马 爽，周 玮

国网宁夏电力有限公司吴忠供电公司，宁夏 吴忠 751100

0 引言

随着电网建设工作的持续优化，变电运维设备呈现的故障也更加多元化。在电网设备运行中，一旦变电运维设备出现故障或异常，都会对电力系统的安全稳定运行造成影响[1]。为了解决该问题，优化变电站的整体运行，有关单位开展了针对变电运维设备故障的健康水平监测，通过分析设备实时运行状态，掌握、预测并评估电网输电安全性与稳定性，基于此种方式，优化终端的供电服务项目与服务模式。随着相关工作的逐步推进与落实，传感器技术与其感知水平逐步提升，对变电运维设备异常运行数据的管理难度也随之提升[2]。相比常规的数据管理，变电运维设备异常数据具有显著的“4V”特征，随着变电异常数据量的增加，数据诊断效率、变电运维设备故障处理速度下降。如何合理使用现代化技术辅助变电运维设备故障排查与处理，成为电力管理部门的研究与关注重点[3]。根据相关工作的实施现状，我国变电单位在此方面的落实度与执行度仍存在不足。因此，文章将以某变电站为例，对变电运维设备故障处理方法展开详细的设计，全面保证电网在建设与运行中的安全性、稳定性。

1 变电运维设备的故障处理方法

1.1 变电运维设备运行监测

为了有效处理变电运维设备故障，在设计故障处理方法前，需要获取变电运维设备的运行数据，提出针对变电运维设备的运行监测方案。在监测过程中，将传感器、智能监控组件、展示界面、监控设备等在线装置通过接口与设备连接，确保多设备处于良好交互状态后，建立设备之间的通信。通过此种方式，实现对变电运维设备运行的实时监测[4]。

为了实现变电运维设备运行监测数据的实时传输，建立变电运维设备的交互传输信道。此信道主要用于传输变电运维设备在运行中的结构化数据与非结构化数据。在监测过程中，根据不同型号变电运维设备的额定输出电流与额定输出电压，录入设备在运行中的端口输出电流与电压。在接口位置进行数据系统的更新，设定监测参数。在启动监测装置前，对相关设备的技术参数进行调试，通过此种方式，实现对变电运维设备运行的实时监测。

1.2 设备故障数据采集与处理

完成对变电运维设备运行监测的设计后，在通信接口采集设备故障数据[5]，采集过程如下：

式中：d为设备故障数据采集过程；ω为数据反射中心波长展示条件；N为有效通信周期；sn为应变传感器自身运行产生的数据。采集设备故障数据后，考虑到在此种条件下获取的数据中可能存在大量冗余数据、噪声数据、干扰数据与脏数据，利用此类数据进行变电运维设备故障处理会导致错误决策，需要处理变电运维设备故障数据，筛选数据集合，为故障处理提供决策依据。故障数据处理流程如图1所示。

图1 变电运维设备故障数据处理过程

初步筛查采集的监测数据，过滤数据集合中的冗余数据，此过程如下式所示：

式中：TC为故障数据集合中冗余数据过滤处理过程；Ti为数据块均衡性；pi为数据在监测传输过程中的损耗；c为数据之间的关联性；i为数据划分节点。

在此基础上，按照不同数据的类别，对数据进行归类划分，实现对数据的集成，此过程如下式所示：

式中：DS为数据集成过程；Di为数据类别；VC为数据副本存储方式；NS为节点聚类任务量。

为了进一步实现对数据的处理，可在上述内容的基础上进行数据存储格式的转换，数据格式转换过程如下所示：

式中：w为数据格式转换程序；hi为数据节点能效；μ为标准化数据存储格式。

按照上述步骤，转换监测数据，为后续故障排查、处理与设备检修提供高精度数据，作为决策支撑。

1.3 基于智能图谱匹配的变电运维设备故障排查与检修

完成上述步骤后，根据采集的变电运维设备故障数据，建立变电运维设备检修基础数据语料库。筛查语料库中的结构化数据、半结构化数据，对前者进行数据整合与实体匹配，对后者数据进行实体抽取、关系抽取、属性抽取。在匹配过程中，录入第三方数据，根据多渠道来源的变电运维设备数据构建变电运维设备故障本体，通过融合设备常态化条件下运行产生数据与设备专业知识，建立变电运维设备知识图谱。多个融合步骤均可用下式表示：

