变配电技师评审论文现代计算机技术在变配电设备高试数据分析中的应用.docx

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变配电技师评审论文现代计算机技术在变配电设备高试数据分析中的应用

现代计算机技术在变配电设备高压试验

数据分析中的应用

朔黄铁路原平分公司修试工队梁政

2010年9月20日

现代计算机技术在变配电设备高压试验

数据分析中的应用

摘要

本文重点介绍了现代计算机技术Office系列Excel电子表格的强大数据处理功能，在变配电设备高压试验数据分析中应用，特别是每年变配电设备的例行预防性试验后的大量测试数据的处理和分析方面的重大突出作用。

结果表明采用现代计算机新技术后，不仅节省了大量的手工翻书查找换算和计算的宝贵时间，而且由于利用了计算机的自动查找和计算功能保证了试验数据的准确性和精确性，更可以将历年数据转化为图标、图形柱、走势图等直观形式进行分析对比，使得数据分析更加现代化和自动化。

关键词：

变配电；试验数据；自动化；分析

目录

摘要1

目录2

引言3

第一章高试试验数据分析的原状4

1.1所亭分类4

1.2设备分类4

1.3设备数量4

1.4人员现状4

1.5原有困难4

1.5.1设备数量与人员数量的矛盾4

1.5.2有限时间与巨额任务量的矛盾4

1.5.3业务素质能力的差别对数据分析的影响4

第二章数据分析的新方案5

2.1设计目的5

2.2设计思路5

2.3设计过程5

2.3.1基础准备工作5

2.3.2公用部分设计7

2.3.3其他专用部分设计7

2.3.4设计的进一步完善9

第三章计算机技术实践应用效果11

3.1原手工计算的劣势11

3.1.1时间的巨大消耗11

3.1.2数据的准确率较低12

3.2实现自动化后的明显优势12

3.2.1效率的成倍提高12

3.2.2准确率和正确率实现100%12

3.2.3采用数据加密保护措施13

3.2.4自动化功能的可扩展性14

第四章结束语16

致谢17

参考文献18

引言

朔黄铁路原平分公司修试工队负责管内7个变配电所及6个无人分区所全部变配电设备的检修试验工作，在设备种类繁多及数量巨大、人员配置相对太少的情况下，特别是每年变配电设备的预防性试验后的数据分析工作量极为巨大，由此设想是否能创新出一套可行的，更加快捷方便，更加准确可靠的技术成果，用来指导辅助工作，为此通过近2年的设计开发和不断改进完善，将现代计算机技术与数据分析完美的结合起来，解决了之前的实际工作困难，在同行业中有了重大的重大突破，取得了可喜成绩。

第一章高试试验数据分析的原状

1.1所亭分类

朔黄铁路原平分公司管内共有7个变配电所（神池南、龙宫、原平南、东冶、滴流磴、小觉、西柏坡）和6个无人分区所（宁武西、北大牛、回风、南湾、猴刎、古月）。

1.2设备分类

变压器、电流互感器、电压互感器、断路器、隔离开关、高压电缆、电抗器、避雷针、避雷器、电容器、放电线圈，共计12大类，另由于电压等级的不同、作用的不同以及生产厂家的不同，又分为110KV、35KV、10KV以及牵引、配电等共计28小类。

1.3设备数量

管内设备统计如下：

变压器74台，电流互感器471台，电压互感器303台，断路器232台，隔离开关294台，避雷器197台，电抗器18台，电容器439台，合计2013台。

1.4人员现状

修试工队共有21人，工队管理人员4名，队长、副队长、技术主管、核算员，又分为两个作业组，作业组成员有17名。

1.5原有困难

1.5.1设备数量与人员数量的矛盾

2013台设备（只是一次高压部分）与21名工作人员之间的巨大差异，平均每人包保100多台设备，每天的检修作业量巨大，试验项目繁多，根本没有多余的时间对试验数据进行现场分析。

1.5.2有限时间与巨额任务量的矛盾

每日满负荷的作业已占用全部工作时间，由于试验数据的庞大，负责试验数据的工作人员每日在晚上开完当日收工会和次日预想会后（一般约8点多），仍要占用个人时间2～3个小时，翻书查找对应的温度换算系数，用计算器手工计算后，进行当日试验数据的输入，每次完成当日工作后都是晚上23点多，工作人员身心疲惫。

