基于物聯網技術的電力設備狀態檢測研究

葛陳剛

（南京能迪電氣技術有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

智能電網電力系統的建設和發展，改變了傳統電力設備運行狀態檢測和檢修周期。借助互聯網技術和智能技術實現了對電力設備運行狀態實時檢測的目的，提升電力設備對故障判斷的精準度，為保證后續電氣設備檢修開展提供了強有力的數據支撐。

1 物聯網技術含義

物聯網技術主要就是通過傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置，對采集對象的信息進行全方位的采集，借助網絡實現物物互聯，有效的對物品和過程的智能化進行識別。該技術在實際應用時充分發揮了互聯網技術具有的信息通訊優勢，強化物與物之前的聯系，從管理、定位、跟蹤以及數據資源共享等方面實現了構建智能化體系的目標，物聯網技術通過不斷的實踐發展，在各個領域中應用較為廣泛。如果站在社會經濟發展角度上分析，物聯網技術的出現和應用使得社會經濟能夠得以全面發展。在物電力行業，物聯網技術能夠及時地進行電力信息數據的處理、傳輸以及感知，提高輸變電設備運行的安全性和穩定性。

2 物聯網技術的電力設備狀態檢測

2.1 一次設備的狀態檢測

2.1.1 發電機與變壓器檢測

發電機是組成電力系統不可或缺的重要設備，其采用的發電機設備主要以封閉結構為主，采用傳統的檢測方法只能依據設備運行周期進行狀態檢修。隨著我國智能電網建設事業的不斷發展，工作人員可以借助紅外成像技術、超聲傳感器等實時監測，監測發電機設備的運行狀態[1]。物聯網在電力設備的檢測發揮紅外成像與超聲傳感器檢測技術的優勢，監測發電機設備轉子與定子之間空氣氣隙參數值，采集發電機設備運行過程中產生的振動信息，從而達到實時檢測發電機設備運行狀態的目的。

變壓器也是電力系統的一大重要設備。在變壓器運行狀態檢測中，工作人員可以通過對變壓器負載量、溫度、聲音、油溫等指標參數的實時監測，以便于工作人員及時地發現和解決變壓器運行過程中存在的問題。另外，使用振動傳感器實時監測變壓器繞組變形情況，使用電流傳感器檢測變壓器的鐵芯運行狀態，更加保證了變壓器運行狀態檢測結果的準確性，為后續故障的分析判斷和處理提供了數據依據。

2.1.2 輸電線路與母線狀態檢測

智能電網中的輸電線路實時運行狀態檢測與發電機、變壓器、開關等相關設備相比，檢測數據出現差異的頻率相對更高。此外，由于電網輸電線路物理距離長、地理范圍大等特點，在很大程度上增加了工作人員開展輸電線路實時運行狀態檢測工作的難度。隨著物聯網技術在智能電網輸電線路實時檢測應用，電力企業只需要在輸電線路桿塔、輸電線等位置設置傳感器，或定期開展無人機巡線，即可實時準確檢測輸電線路運行狀態。在輸電線檢測中，電力企業將不同類型的傳感器采集到的數據信息，通過網絡層及時傳輸至中心檢測體系，由檢測系統服務器對數據信息進行全面分析和對比，以此準確掌握輸電線路實時運行狀態。一般情況下，結合輸電線路的特征，采用微氣象環境檢測、導線風偏在線檢測、導線溫度檢測、覆冰檢測、桿塔傾斜檢測等相關檢測技術。

在變電站運行之中，母線是極為重要的電子元器件，且母線的故障率一般較低，但是如果母線一旦出現故障，產生的危害性極大，產生的后果極為嚴重。依據當前故障類型可知，其人為故障的概率較高，因此對其狀態檢測主要針對接地刀閘、接地線、母線設備的污染與絕緣等方面，其狀態檢測方法可采用物聯網中的無線移動式或旋轉式攝像技術。

2.1.3 高壓斷路器與隔離開關檢測

電力系統高壓斷路器以及隔離開關是保證整個電力系統安全運行的關鍵設備。當前，我國電力系統所采用的高壓斷路器主要有油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器等幾種。不同類型的斷路器在運行中也表現為不同的故障特征，此時就需要集合不同的故障特征有針對性地予以檢測。比如，在進行高壓斷路器運行狀態的檢測工作時，工作人員應該仔細檢查觸頭開關的實時運行狀態，確保高壓斷路器時刻保持正常運行狀態。檢測真空斷路器時，應該根據其性能原理，對真空滅弧室的真空度進行實時監測，以此準確判斷真空斷路器運行狀態。

隔離開關檢測和高壓斷路器相比而言，檢測程序和檢測內容相對較少，一般就是針對工作運行中主要部件的生銹、操作運行不暢、觸頭異常發熱等常見故障進行重點檢測，通過紅外線測溫、X 射線、可移動探頭等技術，可實現對隔離開關的狀態檢測。

