基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電設(shè)備狀態(tài)檢修的研究及應(yīng)用

高龍　李建閣　王貴賓

摘? 要：目前，我國(guó)電力系統(tǒng)還沒(méi)有建立起完善的狀態(tài)檢修體系，受限于傳感器技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也處于發(fā)展階段。隨著電力系統(tǒng)的深化改革，狀態(tài)檢修相關(guān)的規(guī)定、準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)在不斷的完善中，檢測(cè)判斷技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電設(shè)備狀態(tài)檢修也就隨之應(yīng)運(yùn)而生。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);電力設(shè)備;狀態(tài)檢修

引言

電力設(shè)備狀態(tài)檢修工作能準(zhǔn)確掌握設(shè)備工作狀態(tài)、使用壽命等，同時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理設(shè)備故障或異常問(wèn)題，預(yù)防電力系統(tǒng)斷電等問(wèn)題的發(fā)生。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的狀態(tài)檢修除了保障檢修更高效智能、信息數(shù)據(jù)更安全可靠之外，還提高了檢修工作效率、降低了人力資源浪費(fèi)等。本文首先結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)收集的信息確定檢修方案，再介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備全周期管理中的應(yīng)用，最后對(duì)比分析了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的狀態(tài)檢修和一般檢修。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備檢修中運(yùn)用的必要性

電力設(shè)備檢修發(fā)展的上升性在本文引言中已經(jīng)有所提及，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在其中的運(yùn)用并非從一開(kāi)始就如此廣泛，是經(jīng)歷了由傳統(tǒng)到現(xiàn)代的過(guò)渡過(guò)程才有了如今的規(guī)模。在早些時(shí)代的電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，對(duì)于電力設(shè)備檢修的模式較為低端傳統(tǒng)。首先就檢修時(shí)效來(lái)說(shuō)，往期的電力設(shè)備檢修往往是在設(shè)備運(yùn)行已經(jīng)發(fā)生故障或者無(wú)法運(yùn)行時(shí)才能進(jìn)行，這是以產(chǎn)業(yè)效益是否會(huì)受到實(shí)際影響為標(biāo)準(zhǔn)。因此，這樣的檢修模式具有滯后性和被動(dòng)性，與之相應(yīng)的維護(hù)檢修成本的投入也必然較高。其次就檢修效益來(lái)說(shuō)，往期的檢修大部分是大水漫灌式的設(shè)備監(jiān)督，并沒(méi)有突出點(diǎn)或有所側(cè)重的地方。這樣在檢修的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)過(guò)于平均的現(xiàn)象，本沒(méi)有嚴(yán)重故障的設(shè)備被過(guò)于修繕，應(yīng)受到重點(diǎn)維護(hù)的設(shè)備卻僅檢修到淺薄層面，從而造成整體效益的下降和勞動(dòng)資源的浪費(fèi)。最后就檢修策略來(lái)說(shuō)，由于受到經(jīng)濟(jì)水平和科技條件的限制，部分產(chǎn)業(yè)并沒(méi)有制定完善的檢修規(guī)劃，或者制定的檢修規(guī)劃并沒(méi)有將前中后期的必要因素和意外情況進(jìn)行充分考量。檢修策略對(duì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)性和技術(shù)專(zhuān)業(yè)性均有較高要求，而傳統(tǒng)的管理體制無(wú)法達(dá)到兩者的客觀要求。自現(xiàn)代電力設(shè)備檢修引用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以來(lái)，傳統(tǒng)的人工采集信息分析數(shù)據(jù)的局面發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變，取而代之的是自動(dòng)化和數(shù)字化的整合與處理，大大提高了信息處理的效率，減少人力勞動(dòng)所產(chǎn)生的錯(cuò)誤，整體檢修機(jī)制向著精準(zhǔn)高效的方向邁進(jìn)。除了產(chǎn)業(yè)中信息工作的基本要求得到滿(mǎn)足以外，對(duì)于數(shù)據(jù)更深層次的處理也有了依靠，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓電力設(shè)備的檢修能夠自行開(kāi)始模擬和分析，制定相應(yīng)的策略和計(jì)劃，以此指導(dǎo)下一部分的生產(chǎn)活動(dòng)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也能對(duì)電力運(yùn)作過(guò)程中所涉及的流程監(jiān)控，通訊要求等進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理。與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部電力設(shè)備的外部對(duì)接，從而能讓生產(chǎn)者更加直觀的檢測(cè)電力運(yùn)行狀況，做出更加科學(xué)的評(píng)估結(jié)果，在掌握設(shè)備作業(yè)的同時(shí)也能探究設(shè)備自身的狀態(tài)，以此做出是否更換或進(jìn)行維修的決策。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電設(shè)備狀態(tài)檢修的研究及應(yīng)用

2.1在狀態(tài)采集階段的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)備狀態(tài)采集中的主要作用就是收集設(shè)備參數(shù)，通過(guò)感應(yīng)器轉(zhuǎn)換信號(hào)，并將來(lái)自不同源頭的信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)或電信號(hào)，這些信號(hào)更易于處理。感應(yīng)器是信號(hào)采集設(shè)備，是監(jiān)測(cè)程序的開(kāi)端部分，所以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是否準(zhǔn)確受感應(yīng)器的精確度影響。由此可以看出狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要所在便是傳感器技術(shù)，這也是一個(gè)難點(diǎn)和瓶頸，現(xiàn)階段我國(guó)自主研發(fā)生產(chǎn)的感應(yīng)器質(zhì)量和性能與國(guó)際水平相比，存在一定的差距，需要突破。

