“状态监测+故障预警” 守护特高压核心设备安全稳定运行

国家电网有限公司已建成35项特高压工程。保障特高压工程安全稳定运行，离不开科技创新的支撑。武汉南瑞经过多年研究，攻克了特高压核心设备——变压器、电抗器突发性重大故障集中监测与预警难题。

“潇湘站荆潇Ⅰ线高压并联电抗器运行监测数据正常，芜湖站淮芜Ⅰ线高压并联电抗器运行监测数据正常……”7月16日，国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司特高压核心设备故障监测预警科技攻关团队负责人程林组织对重点关注的特高压站核心设备运行状态开展例行评估。这项评估工作依托的是他们自主研发的特高压核心设备运行状态监测预警平台。

特高压变压器、电抗器是特高压输变电工程电能输送和转换的核心设备。目前，国家电网有限公司已建成35项特高压输变电工程，在运特高压变压器、电抗器1500余台。为提升相关设备安全运行水平，武汉南瑞于2014年组建攻关团队，攻克了相关设备故障监测及预警难题，构建起“故障机理-监测装置-预警平台-技术标准”为一体的故障预警技术体系。

监测：参量辨识准确率超过95%

特高压工程使用的变压器、电抗器等核心设备容量大，故障电弧能量高、发展迅速且破坏性大。以油色谱为代表的传统监测手段存在监测周期较长、部分数据可能跳变、对设备油循环缓慢区域状态监测滞后等问题。因此，攻关团队决定探索其他监测手段。

自2014年起，攻关团队系统性研究特高压核心设备故障相关的13种参量，从故障机理入手，通过大量的对比试验逐步掌握故障演变规律和故障各阶段的关键参量特性，以及这两方面的映射关系，最终选取了局部放电、油色谱、单氢等8种参量融合监测的技术路线。

经过近两年的攻关，第一代特高压核心设备综合监测装置于2016年6月研制成功，随后在多个特高压站试点应用。持续一年的试点应用验证了多参量融合监测技术的科学性和先进性，但也发现了一个明显的缺陷。“我们发现突发性故障局部放电中后期脉冲数和脉冲幅值激增，导致监测装置可能采集到大量干扰信号，又漏掉一些关键脉冲信号，实现不了高速连续放电脉冲的实时采集，使监测准确性大打折扣。”攻关团队骨干杨旭博士介绍。

针对这一问题，攻关团队分别从软硬件切入开展分析和测试，最后把解决问题的落脚点放在了采样逻辑上。他们针对快速发展型故障的放电特征，设计了特有的脉冲监测触发方式，实现了对超阈值大脉冲的不间断采集。

2019年9月，新一代特高压核心设备综合监测装置研制成功，并通过了专业机构的技术鉴定，参量辨识准确率超过95%，同年在国家电网特高压工程推广应用。

预警：以两万多组数据样本为支撑

传统的特高压核心设备监测预警主要依靠单参量阈值告警，缺乏对海量设备状态数据的综合智能分析，难以有效判断故障发生位置及故障等级，辅助决策能力有限。

“为了收集特高压核心设备运行状态数据样本，2018年上半年，我和同事在全国10多座特高压站常驻，收集到了超过两万组数据样本，为后续的分析研究打下了基础。”攻关团队数据组骨干徐惠说。

在大量样本数据的支撑下，攻关团队选出能反映特高压核心设备故障状态的关键特征量，构建起面向特高压工程全量监测数据的高维分布预警模型。攻关团队集成了综合监测装置与预警模型，打造了特高压核心设备运行状态监测预警平台。该平台于2019年年底正式上线运行，并在随后的一年时间内结合工程实际需求完成了三次迭代升级，实现了公司系统内特高压核心设备状态集中监测、故障主动预警与差异化诊断。

在此过程中，由于特高压站使用的监测装置来自不同厂家，存在监测数据格式不一致等问题，攻关团队提出了多源异构数据集成融合、预处理和分布式存储检索方法，实现了全部监测装置数据接入的柔性匹配，仅用11个月就完成了1500余台特高压核心设备的数据接入工作。

应用：覆盖国家电网全量特高压核心设备

截至目前，特高压核心设备故障监测预警技术已经广泛应用于国家电网在运特高压变压器、电抗器上，监测数据规模超5亿条，形成了特高压核心设备在线监测数据库，为设备安全运行提供了技术支撑。

2022年，中国电力企业联合会组织开展了特高压核心设备综合监测装置成果鉴定。2023年，中国电机工程学会对特高压核心设备运行状态监测预警平台组织开展成果鉴定。专家组认为，相关成果整体达到国际领先水平。相关成果也先后获得2021年度新疆维吾尔自治区科技进步奖一等奖、2023年度湖北省科技进步奖一等奖等多项省部级奖励。

攻关团队依托相关成果累计获得国家发明专利授权44项，发表论文58篇，出版专著4部，编制标准8项。攻关团队研发的系列产品近3年销售额超5亿元，有力支撑了武汉南瑞在变电智能运维领域的产业发展。

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