基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設(shè)備狀態(tài)檢測研究

梁一飛 朱泳霖

摘 要：隨著我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷推廣，物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)融合發(fā)展成為新的課題?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)開展電力設(shè)備狀態(tài)檢測，提升狀態(tài)檢測水平具有較高的研究價值。為探究基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設(shè)備狀態(tài)檢測方法，本文結(jié)合工作實踐，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本含義進(jìn)行分析，對電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的技術(shù)規(guī)定進(jìn)行細(xì)致研究，制定基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設(shè)備狀態(tài)檢修策略和方法。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng);電力設(shè)備;狀態(tài)檢測

引言

電力生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行關(guān)乎國計民生，對電力工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展具有重大意義，也是整個行業(yè)常抓不懈的根本任務(wù)。電力設(shè)備狀態(tài)檢測是電力公司日常的重點工作，為保證電力設(shè)備的正常運(yùn)行，需要指定嚴(yán)格的巡檢計劃，分派人員對變電站、輸電線路進(jìn)行巡視，以便及時發(fā)現(xiàn)隱患和故障，并把設(shè)備的運(yùn)行情況以及缺陷信息進(jìn)行匯總和定期的分析統(tǒng)計，人員工作強(qiáng)度大、工作任務(wù)重。在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測方面，應(yīng)用較早和較普遍的地區(qū)主要是北美和歐洲，起始于20世紀(jì)60年代至70年代，到20世紀(jì)80年代至90年代，隨著傳感器、計算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)才得到迅速發(fā)展。我國電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測科研工作也始于20世紀(jì)70年代，起步并不晚。但由于當(dāng)時技術(shù)不完善，測量結(jié)果分散性大，加上操作復(fù)雜和誤報等原因，使該技術(shù)沒有得到大力推廣。隨著大容量、高電壓等級電氣設(shè)備的迅速增加，一些設(shè)備的故障率偏高，使?fàn)顟B(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的開發(fā)更加迫切。近十年來，國內(nèi)已經(jīng)研制成功很多傳感器和監(jiān)測裝置，也取得了較好的成果。國外企業(yè)電力設(shè)備在線監(jiān)測傳感技術(shù)、監(jiān)測裝置的集成性等方面要優(yōu)于國內(nèi)，但都是離散的、單一的針對單個設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測研究。設(shè)備巡檢過程中產(chǎn)生了大量視頻圖像數(shù)據(jù)，巡檢人員能夠通過視頻圖像了解現(xiàn)場情況、設(shè)備運(yùn)行情況等，從而為日常工作、應(yīng)急處理、事故分析等工作提供直觀的輔助決策依據(jù)。但是，隨著圖像處理技術(shù)的不斷深入研究，設(shè)備狀態(tài)巡檢業(yè)務(wù)應(yīng)用對圖像的智能化程度、可靠性、可用性等需求提出了更高的要求。本文針對這些問題，提出了基于深度學(xué)習(xí)的電力設(shè)備狀態(tài)檢測方案。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本含義

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)物與物的連接技術(shù)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息通訊的優(yōu)勢，促進(jìn)物與物之間的有效聯(lián)系，也就是說物與物之間的消息連通和智能定位都是通過信息資源的有效交互而實現(xiàn)的，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為技術(shù)發(fā)展的根本，在管理、定位、跟蹤以及數(shù)據(jù)資源共享等方面實現(xiàn)了智能化，目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在了各個企業(yè)單位中?？梢哉f物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息時代發(fā)展背景下的一個產(chǎn)物，在定位系統(tǒng)、激光掃描以及紅外感應(yīng)器等傳輸設(shè)備中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用較為成熟，從我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度上看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用能夠在一定程度上促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)水平的提高。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備管理的應(yīng)用中主要的功能就是信息數(shù)據(jù)的處理功能、信息數(shù)據(jù)的傳輸功能以及自身的感知功能。

