基于大数据与云计算的配电网设备状态监测与故障诊断关键技术研究

从而提升电力企业的经济效益。 3.成果应用和推广的途径

电网公司已建成了配电网设备运维基层平台，并已开展了配电网设备的状态监测，具有了一定的成果应用条件。因此，该项目的成果将首先应用于当地供电局，进而推广至电网公司的各个市县局，最后在南方电网公司内进行全面推广。 4.成果推广后的直接和间接效益

直接经济效益：

美国电科院研究表明，实施配电网设备的状态监测、在线故障诊断、状态检修后，与传统的定期、巡视检修相比，可以提高配电网设备管理的经济效益20-30%。保守估计配电网设备在运行寿命内用于设备检修的费用约为配电网设备购置费用的2倍。那么电网公司实施配电网设备状态检测和状态检修后，可以得到保守估计的直接经济效益总量为：电网公司配电网设备的购置费?2?20%。

间接经济效益：

（1）停电预试的经济损失

按照 10kV 开关柜 6 年一次停电预试来平均预估配电网设备停电预试验的经济损失。当地供电局所有配电网设备2013 年大约有 2000 次停电。假设每次因停电转检修而少送的电量平均为 6000 千瓦时，以平均电价 1.2 元/千瓦时计算，2013 年电费损失 6000×2000×1.2＝1440 万元。

（2）配电网设备故障损失和费用

若不能及时监测配电网设备状态导致配电网设备发生故障，也会发生停电损失和设备修复损失。按照发生故障后造成停电损失，以及查找故障点、更换设备、试验以及送电操作需要人力物力来估计。根据故障统计数据可知，10kV配网故障停电时间占平均用户停电时间的

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60%以上。若按此比例进行配电网设备故障损失估计，则可得当地供电局配电网设备故障停电导致的电费损失为960(1440×60%)万元。

（3）停电导致的社会经济损失

2014年当地GDP属于GDP较高城市。根据经验可知，GDP较高城市中，社会因停电产生的损失约为预试停电和故障停电导致的电费损失之和的10倍。因此配电网设备停电所导致的社会经济损失约为22000 （2200×10）万元。

（4）间接经济效益：

科学有效的评估配电网设备的健康状态，采用新型的带电测试设备进行检测，能够减少故障和预试的停电时间，从而获得重大的经济效益。若保守估计采用本项目成果后，可减少50%的社会经济损失。根据经验可知，GDP较高城市中，社会因停电产生的损失约为预试停电和故障停电导致的电费损失之和的10倍，那么本项目成果在当地供电局进行全面应用后，一年的间接经济效益为1.1（2.2×50%）亿元。

二、项目研究的背景

1.国内外研究水平的现状和发展趋势

国内电力企业一直沿用“到期必修”的预防性试验（即定期检修制度）对配电网网设备进行检修，造成了应修隐患设备漏检修，影响了其技术性能和使用寿命，严重的情况下会造成故障或事故，影响供电可靠性；更多的设备不该检修时安排停电检修，从而造成了人力、物力和财力的浪费。近年来，随着配电网网规模的快速发展以及配电网设备质量要求的迅速提升，配电网设备的定期检修制度已不适应电网及设备的管理要求。针对不同设备的具体情况，充分利用配电网设备在线监测系统、巡检、各种试验、检修辅助决策系统等手段，开展科学的配电网网监测和故障诊断势在必行。

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国内外不少研究机构对配电网设备的在线监测和故障诊断开始了积极的研究。1970 年开始，美国的杜邦公司（I．D．Ouinn）就首先提出了配电网设备状态检修概念。八十年代开始，日本和许多欧洲国家都开始了对检修体制的改革，其发展趋势均为状态检修。例如 Integrated Maintenance System 软件系统，就应用了Intranet、Internet 和 GIS(地理信息系统)等新型计算机技术，较为明显地改变和提高了配电网设备的监督管理水平。但是国外在局部放电在线监测和集成化管理、设备健康状态监测集成化平台化的研究较少。 在国内，河北、山东、浙江、江苏、湖北等电力公司开展了配电网设备状态检修试点工作，支撑和推动了当地的配电网网设备状态检修工作。福建省内部分城市开展了一些配电网网设备状态检修的初步工作，但总体水平相对滞后，处于起步阶段。目前全国已全面启动了配网状态检修工作，已建立起较为完善的配网状态检修管理体系、技术体系和执行体系。2011年，浙江金华公司、山东青岛公司、江苏无锡公司、河北邢台公司、湖北荆州公司成为了五个首批配网状态检修试点单位，目前已全部通过验收，为实现设备检修机制的根本转变奠定了较好的基础。配电网网状态检修大大改善了设备健康状况，提升了配网精益生产管理水平，未来几年将会有很大的发展前景。

测试配电网设备的局部放电是当前对配电网设备进行状态监测和故障诊断的首选方法。配电网设备在长期运行中必然存在电的、热的、化学的及异常状况下形成的绝缘劣化，导致电气绝缘强度降低，甚至发生故障。近年来许多配电网网突发事故，多是由于配电网设备局部放电所致。因此研究测试配电网设备的局部放电特征是目前预防电气设备故障的一种最佳方法。目前，为获取配电网设备的绝缘信息，通常进行离线的周期性试验。由于检测是在停电状态下进行的，因而无法展现绝缘状态在电场、热场和机械应力作用下发生渐变而劣化的过

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程，因而不能对配电网设备的维护检修提供合理的建议，造成了大量的人力、物力和财力的浪费，甚至造成误判，形成大的停电事故。为弥补周期性试验的缺陷，新近发展起来的在线监测方法已受到国内外研究人员和工程技术人员的重视。了解局部放电发射能量的方式能够为局部放电在线监测新方法提供技术支持。研究表明，局部放电采用下列方式发射能量：①电磁能量：无线电波、光、热；②声能：声音、超声波；③气体：臭氧、氮氧化物。因此，局部放电检测按检测的物理量性质分有电检测法和非电检测法。根据局部放电过程中所产生的各种放电现象，相应的出现了基于电磁波产生的瞬时接地电压检测法、超声波检测法、光测法、红外检测法、化学检测法、射频检测法等检测方法，并初步在电网中进行了应用。但是，由于局部放电检测技术受到现场噪音的影响比较大，难免出现误判的情况。因此有必要研究综合超声波，地电波，红外，振荡波，超高频等多种检测方式的局部放电故障诊断方法，在不停电的情况下监测到配电网设备的健康状况，及早发现带病运行的设备，实现配电网设备的在线监测和故障诊断。 由上述分析可知，在现阶段进行配电网设备的局部放电测试需要检修人员同时利用多个设备进行操作，对检修人员的专业操作水平要求高，而且由于配电网设备众多，检修人员需要进行检修的工作量大，检修工作总行程公里数非常大。而且，目前对配电网设备健康状态进行监测没有建立统一的存储和分析平台，供电企业之间一般采用移动储存设备等方式进行所需计算数据的传送。该方法存在着数据占用空间大、传送效率低、不易进行数据管理、无法进行资源共享等诸多不足。同时，对上报的数据，需要花费大量人力进行手动校核、录入等工作，工作效率不高。随着电网的不断发展，迫切要求配电网设备状态监测和故障诊断由单人单设备多次工作模式向智能综合系统工作的模式转变。“云计算”（Cloud Computing）是一种高可靠、高性能且绿

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