淺談中壓開關(guān)柜的數(shù)字化

蘇君平

摘? ?要：電力工業(yè)的快速發(fā)展極大地激發(fā)了國(guó)內(nèi)外企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)中壓開關(guān)設(shè)備的積極性，隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，中壓開關(guān)柜設(shè)備，技術(shù)也在不斷進(jìn)步。本文通過分析中壓開關(guān)柜用戶和制造企業(yè)面對(duì)的挑戰(zhàn)，闡述了中壓開關(guān)柜數(shù)字化的主要內(nèi)容和注意事項(xiàng)，重點(diǎn)對(duì)數(shù)字化過程中的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析及行動(dòng)給了出建議，總結(jié)了開關(guān)柜數(shù)字化面對(duì)的挑戰(zhàn)并展望了未來。

關(guān)鍵詞：中壓? 開關(guān)柜? 數(shù)字化

中圖分類號(hào)：TM642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）10（a）-0091-02

1? 開關(guān)柜數(shù)字化的必要性

1.1 資產(chǎn)管理面對(duì)挑戰(zhàn)

近年來，中壓開關(guān)柜裝機(jī)量大幅增長(zhǎng)，與此同時(shí)，人工成本逐年上漲，電力設(shè)備用戶運(yùn)維成本高企，特別是目前對(duì)于故障的預(yù)防主要通過定期巡檢實(shí)現(xiàn)，其費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且對(duì)一些潛在隱患無法全面精準(zhǔn)的早期發(fā)現(xiàn)，設(shè)備的健康狀況判斷很大程度上依賴于個(gè)人知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。綜上，如何避免非計(jì)劃停電、提高運(yùn)營(yíng)效率并降低成本成為行業(yè)迫切需求。

1.2 數(shù)字化成功與否是開關(guān)柜制造企業(yè)面對(duì)的生存考題

由用戶驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化催生開關(guān)柜行業(yè)數(shù)字革命。近年來，以國(guó)家電網(wǎng)為代表的用戶提出了一系列關(guān)于數(shù)字化的戰(zhàn)略和布局：“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”、“智能電網(wǎng)”等，為此，行業(yè)的創(chuàng)新和新產(chǎn)品層出不窮?？梢灶A(yù)見的是：在不久的將來對(duì)于開關(guān)柜制造企業(yè)來說，數(shù)字化不僅是競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，更是“入場(chǎng)券”，企業(yè)開展業(yè)務(wù)，必須做數(shù)字化[1]。

2? 開關(guān)柜數(shù)字化的主要內(nèi)容

開關(guān)柜的數(shù)字化的關(guān)鍵在于對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和健康預(yù)測(cè)，由傳統(tǒng)的被動(dòng)預(yù)防向主動(dòng)預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)變，讓潛在故障被早期發(fā)現(xiàn)并有計(jì)劃的安排維修，從而減少甚至避免非計(jì)劃停電。開關(guān)柜的數(shù)字化包含三個(gè)階段：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析及行動(dòng)建議，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.1 數(shù)據(jù)采集

對(duì)于中壓開關(guān)柜來說，產(chǎn)品機(jī)理和應(yīng)用工況決定了需要采集的數(shù)據(jù)會(huì)有所差異，比如對(duì)于GIS來說氣體壓力的監(jiān)測(cè)很有必要，但AIS則無此需求。除此之外，還需從故障大數(shù)據(jù)，老化機(jī)理[2]，可行性等全方位綜合考慮，這就意味著開關(guān)柜的數(shù)據(jù)采集并非是一成不變的，數(shù)字化方案的定制化特征相比于傳統(tǒng)開關(guān)柜更為明顯。從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，以下幾個(gè)原則需要把握：（1）傳感器需要考慮其穩(wěn)定性、安全性和精度;（2）傳感器應(yīng)隨整柜一起按照開關(guān)柜的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證[3]，特別是要置于高壓隔室的傳感器，其可靠性直接影響著設(shè)備可靠性，若處理不好，將給開關(guān)柜帶來隱患。（3）傳感器應(yīng)該便于安裝和更換。

總之，數(shù)據(jù)采集是數(shù)字化的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，可信直接影響著后續(xù)的診斷結(jié)論，應(yīng)充分結(jié)合新技術(shù)以經(jīng)濟(jì)的方式獲得盡可能多的可信數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)分析判斷

采集到數(shù)據(jù)及可視化僅僅是第一步，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、處理、診斷是數(shù)字化尤為重要的一步，需注意幾下幾點(diǎn)：