1.5.3业务素质能力的差别对数据分析的影响

试验报告格式是死的，但计算方式方法是活的，由于个人能力及素质问题，在数据的换算和公式的计算上存在着较大差异，造成了试验数据换算的不准确，以及数据计算的不正确等无效或错误数据，对数据的分析造成很大的影响和被动局面。

第二章数据分析的新方案

2.1设计目的

鉴于原数据分析的多重困难和不足，极有必要对原方法进行升级完善，于是在计算机技术发达并广泛应用于工作各个领域的实际情况，我们能否也创新出一套可以节省大量人力和时间，并且能够大大提高数据准确率和正确率的新方法，最终达到自动换算和计算的现代化，功能扩展引申还可以实现历年数据的横向及纵向对比，以图表、图形住以及走势图等更加多样的形式进行数据分析。

2.2设计思路

Word只是单独的文字处理软件，并不适合数据处理，以前的Word试验报告版本定位就是个错误。

Excel拥有强大的数据计算功能，并且利用其自带的各种公式设计，只要按照我们设定的逻辑判断思路，给它设定好相应的计算公式，Excel会帮助我们实现很多功能，从以前的繁琐手工中解脱出来，能够更加专注于最后的数据分析。

2.3设计过程

2.3.1基础准备工作

在Excel的基础上，统一框架及格式，试验报告模板采用A4打印方式，页面设计左侧为装订侧，统一页面尺寸、边距、行距、字体大小等参数，最后形成的各类试验报告要美观统一，且便于装订和浏览。

首先编制各类型设备相应的试验报告模板共计12类37个项目；再建立温度系数换算表，从-10℃～80℃，包括绝缘、泄漏、直阻、介损4项。

（见附图1）

每份试验报告包括2个工作表，第一个为温度系数换算表，第二个才是试验报告正文（由于主变测试项目多，有第三个工作表），由于数据的换算需要，必须每个文件包括一个温度系数换算表。

（见附图2）

在工作表中的试验报告右侧存在各类计算公式，为保证只打印所需数据，对打印区域进行了设定，实现打印时只打印试验报告部分，计算公式不予打印，实现页面的实用简洁。

（见附图3）

（附图1）

（附图2）

（附图3）

2.3.2公用部分设计

各类设备的试验项目基本都有绝缘、直阻，充油设备还有介损等测试项目，这些数据都需要根据测试当天的气温进行换算，公式需要实现根据报告上的温度自动查找相对应的换算系数，并在报告中自动换算。

（见附图4）

以附图4为例，K5单元格中的公式为=IF（$I$3,OFFSET（系数表!

A1,$I$3+11,1）,0）。

意思是K5单元格内的数据是根据I3中的数据，在第一个工作表系数换算表中，自动查找温度为12℃时的第1列数据，即为所需的绝缘换算系数是0.723，右侧的泄漏、介损、直阻都一样，只不过分别引用第2、3、4列数据显示，这里采用了Excel自带的一个条件判断函数OFFSET，是一个重点。

试验报告中绝缘电阻测试部分，D10只需要输入原始实测数据，在E10单元格内将自动乘以K5内的换算系数进行自动计算，即E10=D10*K5，同样最后的吸收比H10=F10/D10，这些只是简单的逻辑公式，并设定好小数位即可，而且Excel是根据单元格内的数据而进行实时变化的，可以保证数据的及时更新和正确。

2.3.3其他专用部分设计

（1）变压器三相不平衡率的设计（见附图4）

其他测试项目同样只是在原始数据的基础上，直接乘以对应的系数即可，例如泄漏的数据要乘以泄漏的换算系数，介损的数据要乘以介损的换算系数即可。

对于变压器的直阻测试，除了需要进行数据换算外，还需要计算变压器的三相不平衡率，这里简单做一介绍。

在报告右侧的公式中，我们先设定好几个需要参与计算的单元格，例如最大值、最小值、差值、平均值、偏差。

最大值L15=MAX（C16,C17,C18），最小值L16=MIN（C16,C17,C18），差值L17=L15-L16，平均值L18=（C16+C17+C18）/3，偏差L19=IF（L17,L17/L18,$D$2）。