式中：R为数据融合步骤；ti为节点数据融合所需时间；pi为节点负载；γ为第三方数据导入；ri为设备健康状况预测条件。

按照上述方式，完成变电运维设备智能图谱的构建。在此基础上，将变电运维设备处理后的运行数据导入图谱，对设备运行健康状态进行匹配。匹配过程如下式所示：

式中：k为变电运维设备处理后的运行数据与智能图谱的匹配过程；x为实体数据；s为关系数据；a为属性数据；y为第三方数据；b为知识库自主更新过程。

输出匹配结果，将图谱匹配的结果作为变电运维设备故障处理结果，完成变电运维设备的故障处理。

2 实例验证

文章从三个方面完成了变电运维设备故障处理方法的设计，但截至目前，此方法的研究仍停留在理论阶段，尚未有科研单位对此方法的可行性进行检验。因此，文章将以市场内某大型变电站作为研究对象，设计实例应用实验。

为了满足实验的真实性需求，选用此变电站中心数据库内存储的近6个月的变电运维设备故障数据作为实验样本数据。将数据导入MATLAB-8.0操作平台，对样本数据进行分类，如表1所示。

表1 样本数据

与变电站负责人交涉可知，此变电站中的变电运维设备经常出现故障，尽管此单位已经加大了对设备故障的处理力度，但相关工作的实施并未取得显著效果[6]。因此，获取测试数据后，按照文章设计的方法进行变电运维设备故障的监控[7]。

通过变电运维设备运行监测，将样本数据中用于描述变电运维设备运行的数据与监测过程匹配，通过此种方式掌握变电运维设备的实时运行情况[8]。此次监测以设备在运行中的输出电流值为例，将电流互感器安装在设备运行输出端，将其与设备接口匹配，截取部分时段下的变电运维设备运行数据，将数据展示在显示器上，连接不同时段下的数据[9]。变电运维设备运行监测界面如图2所示。

图2 变电运维设备运行监测界面

已知变电运维设备在无故障运行条件下的输出电流值在5.0～7.0 A范围内规律性波动。在图2中，1、2、3为变电运维设备的三个故障时刻。从图2所示的变电运维设备运行监测结果可以看出，在1.0 s，设备发生了第一次故障；在3.0 s，设备发生了第二次故障；在7.0～8.0 s范围内，设备发生了第三次故障。由此可见，文章设计的方法可以在实际应用中，实现对变电运维设备运行的良好监测[10]。

在此基础上，在监测的数据集合中，提取变电运维设备故障数据，按照标准化处理方式，进行数据的统一处理。完成处理后，构建变电运维设备运行智能图谱，将故障数据与变电运维设备运行智能图谱进行匹配，通过此种方式排查变电运维设备故障，并结合故障排查结果进行设备检修。完成设备检修后，将电流互感器安装在完成检修的变电运维设备电流输出端口，继续监测变电运维设备，输出故障处理后的设备运行数据，记录设备的连续运行情况。结果如图3所示。在图3中，a为变电运维设备运行中输出电流值上限；b为变电运维设备运行中输出电流值下限。

图3 变电运维设备故障处理后的运行监测界面

根据上述实验结果，按照文章设计的故障处理方法进行变电运维设备故障处理，可以保证处理后的变电运维设备运行输出电流在安全范围内，从而保证设备运行的稳定性，为变电站的安全、持续供电服务提供技术层面的帮助与指导。

3 结束语

将智能化技术与变电站发展进行融合，已成为产业未来发展的关注重点，在此种情况下，变电站的建设势必呈现规模化与规范化趋势。文章从变电运维设备运行监测、设备故障数据采集与处理、基于智能图谱匹配的变电运维设备故障排查与检修三个方面完成了变电运维设备故障处理方法的设计，并通过实验证明，设计的方法在实际应用中具有较好的故障处理效果。