2電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的技術(shù)規(guī)定

對于電力電氣設(shè)備來說，開展?fàn)顟B(tài)維修工作之前，首先應(yīng)該合理分析和判斷電力電氣設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)情況，其中包含了判斷電力電氣設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)、存在產(chǎn)生故障的可能性與否、相應(yīng)故障參量的變化率數(shù)值、預(yù)測故障未來的發(fā)展勢態(tài)方法等不同方面的內(nèi)容。結(jié)合以電力電氣設(shè)備為對象進(jìn)行的狀態(tài)監(jiān)測、診斷以及分析結(jié)果可知，進(jìn)行電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的技術(shù)涵蓋了狀態(tài)監(jiān)測、狀態(tài)評估以及狀態(tài)預(yù)測等不同類型的技術(shù)。（1）電力電氣設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測技術(shù)。對于電力電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)而言，主要以對電力電氣設(shè)備的診斷為宗旨，結(jié)合電力電氣設(shè)備具體的故障情況，科學(xué)運(yùn)用合理的方式與設(shè)備對相關(guān)電力電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)加以監(jiān)測，同時系統(tǒng)分析相關(guān)干擾信息，對于那些可以體現(xiàn)出電氣電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息應(yīng)該予以重視。實際上，監(jiān)測相關(guān)電氣電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，旨在借助對電力設(shè)備運(yùn)行是否正常情況的檢測方式，及時分辨出其中顯現(xiàn)出來的問題和不足，然后科學(xué)預(yù)測需要檢修的時間，盡可能保護(hù)相關(guān)電氣電力設(shè)備，降低損壞率。一般處于運(yùn)行電壓之下所測定的特征量相較于預(yù)防試驗進(jìn)行加電壓之下的相同特征參數(shù)的準(zhǔn)確度更高，能夠體現(xiàn)出電力設(shè)備具體的運(yùn)行情況，由此使得電氣電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)得到推廣和運(yùn)用。電力系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測的目標(biāo)以電廠、電氣設(shè)備為主，如常見的發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器及電纜等設(shè)施。電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測涵蓋以下流程：①準(zhǔn)確采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息;②科學(xué)分析與提取相關(guān)數(shù)據(jù)的特征信息;③電氣設(shè)備的狀態(tài)評測與故障診斷分析。（2）電力電氣設(shè)備狀態(tài)的預(yù)測技術(shù)。在電力電氣設(shè)備狀態(tài)預(yù)測技術(shù)中，包括回歸分析、時間序列、灰色預(yù)測、模糊預(yù)測以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等不同的預(yù)測方法。（3）電力電氣設(shè)備狀態(tài)的評估技術(shù)。進(jìn)行電力電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的時候，主要結(jié)合電氣設(shè)備具體的狀態(tài)情況，依靠預(yù)測電氣設(shè)備狀態(tài)發(fā)展勢態(tài)的方式，可以增強(qiáng)電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定與安全性。通過將電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況當(dāng)作依據(jù)，運(yùn)用科學(xué)的方法完成評估電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的任務(wù)，并獲得良好的評估效果。

3電力設(shè)備的狀態(tài)檢測

3.1發(fā)電機(jī)與變壓器的檢測

發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)重最重要的設(shè)備之一，通常對于目前我國電力系統(tǒng)而言，發(fā)電機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)比較封閉，傳統(tǒng)的檢測一般是采用時間周期的模式，而在智能電網(wǎng)建設(shè)背景下，可采用紅外成像技術(shù)、超聲傳感器等對其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時檢測。借助紅外成像與超聲傳感，能夠使發(fā)電機(jī)內(nèi)部可視化，進(jìn)而提升其在線實時檢測的質(zhì)量。此外，考慮到發(fā)電機(jī)設(shè)備的機(jī)械原理，還可借助超聲波傳感器監(jiān)測其轉(zhuǎn)子與定子之間空氣氣隙的參數(shù)值，或者在設(shè)備上加裝速度傳感器，對其工作中的振動信息進(jìn)行采集，進(jìn)而實現(xiàn)狀態(tài)檢測。對變壓器的狀態(tài)檢測，可將其負(fù)載量、溫度、聲音、油位等指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決。變壓器在運(yùn)行過程中，其產(chǎn)生的局部放電、局部過熱現(xiàn)象，一般是通過油來散熱的，絕緣油在工作中會受熱分解，產(chǎn)生諸如CO、H2、C2H2等氣體或碳?xì)浠衔?，然后從絕緣油中抽出氣體進(jìn)行色譜分析，檢測出各種氣體含量，對比標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值，從而獲知變壓器運(yùn)行狀態(tài)。除此之外，還可借助振動傳感器對變壓器繞組變形進(jìn)行實施檢測，借助電流傳感器對變壓器鐵芯進(jìn)行檢測。不僅如此，還可采用電氣法與超聲波法，對變壓器運(yùn)行中的放電故障進(jìn)行實時檢測，在實踐中可多設(shè)置幾個探頭同時工作，這樣能夠有效提升檢測效果。

3.2二次回路檢測

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中的保護(hù)裝置已經(jīng)呈現(xiàn)出微機(jī)化、智能化的發(fā)展趨勢，而二次回路有多個繼電器組成，且在電路中繼電器的點非常多且分散，這對繼電器的狀態(tài)檢測提出了難題。不僅如此，大量使用的微電子元器件、集成電路等，對二次設(shè)備帶來明顯的電磁干擾。結(jié)合實踐來看，對二次回路狀態(tài)的檢測，主要是針對其故障點的確定問題，一般采用注入法，在二次回路中注入特定頻率的電流，然后通過實時監(jiān)控來發(fā)現(xiàn)故障點，從而有效地確定二次設(shè)備的故障點，并進(jìn)行快速修復(fù)。

結(jié)語

綜上所述，在智能電網(wǎng)建設(shè)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入大大提升了電網(wǎng)在線檢測的水平，相對于傳統(tǒng)離線監(jiān)測技術(shù)，在線檢測更加智能化、實時化，不受周期性限制，而且其對電力設(shè)備的分析也更加自動化和智能化，能夠提高狀態(tài)檢測的效率與可靠性。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下，電力設(shè)備檢測充分發(fā)揮了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，有大量傳感器組成感知層，然后通過網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)溝通，在檢測系統(tǒng)中心完成數(shù)據(jù)分析與反饋，實現(xiàn)對電力設(shè)備的狀態(tài)檢測。

參考文獻(xiàn)

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