试验报告中的偏差E16、I16单元格直接引用L19和N19单元格内数据即可，即E16=L19。

上面我们采用了函数MAX和MIN，通过简单的设置，我们只要输入原始的高低压侧6个数据后，自动换算并自动计算三相不平衡率，就可以得到我们所需的数据。

（附图4）

（2）断路器三相分、合闸平均时间，分、合闸弹跳时间，三相同期性时间的设计（见附图5）

三相断路器的时间测试数据最多，计算也最为繁琐，公式并不是太难，只是逻辑关系一定要正确，工作人员也常常在这种计算中弄晕导致出错，下面介绍具体的设计过程。

（附图5）

三相断路器的时间测试要进行3次，算其平均值，所以看上去表格内数据很多而已，其实逻辑关系很简单。

例如最初合闸平均时间只是3次最初合闸时间的平均值而已，即G15=IF（D15,（D15+E15+F15）

/3,$D$2），最终稳定合闸平均时间、最初分闸平均时间、最终稳定分闸平均时间都是类似。

合闸弹跳时间是最终稳定合闸时间减去最初合闸时间而已，即D17=IF（D15,D16-D15,$D$2）。

三相同期性时间测试再次用到函数MAX、MIN，比如三相合闸同期性的最大值是同一次三相最终稳定合闸时间中最大的数值S15=MAX（D16,H16,L16），三相合闸同期性的最小值是同一次三相最终稳定合闸时间中最小的数值S16=MIN（D16,H16,L16），同期性是S17=S15-S16。

2.3.4设计的进一步完善

试验报告中设计好了许多公式，但同时出现了一个小麻烦，就是当报告中没有数据输入的情况下，公式将会显示计算错误#DIV/0!

或是很多的数值0（见附图6）。

为了实现页面简洁美观的功能，采用了条件判断函数IF（D10,$K$5*D10,$D$2），此函数的功能是判断D10单元格内是否有数据，有数据将自动进行计算并显示，没有数据时将会引用D2单元格内数据，而我们事先将D2单元格定义为空格键，这样在没有数据的情况，整个试验报告的页面也将会显示空格，但是我们眼睛却发现不了。

另外，公式中很多地方用到了例如$D$2的格式，$表示绝对引用，就是无论表格怎么变化，我们只引用D2单元格内的数据。

（附图6）

第三章计算机技术实践应用效果

3.1原手工计算的劣势

3.1.1时间的巨大消耗

以主变试验报告为例，原有手工计算的模式，需要先查找对应温度的换算系数，由于有绝缘、泄漏、直阻、介损4个项目，但是找到对应的换算系数将用去1分钟时间。

原始数据的换算所用时间更是惊人，每个数据的换算，都是手工用计算器点击，得出数据后再输入到报告相应表格中，主变的换算数据较多，一般换算完毕约用5分钟时间。

部分数据在换算之后还需要进行相应的计算，例如绝缘电阻的吸收比，三相变压器的直阻不平衡率等，再次的用去约2分钟时间。

一份完整试验报告的数据分析就将公用去近8分钟时间，极为耗时费力。

以西柏坡变配电所为例，一个变电所的设备有255台，需要出具的试验报告有113份（见附图7），即使平均每份报告的换算时间为5分钟，那么总体算下来需要565分钟，即9小时40分钟时间。

全线13个所亭的试验报告约为927份（见附图8），需要4635分钟，即77小时25分钟。

（附图7）

（附图8）

3.1.2数据的准确率较低

手工换算会由于工作人员的习惯不同，而对数据的小数位以及四舍五入的判断不同等造成同一数据的不同换算结果，增加了计算的误差性。

另由于工作人员素质参差不齐，对计算方法和计算公式的理解有误，导致最终得出的是无效错误数据。

最后由于每天的大量检修作业后身心疲惫，夜间连续加班更加重了错误的发生几率，导致最终的无效数据，失去了数据分析的意义。

3.2实现自动化后的明显优势

3.2.1效率的成倍提高

实现自动化换算及计算后，以主变试验报告为例，数据较多，也只需要输入基本原始数据，时间约为1分钟。

其他类型设备报告项目及数据较少，所用时间更是不足1分钟。

同样的工作，应用计算机技术后，平均每份报告只需1分钟时间，一个所113份，需要不足2小时，全线13个所927份报告，一共只需要15小时45分。

与手工计算相比，单份报告节省80%的时间，总体报告节省近75%的时间，效率整整提高了5倍。

3.2.2准确率和正确率实现100%

各类试验报告根据测试项目的不同，预先设定好各种逻辑计算公式后，再统一保存到各类模板中，使用时只需打开需要的报告模板并输入原始数据后保存即可。

由于使用了统一的公式设计和小数位定义，换算以及计算得出的数据都得到了最大化的统一和精确，解决了以往数据换算中的人为误差等等原因引起的不必要错误，使得数据的准确率和正确率真正实现了100%。

