断从三个方面，第一，基于溶解气体的，第二，基于局放，第三，基于参量的，最后，我们也是通过这些故障诊断的方法想看它有没有故障，以及故障的部位、故障的程度，做的一些相应的研究。

状态评估，这个也是很难的，目前由电网国网、南网起草了评估的标准，有详细的标准描述，包括一级评估、二级评估、三级评估以及不良工况的评估，最后再做综合的评估诊断。时间限制，我不具体介绍。这里面主要是把这个设备的制造和工程实验以及运行过程中做了一些指标、电气实验以及相应部件的可靠性，把这些参量都要拿过来，最后来实现电气设备良好、较好、一般、注意、严重五个状态做一个定义，最后评估结果。

我们的软件，这是我们的框图，可以给用户使用，包括系统管理、交互查询、数据管理、智能分析，目前我们更重要的是在知识图样本库方面一直在不断完善。

这是在我们集团做的几个试点项目的图，简单介绍一下，这个是我们一个变压器，在主画面左边是我们相应的在线数据，点进去可以看到趋势，包括相应告警的分析，这个就是我们异常告警统计的功能。这个图和它是在一个应用下面，我们可以看到最近一次检修的记录、最近一次的实验，这个画面我们关注的这个设备相应的在线和离线数据都能够直观的看到。

同时我们也可以在相应的设备台账可以看到历史的太账包括实验检修的数据，都能够查询到。尤其是可以通过图表的方式来看到哪一您、哪个月进行相应的实验，也是相当于对电厂数据管理提供一个方便。

针对于评估和诊断也做了一些应用，这是具体数据值的展示，以及我们这里面如果有告警的话，我们也是通过这种直观的方式告警，评估出来正不正常以及风险等级，最后如果通过我们相关的数据能评估一下他状态的等级情况。

这是我们已经实现的一部分故障诊断包括预防性处理相应的一些诊断方法。状态评估，也是通过技术评估的参数、以及实验的参数等相应的一些参数最后得出他评估的等级。风险预测，目前我们主要提供像色谱和其他信息做风险评判，这里面也很难，相关的参数比较多。

（发言为电力头条App根据速记整理，未经本人审核）