1总体方案的设计
针对换流站运维人员难以掌控设备运行状态的现状，提出换流站设备运行参数及运行环境智能监控技术方案，并开发相应系统。通过有效整合各监控系统直流设备的关键运行参数及环境监测数据，采用智能方法进行综合分析，从而发现设备运行异常，量化风险，实现对换流站设备安全运行风险的评估及预警，对换流站设备运行状态的有效感知，为运维人员提供决策依据。数据主要来源于现有换流站监控系统和传感器。从数据源层各系统中收集数据，为智能监控系统提供所需的设备监控参数和电网参数。数据传输层通过Java开发平台，基于与数据源系统间交互数据的规约及接口协议，开发数据采集模块，将获取的监测数据存入数据库。操作系统采用CentOSx64Linux服务器。运行环境参数通过站内传感器，利用站内433MHz汇总，4G模块转发。厂站应用层通过分析和挖掘设备监控数据和环境监测数据，实现换流站设备异常快速检测、多维度状态评价。通过人机交互的可视化界面展示，智能监控系统可提供直观的监控数据分析结果和预警情况。
2监控信息模型及分析技术
2.1设备运行参数
换流站设备运行状态监控数据按设备类型可划分为变压器、电压电流等直流运行参数、一次测量设备、避雷器、交直流滤波器以及换流站阀冷却系统。不同设备的运行监控关键参数可直接反映设备的状态信息，为状态评估提供数据基础。
2.2环境监测参数
基于不同传感器获取换流站运行环境监测数据。根据传感器类别，环境监测数据可划分为温湿度传感器采集数据、光纤测温装置采集数据、PM2.5传感器采集数据、烟感传感器采集数据、红外测温传感器采集数据、声音传感器采集数据以及震动传感器采集数据等。上述传感器被分置于几大类采集终端箱柜，即户外端子箱、室内屏柜、室内继保室以及户内阀厅等，并通过标准接口将数据上传至数据分析系统。
2.3监控数据多维度分析技术
梳理换流站设备状态相关监控数据、环境监测数据及历史设备缺陷记录，以监控数据或环境数据为线索，基于不同设备对应的关键特征参数，利用关联分析、聚类、偏差分析等方法挖掘关键参数与设备状态间的耦合关系，形成多维度状态评价指标体系，利用设备纵向（时间）和横向（不同设备间）参数的趋势变化实现多维度评价，从而准确及时预判出换流站主设备的运行状态。
3系统功能设计
3.1运行状态监控
设备运行状态监控界面实时监控设备运行参数和环境监测参数，监测数据上传并可视化。设备运行状态监控界面如图1所示。
图1设备运行状态监控界面
3.2运行状态评估
基于设备运行关键参数监控数据、环境数据和历史状态数据建立监控信息模型，采用聚类分析法识别设备状态异常，利用多元统计分析法，通过纵向和横向状态数据的变化判断设备状态是否异常，及时发现潜在故障隐患。基于横向和纵向对比的状态评估方法包括：通过日最大值、日最小值、日平均值与阈值的对比分析，判断是否存在异常；通过日最大值和最小值的月度波动与阈值的对比分析，判断是否存在异常；通过比较和分析预测值和实测值来判断是否存在异常。换流站设备的运行状态评估涵盖：直流系统直流电压异常、直流电流异常、触发角和阀塔设备异常、换流变分接头和交流场电压异常、流变阀侧电压异常；变压器分接头失步、油温油位异常、对地电流异常；断路器漏气、液压机构漏油、断路器动作异常；一次测量设备驱动电流异常、激光器温度异常；阀冷系统主管道压力异常、温度异常；交直流滤波器臂桥不平衡异常等。
4应用案例分析
4.1换流站极直流测量激光器驱动电流异常分析
基于设备运行工况、直流运行工况、数据电平等参数，通过相关关系识别算法，分析历史达告警值驱动电流的变化趋势及设备运行工况间的关系，提取驱动电流告警的关键状态参数，利用基于阈值和权重动态调整的设备状态评价方法进行客观预判。纵向对比同一设备驱动电流历史数据变化，横向对比同类设备驱动电流数据变化，通过趋势分析和差异对比及时发现设备异常。
4.2直流线路电压异常分析
换流站直流线路电压异常直接影响控制保护动作。通过在线监测直流线路电压，利用关键性能计算模型和阈值，可及时发现直流线路电压异常缺陷。
4.3换流站膨胀水箱水位异常分析
膨胀水箱是确保阀冷系统正常运行的关键部件。目前南方电网基于天广、高肇、兴安等直流工程加强和改进了高压直流阀冷系统漏水检测功能，但仍存在膨胀水箱漏水情况。现有漏水检测多以膨胀水箱水位和补水泵启动信号作为漏水检测判据，但水箱水位发生异常又未达告警值时，很难判断水箱是否存在漏水情况。为此，根据阀冷系统监测的进水温度、水位，结合漏水检测判据，实现膨胀水箱水位异常的识别。
4.4基于红外测温的电气设备运行状态预警
通过多个红外测温传感装置获取不同设备关键部件的红外测温信息，结合设备基本信息、环境监测信息、识别的温度信息建立红外图像数据库，对检测数据进行缺陷分类，再采用温度法、温升法、相较比较法、相对温差法及红外图谱典型案例库，综合判断设备是否运行异常。
5结语
利用智能分析法对换流站直流设备关键运行参数进行综合分析，实现设备运行状态的监测及评估，有效感知设备运行状态，为开展状态检修提供分析决策依据。
参考文献
[1]张雪焱,伦振坚,侯婷,等.±800kV柔直换流站全封闭阀厅智能巡检系统研究[J].南方能源建设,2019,6(4).
[2]杨学广,梁家豪.换流站设备运行状态智能监控系统的研究与应用[J].电工技术,2019,(5).
[3]龙英云,黄尚雄,黄坤.基于AI换流站智能监控辅助运行决策系统应用探索[J].科学与信息化,2019,(19).
作者简介：
顾迎利（1993.05.25），性别：女，籍贯：山东蓬莱，民族：汉族，学历：大学本科，职称：助理工程师，职务：换流站运检员，研究方向：直流输电控制保护；
张湛（1993.09.06），性别：女，籍贯：山东高唐，民族：汉族，学历：大学本科，职称：助理工程师，职务：换流站运检员，研究方向：直流输电控制保护。