3.2.3采用数据加密保护措施

在新版Excel自动计算过程中，为了防止人为误删、乱改公式，影响数据的正确计算，在文

（附图9）

（附图10）

件中采用了数据保护功能。

指定用户可以编辑的单元格（见附图9中深色阴影部分），其他报告中的格式、测试项目、计算公式等全都进行数据加密保护（见附图10），使得用户只能够在指定的可编辑的单元格中进行设备铭牌的资料录入和测试原始数据的录入，编辑其他非指定位置将会弹出提示信息，禁止改动，确保数据及公式的安全性（见附图11）。

（附图11）

3.2.4自动化功能的可扩展性

在实现以上数据转换及数据自动计算功能的基础上，我们不仅只能单一的靠经验来分析数据，来判断设备运行状态，我们应该能够更加形式多样、直观生动的来形成有效的数据分析结果，例如针对某台设备，对其历年测试数据进行分析，观察其工作状态是否正常，其电气特性走向如何，绝缘特性是否逐年下降，是否有安全隐患，是否存在设备老化现象，预计还可以使用多少年等等的问题都可以得到很好的直观说明。

（见附图12）

再例如同类设备的横向对比分析，同类设备的数据集中处理后，自动生成圆柱表，一目了然的显示出哪些设备的特性明显降低，存在问题隐患，可以使我们将之列为重点设备，加以跟踪监测，确保安全稳定。

（附图12）

第四章结束语

在变配电设备高压试验数据分析中，采用与计算机Office系列Excel技术的完美结合后，形成最终的可行性极高的整套设计方案，通过实际工作的检验，其设计成效是非常明显的，完全符合生产工作的需要，具有自动化程度高、操作更加简便、工作效率成倍提高、节省大量宝贵时间等优点，并且最终实现了数据分析的自动化和多样化。

对于此设计的成功应用，在生产提效和技术创新方面都有很高的经济价值，值得推广。

成果是显著和肯定的，但是在数据分析的多样性上应该再继续进行探讨和开发，以服务一线工作实际为宗旨，不断的加以改进和完善，建立更加规范、适用的设计方案，最终推广到全公司、集团，以及铁路兄弟单位，直至达到全国同行业先进水平。

致谢

此项设计虽然是由本人2007年提出，但一项设计的完成和实现离不开众多朋友和同事的帮助。

在此，谢谢一同参与设计的马贵荣同志，是他帮助使用和校验了函数的使用情况，于是2007年将此设计的模型应用于实际工作。

经过2007年春季预防性试验的实际检验，在众多同事们的帮助下，仍是发现了众多的不足和缺陷，于是加以逐项修正，包括格式上的不便，测试的缺陷，以及公式的完善等各个方面，非常感谢大家。

2008年第二次实际检验效果极为明显，基本达到设计目的，给工作带来了极大的便利，不仅节省了大家许多的宝贵时间，更是确保了试验数据的准确性和正确性，同时保证了试验报告的客观性和严谨性。

随着两年来的不断改进和完善，得到了所有同事们的好评和肯定，最终形成整套完整的版本，同时要非常感谢工队长刘效锦同志的大力支持，使得这项设计得以在全工队展开，并鼎立支持在全公司推广，与肃宁分公司进行经验交流和技术共享。

本文能够成功的完成，要特别感谢各位评审老师的关怀和辅导，并提出宝贵的意见，真挚的感谢。

参考文献

1铁道部铁运【1999】101号牵引变电所安全工作规程、牵引变电所运行检修规程，中国铁道出版社，2002

2朔黄铁路供电系统安全工作细则，运行、检修、试验规程，朔黄铁路原平分公司，2002

3供电专业技术标准—精细化管理体系之技术标准子体系Q/SYF，朔黄铁路公司，2005

4变配电设备检修标准，朔黄铁路原平分公司，2007

5电力设备预防性试验规程Q/CSG10007-2004，朔黄铁路原平分公司，2010

6铁路电力牵引供电设计规范TB10009-2005J452-2005，朔黄铁路原平分公司，2010