2020年9月20日在第七十五屆聯合國大會上，習近平總書記提出了“2030碳達峰、2060碳中和”的宏偉戰略目標，構建以新能源為主體的新型電力系統成為一項宏大的工程，高比例可再生能源大量接入，使得變電站結構日益復雜，開關操作愈發頻繁，變電站電磁環境更加復雜，諧波影響帶來的挑戰比傳統電網更大，對傳統高壓設備的運行可靠性提出了更高的要求。


高壓試驗——設備安全的基石



絕緣劣化和有功損耗引起發熱劣化，是高壓電力設備故障的主要原因。近二十年來，我國電力系統的電力設備技術和質量水平得到長足發展，成熟的帶電測試項目取代停電試驗，極大地釋放了生產力，智能傳感技術和在線監測技術發展初見成效。然而，基于絕緣和電氣性能指標評價等試驗項目組成的交接驗收試驗和預防性試驗體系，在我國電力系統高壓設備全生命周期管理中，仍是把控設備入網關口和掌握設備運行狀態的主要手段，是設備安全的基石。
新的試驗方法（尤其是帶電測試技術）不斷推出，豐富了高壓設備狀態診斷的維度，提高了判斷的準確性，儀器性能提高也緊跟試驗新技術的步伐。遠程監測技術近年來處于風口，其建設如火如荼，成為高壓設備智能監測的發展方向。

新型試驗方法和檢測技術的研發一直是高壓設備狀態監測和評價領域最活躍的推動因素。大量的新試驗方法和手段如雨后春筍，推動了高壓設備性能試驗從停電到帶電測試、再到在線監測的進步，并逐步改變高壓試驗的面貌。



 


高壓試驗“三不足”



目前，大部分高壓設備性能試驗仍需停電開展，帶電測試準確性尚不足，在線監測技術也因穩定性和準確性等問題，尚無法大范圍鋪開。在此大背景下，高壓設備性能檢測仍存在試驗數據有效性不足、試驗數據利用率不足和試驗方法不足等“三不足”問題，同時也使得試驗工作量繁重與人員、技術手段不足的矛盾沒有得到緩解，限制了對設備狀態的感知和設備運維管理水平的提升，這一長期困擾著電力基層試驗部門的問題在新型電力系統高壓設備數量持續增長的背景下變得越來越突出，提高高壓設備性能檢測的智能化水平迫在眉睫。

首先，試驗儀器人機功效不足。

智能巡視已在輸電線路和變電站廣泛應用，但變電設備預防性試驗仍停留在傳統的試驗模式下，試驗接線、測試、結果記錄及上傳系統工作量大，試驗數據碎片化，試驗效能嚴重低下，試驗數據有效性不足，無法滿足日益龐大的電網發展的需要。

在傳統的變電設備試驗模式下，人與儀器各司其職，試驗方法及結果的準確性受人的經驗影響大，同時人為因素導致設備損壞和人身安全的風險較高，無法達到人機合一。

變電設備預試項目繁多，傳統試驗設備僅支持“一機一項目”，試驗設備種類紛繁復雜且互不兼容，導致試驗中需多次更換試驗設備及接線，試驗工作量大。同時試驗設備均為離線單機版，與電網管理平臺無法互聯互通，儀器本身存儲的格式、數據下載接口不統一，每次測試完畢試驗人員需手工抄錄并在電網管理平臺中重復錄入，造成重復性資源浪費；同時由于試驗儀器的非標準化限制了試驗結果的普適性，難以基于不同試驗儀器的試驗數據對同一變電設備進行準確地趨勢性分析。

遠程監測技術作為變電設備智能監測的發展方向，與發展迅速的后端數據傳送和處理應用相比，前端基礎數據（試驗數據、傳感器輸出等）質量保證手段嚴重滯后，基礎不牢成為制約變電設備智能監測技術發展的瓶頸。

針對傳統試驗數據有效性不足的短板，將試驗方法與試驗儀器有機融合，研發一體化接線的智能化、標準化試驗裝備，實現“一鍵試驗”，智能化試驗裝備是一個確保試驗數據有效性和標準化的很好的解決方案。

其次，試驗數據的可用性挖掘不足。

以云大物移智為代表的先進信息技術在電力行業應用越來越廣泛，然而在傳統變電設備試驗方面，卻遲遲未能接駁技術發展的快車，仍停留在十數年前水平。

一方面，試驗數據的標準化、數據接口的標準化、數據分析標準化不足，使得大量試驗數據形成無數個“孤島”，目前，試驗數據多對特定的變電設備試驗對象的單次試驗有效，造成長期以來大量試驗數據資源白白浪費，試驗數據可用性和利用率嚴重不足，同時也造成試驗效率低下和大量人力的浪費。

另一方面，基于試驗數據的設備狀態趨勢分析嚴重不足，通過試驗數據自動化和智能化處理，可望通過試驗數據和監測狀態量的智能錄入，甄別和糾正無效數據，把好數據錄入關口，并基于試驗數據開展趨勢化分析，對設備狀態進行智能分析和診斷，從中挖掘個體、家族性缺陷信息，提供相關同類缺陷的預警，提高試驗和監測的有效性。



 


破局之舉——智能高壓試驗



在新型電力系統背景下，解決電力系統長期存在的“三不足”問題尤為突出和迫切，可以考慮從試驗裝備智能化、試驗數據處理智能化，以及新型試驗方法等三個方面持續發力，開展復雜電磁環境下高壓設備性能檢測智能化技術攻關，達到試驗數據準確有效、數據資源可用性充分挖掘運用的愿景。同時，最大限度地實現試驗人員的減負，順應新型電力系統下高壓設備狀態監測和評價的發展要求。

首先，推進高壓試驗裝備智能化。高壓設備種類、型式和性能試驗繁多，以變壓器的預防性試驗項目為例，為提高儀器的人機功效，通過多種試驗集成化電源、測控技術，以及試驗數據存儲格式、數據傳輸規約、網絡安全等接口技術的開發，在試驗儀器集成化、智能化、標準化方面實現突破，通過試驗儀器智能化改造，實現所有試驗項目接線“一次完成”，試驗測試“一鍵完成”，試驗數據存檔“一鍵上傳”。

另一方面，推進高壓試驗數據處理智能化，實現試驗數據管理及智能化診斷。基于智慧化試驗分析模型，開發試驗數據提取自動化和智能化處理技術，通過試驗數據和監測狀態量的智能錄入，甄別和糾正無效數據，把好數據錄入關口。

基于試驗數據開展多維關聯特性，并融合設備運行狀態，充分利用試驗數據效能，融合運行工況、在線監測等多維度狀態診斷，實現實時診斷和趨勢智能分析，從中挖掘個體、家族性缺陷信息，提供相關同類缺陷的預警，提高試驗和監測的有效性，實現對設備狀態的智能化診斷和狀態預測，解決試驗數據可用性不足的問題。



結束語



傳統高壓設備性能檢測的運維管理模式已遠遠不能滿足新型電力系統的發展對電力系統傳統高壓設備的運行可靠性的要求，以推進高壓試驗裝備智能化和試驗數據處理智能化為核心的高壓設備性能檢測的智能化工作迫在眉睫，可望解決試驗數據有效性不足、試驗數據利用率不足和試驗方法不足等“三不足”問題，實現對設備狀態的智能化診斷和狀態預測，同時也將緩解人力資源不足的矛盾，最大限度地實現為基層部門減負的目的。