电力行业的绿色转型|电力设备数智化与智慧健康评估技术

新型电力系统的显著特征是将先进的信息通信技术与能源技术进行深度融合，使其具备高效互动、智能开放等特性。国家电网在科技“十四五”规划及碳达峰、碳中和实施方案中也进一步强化了电力信息通信技术在能源绿色低碳转型科技支撑行动中的地位。针对国家电网提出的“双碳”目标与新型电力系统发展战略，《电力设备数智化与智慧健康评估技术》进一步聚焦新型电力系统信息通信技术，围绕感知通信、信息处理和电力人工智能诊断与评估等方向开展研究。

新型电力系统数字支撑体系以数字技术为驱动力，以数据智能化为核心要素，统筹各环节感知和连接，强化共建共享共用，融合数字系统计算分析，提升电网可观可测可控能力。本书通过讲授新型电力系统数字感知的信息与通信基础理论，使其信息系统与物理系统深度融合，逐次分析和讲解了分布式能源输—变—配—用各环节海量终端的数字化安全可靠，泛在、敏捷、安全的感知和通信关键技术与难点，重点开展电力数智化信息编码及调制解调技术研究，为新型电力系统数智化技术提供理论支撑。

目前针对变压器局部放电的研究通常采用单一局部放电检测方式对变压器进行状态监测与评估，对于结构相对复杂的变压器，此类检测技术及算法存在误检、漏检等情况，造成变压器状态评估不合理、工程应用不佳等问题。因此，针对变压器状态评估中的不确定性、主观性和评估指标单一性等问题，本书提出了一种基于局部放电信息融合的变压器状态监测与评估策略，即通过超声波、特高频、高频电流三种局部放电检测方式的信息融合对变压器运行状态进行评估，利用G1法和熵权法的组合赋权方式确定各评估指标的综合权重；运用可拓学中的物元分析法建立变压器状态评估模型；通过物元和关联函数将变压器局部放电的各项评估指标与运行等级评价区间的关系定量化，并用关联度矩阵表示；通过综合权重和关联度矩阵确定变压器运行状态所隶属的评价等级，为变压器状态监测提供更为合理、客观的评估结果。

振动分析法是通过对变压器器身振动信号进行分析和研究，实现变压器机械稳定状态评估，为及时发现变压器潜在的机械故障提供支持。为此，本书首先从振动的产生、传播及合成三方面分析了变压器器身振动机理，详细推导了绕组振动与电流、铁芯振动与电压的关系，并根据矢量合成原理分析器身振动与绕组、铁芯振动之间的关系。然后，通过时域一般统计特征及概率分布特征、傅里叶变换、倒频谱和小波包变换的方法，分析了实测振动信号的特性差异。最后，根据振动机理和特性分析，建立变压器状态分层评估算法，实现变压器状态分层评估，并利用谱聚类算法，将高维复杂变压器工况参数特征向量映射为低维向量，高效且准确地实现对变压器工况的聚类分析。之后，建立变压器典型运行工况库，利用映射矩阵系数改进判别公式，对变压器工况实现精准识别，实现满足普适性和准确性要求的变压器状态评估模型，从机械角度探究了变压器状态监测的可行性和有效性。

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