国网陕西：变压器状态评估新方法

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作者：张璐

5月15日，国网陕西省电力有限公司生产管控中心员工王文森通过变压器状态诊断与检修决策系统核查330千伏上苑变电站2号主变压器运行状态，确认设备处于平稳期。一个月前，该系统提示这台主变压器油色谱数据异常，该中心立即反馈运维单位核实和处置。运维单位现场核查情况，确认设备运行平稳，便加强监测，跟踪观察设备运行工况，保障电网运行安全。

变压器状态诊断与检修决策系统贯通生产管理、调控云等14套系统的数据，实时采集、分析变压器的电气、热力、机械3大类数据，利用数字孪生技术推演确定故障缺陷位置、运行风险等级，自主提出检修管理策略，实现变压器状态自动评价、缺陷实时预警、智能辅助决策自动生成。该系统由陕西电科院于2021年开始研发，2022年2月上线，目前已应用于陕西电网全部近250台330千伏及以上主变压器的状态评价、故障诊断、检修决策等场景。系统的功能主要通过设备状态动态评价模型、故障诊断模型和数字化故障案例库实现。

“分析离线数据和静态数据是对变压器运行状态进行定期评价是一种常用手段。但这种手段时效性有限，不能准确反映变压器的实时健康状况，难以有效指导运维人员开展变压器状态检修工作。”陕西电科院设备状态评价中心主任蒲路介绍。2021年2月，针对该问题，陕西电科院着手研发变压器状态诊断与检修决策系统的设备状态动态评价模型，实现了对变压器实时运行状态的动态评估。

陕西电科院为动态评价模型接入变压器定期评价等静态数据和在线监测、带电检测等动态数据，以及国家电网有限公司设备家族缺陷数据库等，在公司变电设备缺陷评估标准的基础上，结合油色谱、局放、套管多参量、绕组等9类在线监测状态量评价标准，红外热像、机械振动、绝缘油等7类带电检测状态量评价标准，综合开展变压器状态动态评价。陕西电科院将定期评价、在线监测、带电检测、缺陷库评价权重与要素劣化值计入设备状态动态评价模型，依据定量评价结果将变压器分为正常、注意、异常、严重四种状态。

在构建模型的同时，陕西电科院开展12类带电检测仪器校验916台次、4类在线监测装置校验119台次，发现各供应商的仪器、装置数据差异明显。陕西电科院按照数据准确度，对不同检测仪器、监测装置的数据准确度进行了分级，对应设置了不同的评价权重，构建了在线监测装置和带电检测仪器置信度的分级评价权重方法，为模型精准评判设备实时运行状态提供了有力支撑。

2021年8月，基于对设备实时运行状态的动态评价，陕西电科院抽取设备全寿命周期数据，建立设备故障与特征参量的对应关系，构建故障诊断模型，形成差异化主动预警策略。一旦检测到变压器动态评价结果异常，变压器状态诊断与检修决策系统会自动预警并进行初步研判，自主识别放电、过热等故障及故障发生部位。

“针对系统无法自动识别的复杂故障，我们可以借助数字孪生技术实现变压器故障细节追溯和故障反演。”国网陕西电力设备部技术处处长江涛介绍。陕西电科院构建大型变压器高精度三维模型，将设备运行电压、电流、油压、局放和环境温度等感知数据同步接入变压器数字孪生平台，实现孪生模型在感知数据驱动下与物理设备同步运行，从而获得故障状态下的变压器运行状态信息，为故障诊断提供有效依据。

截至目前，陕西电科院建立了放电、过热、受潮、绕组变形4类典型缺陷的故障诊断模型，提出融合实体感知数据、数字孪生仿真数据、数字化故障案例库的变压器缺陷综合诊断方法，实现了变压器缺陷溯源和智能诊断。

2月2日，国网陕西电力生产管控中心应用变压器状态诊断与检修决策系统监测到330千伏西庄变电站1号主变压器运行状态异常，立即通知运维单位持续跟踪监测。3月18日，该设备油中溶解气体含量突增，紧急停运。依据油色谱、局放监测数据，结合现场试验诊断结果，陕西电科院确定了变压器内部的局放故障类型和位置，并据此给出了现场抽真空后注油的检修策略，现场检修用时2天。而以前遇到此类情况，现场检修用时需要3～5天。

2021年12月，在动态评价、故障诊断的基础上，陕西电科院进一步优化设备检修策略，汇总分析历年故障分析报告，提取各类典型故障数字化特征量，形成数字化故障案例库，通过实时故障案例与故障案例库的比对分析，进一步快速明确故障原因。陕西电科院还将检修策略按不同检修方式进行分类，建立故障类型与检修方式的对应关系，为变压器故障检修策略提供参考。

自2022年起，国网陕西电力作为公司首批6家生产管控体系建设试点单位之一，持续推进变压器状态诊断与检修决策系统建设和应用，助力提升变电设备智能管控水平，推动设备管理由离线到在线、由粗放到精益、由被动到主动转变。截至今年4月底，该系统已完成330千伏及以上主变压器动态评价3万余次，诊断并发出状态异常预警128次，提升了主变压器运行安全管控水平。

“我们将持续优化算法，完善设备状态动态评价模型和故障诊断模型，拓展应用场景和设备类型，不断迭代优化变压器状态诊断与检修决策系统功能，努力打造更精准、更智能、更实用的设备全景管控助手。”陕西电科院副院长齐卫东介绍。