2.2 二次設備的狀態檢測

2.2.1 二次回路檢測

二次回路主要是由各個分散的繼電器組成，此種組成方式使得繼電器狀態檢測更為復雜[2]。智能電網匯聚了大量微電子元器件、集成電路，其在運行中會產生大量的電磁輻射，對二次設備運行產生一定的干擾問題。因此在二次回路檢測中，可以通過注入特定頻率電流等形式，實時監控二次回路中出現的可疑故障點，方便工作人員及時查找其中的故障并盡快做出相應的修復，保證智能電網完全穩定的運行。

2.2.2 運行環境檢測

電力設備的運行環境直接影響其安全性和穩定性。經過深入調查發現，由于外部環境的因素引發的設備故障，不但對電力系統的運行造成了巨大破壞，而且對智能電網的建設和發展也埋下了安全隱患。比如，微風振動、導線覆冰、絕緣子串風偏等環境因素，都或多或少地影響電力設備的運行狀態。另外，戶外變壓器、斷路器等電力設備對溫度敏感性較高，一旦其所處的溫度過高，極易引發相關的故障問題。例如可以安裝在線測溫裝置，在斷路器觸頭處安裝電線傳感器，在設備柜體上安裝相應的處理模塊，包括溫度傳感模塊、環境濕度傳感模塊等，將這些模塊實時傳輸到電腦終端或者手機終端。如果溫度出現異常現象，工作人員通過終端可以收到相應通知，檢修人員也可以通過記錄運行溫度變化，結合該線路負荷情況，對斷路器的運行狀態進行判斷。這些裝置的安裝就是利用物聯網技術有效實現實時遠程監控，提升對設備的判斷能力，也保證在無人值守變電站運行可靠性。

3 物聯網技術的電力設備應用管理

3.1 狀態監測中物聯網技術

3.1.1 感知層

智能電網中應用的感知層，主要是通過準確識別電力設備中的二維碼標簽信息的方式，提高智能電網中各個電力設備實時運行狀態檢測數據的準確性[3]。感知層主要負責將數據信息直接傳輸至智能電網運行的網絡層與應用層中，因此在應用過程中，要保證輸變電設備能夠精準、實時地進行數據的傳輸，以此更為精準及時地將數據信息與網絡延伸至輸變電設備的各個環節[4]。

3.1.2 網絡層

網絡層是電網接入網與電網信息系統的核心組成部分，其作為感知層與應用層的橋梁以及輸變電設備運行數據傳輸的重要通道，只有將接入網與核心網有機結合在一起，才能達到有效提升數據信息傳輸效率的目的[5]。智能電網對數據信息的安全性與準確性提出了明確的要求。因此，電力企業必須嚴格地按照智能電網建設和發展的要求，保證輸變電設備實時運行數據傳輸的安全性，如果現有設備無法滿足數據信息傳輸的要求，應該及時通過APN專用通道進行安全加密，提高輸變電設備運行數據信息的安全性。

3.1.3 應用層

智能電網中的應用層通過技術與功能的有機結合，以此提高電力企業物聯網應用效果[6]。依據輸變電設備運行數據評價結果和信息采集狀態，采取定期和動態評價相結合的方式，客觀地評價輸變電設備的運行狀態。

3.2 電力設備壽命周期管理

為提高電力企業的經濟效益，電力企業推動智能電網的建設工作時，必須根據企業自身發展的實際情況[7]。輸變電設備根據設備檢測的信息，準確判斷輸變電設備運行狀態是否正常，保證輸變電設備運行安全性與可靠性，降低智能電網全生命周期的運行成本[8]。

電力企業在開展輸變電設備全生命周期的評估工作時，將物聯網技術作為輸變電設備實時運行狀態檢測的輔助技術，全面分析和總結輸變電設備運行管理的經驗，全方位地進行電力企業設備的管理工作，提高輸變電設備故障診斷信息的真實性和準確性，為后續輸變電設備故障維修工作的開展奠定良好的基礎[9]。借助物聯網技術收集和分析輸變電設備實時運行過程中的數據信息，明確了輸變電設備運行的狀態，并以此為基礎構建完善的輸變電設備風險評估體系，保證了后續輸變電設備實時運行狀態檢測工作的有序開展[10]。

4 結語

總之，我國智能電網建設過程中，物聯網技術的迅速推廣和應用，促進了電網在線實時運行狀態檢測水平的全面提升。物聯網檢測技術與傳統離線檢測技術相比，以物聯網技術為基礎的在線檢測技術具有顯著的智能化與實時化特點，沖破了周期因素對輸變電設備實時運行狀態檢測的限制，實現了真正意義上的輸變電設備自動化與智能化檢測目標，促進了設備運行狀態檢測效率的有效提升。