基于開關(guān)設(shè)備機(jī)理算法及數(shù)值算法的有機(jī)結(jié)合進(jìn)行診斷。數(shù)據(jù)分析不能單純依靠大數(shù)據(jù)，需在此基礎(chǔ)上根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)景和物理機(jī)理綜合分析診斷。

基于在線數(shù)據(jù)及離線數(shù)據(jù)綜合維度進(jìn)行分析和評(píng)估。開關(guān)柜多年的運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)為分析診斷提供豐富素材和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是開關(guān)柜數(shù)字化算法和判據(jù)的重要支撐。

算法應(yīng)有一定的機(jī)器學(xué)習(xí)能力[4]，隨著實(shí)踐中數(shù)據(jù)積累不斷迭代。

算法應(yīng)簡(jiǎn)單通用，避免同一產(chǎn)品因應(yīng)用場(chǎng)景和參數(shù)不同而大相徑庭，要考慮工業(yè)化。

2.3 預(yù)警和建議服務(wù)執(zhí)行

數(shù)字化需要對(duì)設(shè)備狀態(tài)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并給出有價(jià)值的指導(dǎo)，運(yùn)維人員據(jù)此可以實(shí)時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)，并對(duì)潛在隱患和故障進(jìn)行有計(jì)劃地排除和修復(fù)，避免非計(jì)劃停電，最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)效率的提升和成本節(jié)約。

開關(guān)柜的故障預(yù)警應(yīng)充分考慮使用場(chǎng)景和負(fù)荷情況，預(yù)警的設(shè)置要有所分級(jí)，對(duì)于后果嚴(yán)重且留給人工反應(yīng)時(shí)間短的故障應(yīng)在預(yù)警基礎(chǔ)上有所行動(dòng)，比如切斷隔離故障，但這種級(jí)別的預(yù)警設(shè)置應(yīng)特別慎重，需和用戶充分溝通基礎(chǔ)上共同制定。以氣體柜的氣壓預(yù)警為例，若額定壓力為1.3bar（如圖2所示），對(duì)于不小于最低功能壓力（1.2bar）的漏氣可以只是預(yù)警，但當(dāng)?shù)陀?.2bar甚至更低時(shí)，故障風(fēng)險(xiǎn)將大幅上升，此時(shí)不能只是提醒，必要時(shí)需要和斷路器聯(lián)動(dòng)跳閘以避免設(shè)備整機(jī)失效。

3? 什么樣的數(shù)字化不要

數(shù)字化的根本目的是能為客戶帶來價(jià)值進(jìn)而提升產(chǎn)品和企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，不能為了數(shù)字化而數(shù)字化。實(shí)踐中應(yīng)避免如下情況：（1）不能為用戶帶來價(jià)值的偽數(shù)字化;（2）帶來價(jià)值有限，反而維護(hù)太麻煩;（3）反應(yīng)遲鈍，體驗(yàn)差;（4）準(zhǔn)確度低甚至誤報(bào)。

盡管數(shù)字化方案不完全同于傳統(tǒng)開關(guān)柜，其迭代和升級(jí)相對(duì)于硬件更簡(jiǎn)單方便經(jīng)濟(jì)，但在實(shí)踐中應(yīng)審慎決定，對(duì)于準(zhǔn)確度和體驗(yàn)方面，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)“一次把事情作對(duì)”，避免把不成熟的方案推向市場(chǎng)試錯(cuò)。

4? 結(jié)語

中壓開關(guān)柜數(shù)字化將很好解決目前設(shè)備運(yùn)維面對(duì)的痛點(diǎn)，變被動(dòng)預(yù)防為主動(dòng)預(yù)測(cè)，助力用戶降本增效。但對(duì)于大多數(shù)開關(guān)柜企業(yè)而言，數(shù)字化轉(zhuǎn)型也面臨諸多挑戰(zhàn)：從技術(shù)駕馭到業(yè)務(wù)創(chuàng)新，從組織變革到文化重塑，從數(shù)字化能力建設(shè)到人才培養(yǎng)，因此數(shù)字化轉(zhuǎn)型的成功不可能一蹴而就，要做好長(zhǎng)期作戰(zhàn)的心理準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

[1] 李翔宇.萬物智聯(lián)-走向數(shù)字化成功之路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2018.

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[4] 方壽賢.基于物聯(lián)網(wǎng)的高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)[D].西安工程大學(xué)，2012.