2.2變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

電力變壓器作為變電站的核心電力設(shè)備，其主要作用是進(jìn)行電壓變換。現(xiàn)階段大容量變壓器多為油浸式變壓器，而考量油浸式變壓器的運(yùn)行狀態(tài)是否健康的其中一個(gè)重要因素，也就是其內(nèi)部的絕緣油的狀態(tài)。變壓器絕緣油的主要作用有作為介質(zhì)使其內(nèi)部部件相絕緣、油對(duì)流進(jìn)行散熱和對(duì)有載開(kāi)關(guān)調(diào)檔時(shí)產(chǎn)生的電弧進(jìn)行滅弧。在以前的工作中，往往需要定期安排檢修試驗(yàn)人員進(jìn)行油樣取樣，并帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行油色譜分析，由此鑒定變壓器內(nèi)絕緣油的雜質(zhì)成分及含量，來(lái)判斷變壓器內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài)。如雜質(zhì)超標(biāo)則需要進(jìn)行對(duì)變壓器進(jìn)行濾油或更換絕緣油。而現(xiàn)階段利用新技術(shù)，可以直接在變壓器連通油色譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，裝置內(nèi)部通過(guò)油氣分離器、色譜柱、傳感器等部件，實(shí)時(shí)對(duì)變壓器內(nèi)部絕緣油進(jìn)行分析，并將分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至用戶(hù)端。如出現(xiàn)絕緣油雜質(zhì)臨界或超標(biāo)情況，可即時(shí)通知運(yùn)行、檢修人員及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行故障處理。

2.3專(zhuān)家服務(wù)

雖然一般狀態(tài)檢修體系中也設(shè)置了專(zhuān)家服務(wù)，然而因?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)的局限性，并未實(shí)現(xiàn)其功能。對(duì)專(zhuān)家服務(wù)特征而言，信息的客觀準(zhǔn)確性直接影響專(zhuān)家檢修決策。但是信息的雜亂繁瑣阻礙了專(zhuān)家服務(wù)功能的設(shè)置，通過(guò)權(quán)值法可有效解決該問(wèn)題，即借助比例衡量信息，進(jìn)而提升決策效率和質(zhì)量。例如關(guān)于變電設(shè)備的狀態(tài)檢修，一般變壓設(shè)備發(fā)生故障的同時(shí)，氣體比重也隨之變動(dòng)，對(duì)其的測(cè)量占專(zhuān)家服務(wù)較大的權(quán)值，加速度、位移等測(cè)量值盡管也有分析價(jià)值，但大多情況下是因?yàn)闇y(cè)量誤差造成的，所以所占權(quán)值較少。另外，關(guān)于不同信息的相互影響，變壓設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，電流也隨之變動(dòng)，若短時(shí)間內(nèi)電流比較穩(wěn)定，但氣體變化明顯，則可能是變壓設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障。

2.4電路要求

設(shè)備的安置離不開(kāi)對(duì)線路的規(guī)劃。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指導(dǎo)下的檢修設(shè)備必須有與之相適應(yīng)、配對(duì)的電路連接，從而保證工作任務(wù)的有效完成。也就是說(shuō)，除了要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修以外，還要對(duì)連接設(shè)備的電路狀況進(jìn)行監(jiān)控。主要是針對(duì)電路運(yùn)營(yíng)中的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而分析其承受電壓和電流的狀況，以此作為判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下是依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程控制排除距離和時(shí)間的限制，較為常見(jiàn)的便是傳感器對(duì)溫度的反應(yīng)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也能幫助電力設(shè)備對(duì)線路進(jìn)行合理規(guī)劃，決定其是否需要更換或者重新安置，也是物聯(lián)網(wǎng)的信息分析技術(shù)幫助制定決策的體現(xiàn)。

2.5在輸電線路中狀態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

首先，在感知層使用，它是一個(gè)傳感設(shè)備，包括智能傳感器和GPS定位系統(tǒng)，傳輸過(guò)程往往是通過(guò)感知層的電力進(jìn)行傳送信息。根據(jù)感知層的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以確保獲得信息的準(zhǔn)確性，并且感知層包含關(guān)于各種自然災(zāi)害的警告，其收集的信息對(duì)整體輸電線路和設(shè)備工作非常重要。其次，是智能網(wǎng)絡(luò)層，其主要任務(wù)是連接無(wú)線信號(hào)，信息通過(guò)射頻芯片傳輸，芯片中包含的信息由溫度測(cè)量節(jié)點(diǎn)來(lái)發(fā)生信號(hào)。在這些測(cè)溫節(jié)點(diǎn)中，只有一個(gè)測(cè)溫終端可以發(fā)送信號(hào)并與其它測(cè)溫節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生聯(lián)系。

結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備檢修中的運(yùn)用是在產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的情況下應(yīng)運(yùn)而生的，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢修模式的弊端，避免了基礎(chǔ)性錯(cuò)誤的出現(xiàn)，降低決策失誤率，提高了電力設(shè)備在生產(chǎn)中的運(yùn)行效率。同時(shí)也將產(chǎn)業(yè)與科技相結(jié)合，順應(yīng)了當(dāng)下去產(chǎn)能、加速供給側(cè)改革，推動(dòng)科技創(chuàng)新和企業(yè)創(chuàng)新的潮流。盡管在目前的運(yùn)用中仍舊有技術(shù)不到位、范圍不夠廣等弊端，但就現(xiàn)代社會(huì)市場(chǎng)需要而言，其發(fā)展前景是極為廣闊的。產(chǎn)業(yè)的各項(xiàng)領(lǐng)域也應(yīng)具備技術(shù)改革和科技創(chuàng)新的意識(shí)，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)在電力設(shè)備檢修中取得更加深遠(yuǎn)的影響。

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