5月15日，國網陜西省電力有限公司生產管控中心員工王文森通過變壓器狀態診斷與檢修決策系統核查330千伏上苑變電站2號主變壓器運行狀態，確認設備處于平穩期。一個月前，該系統提示這臺主變壓器油色譜數據異常，該中心立即反饋運維單位核實和處置。運維單位現場核查情況，確認設備運行平穩，便加強監測，跟蹤觀察設備運行工況，保障電網運行安全。
變壓器狀態診斷與檢修決策系統貫通生產管理、調控云等14套系統的數據，實時采集、分析變壓器的電氣、熱力、機械3大類數據，利用數字孿生技術推演確定故障缺陷位置、運行風險等級，自主提出檢修管理策略，實現變壓器狀態自動評價、缺陷實時預警、智能輔助決策自動生成。該系統由陜西電科院于2021年開始研發，2022年2月上線，目前已應用于陜西電網全部近250臺330千伏及以上主變壓器的狀態評價、故障診斷、檢修決策等場景。系統的功能主要通過設備狀態動態評價模型、故障診斷模型和數字化故障案例庫實現。
開發動態評價模型 分級評估變壓器狀態
“分析離線數據和靜態數據是對變壓器運行狀態進行定期評價是一種常用手段。但這種手段時效性有限，不能準確反映變壓器的實時健康狀況，難以有效指導運維人員開展變壓器狀態檢修工作。”陜西電科院設備狀態評價中心主任蒲路介紹。2021年2月，針對該問題，陜西電科院著手研發變壓器狀態診斷與檢修決策系統的設備狀態動態評價模型，實現了對變壓器實時運行狀態的動態評估。
陜西電科院為動態評價模型接入變壓器定期評價等靜態數據和在線監測、帶電檢測等動態數據，以及國家電網有限公司設備家族缺陷數據庫等，在公司變電設備缺陷評估標準的基礎上，結合油色譜、局放、套管多參量、繞組等9類在線監測狀態量評價標準，紅外熱像、機械振動、絕緣油等7類帶電檢測狀態量評價標準，綜合開展變壓器狀態動態評價。陜西電科院將定期評價、在線監測、帶電檢測、缺陷庫評價權重與要素劣化值計入設備狀態動態評價模型，依據定量評價結果將變壓器分為正常、注意、異常、嚴重四種狀態。
在構建模型的同時，陜西電科院開展12類帶電檢測儀器校驗916臺次、4類在線監測裝置校驗119臺次，發現各供應商的儀器、裝置數據差異明顯。陜西電科院按照數據準確度，對不同檢測儀器、監測裝置的數據準確度進行了分級，對應設置了不同的評價權重，構建了在線監測裝置和帶電檢測儀器置信度的分級評價權重方法，為模型精準評判設備實時運行狀態提供了有力支撐。
形成差異化主動預警策略 提升缺陷智能診斷水平
2021年8月，基于對設備實時運行狀態的動態評價，陜西電科院抽取設備全壽命周期數據，建立設備故障與特征參量的對應關系，構建故障診斷模型，形成差異化主動預警策略。一旦檢測到變壓器動態評價結果異常，變壓器狀態診斷與檢修決策系統會自動預警并進行初步研判，自主識別放電、過熱等故障及故障發生部位。
“針對系統無法自動識別的復雜故障，我們可以借助數字孿生技術實現變壓器故障細節追溯和故障反演。”國網陜西電力設備部技術處處長江濤介紹。陜西電科院構建大型變壓器高精度三維模型，將設備運行電壓、電流、油壓、局放和環境溫度等感知數據同步接入變壓器數字孿生平臺，實現孿生模型在感知數據驅動下與物理設備同步運行，從而獲得故障狀態下的變壓器運行狀態信息，為故障診斷提供有效依據。
截至目前，陜西電科院建立了放電、過熱、受潮、繞組變形4類典型缺陷的故障診斷模型，提出融合實體感知數據、數字孿生仿真數據、數字化故障案例庫的變壓器缺陷綜合診斷方法，實現了變壓器缺陷溯源和智能診斷。
建立數字化故障案例庫 輔助精益檢修
2月2日，國網陜西電力生產管控中心應用變壓器狀態診斷與檢修決策系統監測到330千伏西莊變電站1號主變壓器運行狀態異常，立即通知運維單位持續跟蹤監測。3月18日，該設備油中溶解氣體含量突增，緊急停運。依據油色譜、局放監測數據，結合現場試驗診斷結果，陜西電科院確定了變壓器內部的局放故障類型和位置，并據此給出了現場抽真空后注油的檢修策略，現場檢修用時2天。而以前遇到此類情況，現場檢修用時需要3～5天。
2021年12月，在動態評價、故障診斷的基礎上，陜西電科院進一步優化設備檢修策略，匯總分析歷年故障分析報告，提取各類典型故障數字化特征量，形成數字化故障案例庫，通過實時故障案例與故障案例庫的比對分析，進一步快速明確故障原因。陜西電科院還將檢修策略按不同檢修方式進行分類，建立故障類型與檢修方式的對應關系，為變壓器故障檢修策略提供參考。
自2022年起，國網陜西電力作為公司首批6家生產管控體系建設試點單位之一，持續推進變壓器狀態診斷與檢修決策系統建設和應用，助力提升變電設備智能管控水平，推動設備管理由離線到在線、由粗放到精益、由被動到主動轉變。截至今年4月底，該系統已完成330千伏及以上主變壓器動態評價3萬余次，診斷并發出狀態異常預警128次，提升了主變壓器運行安全管控水平。
“我們將持續優化算法，完善設備狀態動態評價模型和故障診斷模型，拓展應用場景和設備類型，不斷迭代優化變壓器狀態診斷與檢修決策系統功能，努力打造更精準、更智能、更實用的設備全景管控助手。”陜西電科院副院長齊衛東介紹。