基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測 與故障診斷

王 成,劉先鋒

(江西電力職業技術學院 江西 南昌 330038)

0 引言

隨著我國社會經濟的不斷發展,各種先進技術的水平也處于不斷上升的趨勢。物聯網技術作為5G時代較為重要的先進技術之一,其在各行各業中也逐漸有著極其重要的應用。基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統便是針對電氣設備管理和應用而開發出來的一種監測系統,其能夠實時監測到電氣設備的運行狀態,并根據運行狀態來判斷其是否存在故障問題,既能夠保證電氣設備的高效運行,又能夠降低電氣設備故障造成的影響。

1 物聯網技術概述

物聯網技術(Internet of Things,IoT)起源于傳媒領域,是信息科技產業的第三次革命。物聯網是通過信息交換,按約定的協議,將任何物體與網絡相連接,物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監管等功能[1]。

物聯網技術指的是通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位技術以及激光掃描器等各種先進技術裝置對目標物體行動過程進行相關信息數據采集的一種技術。物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等的信息承載體,它讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象形成互聯互通的網絡,隨著物聯網“萬物可連”時代的到來,可在物體與物體、物體與人之間進行連接,實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯網技術在電氣設備管理中同樣也有著較為重要的應用,通過物聯網能夠對電氣設備的運行狀態進行實時監測,既能夠保證電氣設備的運行質量,又能夠降低電氣設備出現故障的可能性,對于電力相關行業的發展有著極其重要的推動作用。

2 基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統架構

2.1 傳感技術

傳感技術是電氣設備在線監測技術中的核心技術,傳感技術的精準度和監測結果的準確性直接受到傳感設備精確度的影響。對于在線監測技術來說,得出精準的數據非常關鍵,所以相應的傳感技術必須在精確性上得到進一步發展,傳感技術在這個過程中經歷了多次更新和變革。通過對傳感技術進行更新和優化,使其獲取的數據準確性更高,數據是在線監測技術功能性得以發揮的重要標準,通過觀察相關設備的運行數據,即可判斷該設備是否存在異常情況。科技的發展日新月異,相關人員應加強對傳感技術的研究,提高其數據分析能力,進一步提高檢測過程中獲取數據的準確性,深化檢測技術的靈敏程度。目前階段,若想實現傳感技術的高靈敏度,需要投入更大的資產成本,并且具有高靈敏度的傳感器造價也比較高。因此,應對現有技術進行積極地創新,減少高靈敏度傳感器的造價成本,才能在最大化提高經濟效益的基礎上,實現傳感技術靈敏度的提高,確保傳感器能在運行中對數據更好地收集與分析,為電氣設備的穩定運行提供保障。

2.2 數據采集模塊

數據采集模塊[2]是基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統的基礎模塊之一,也是系統監測作用發揮的根本所在。數據采集模塊主要是通過電光互感器、電子互感器、智能傳感器等傳感器來對電氣設備運行過程中產生的電壓、電流等相關狀態參數數據進行全面收集,而后再將這些數據傳輸到中心控制平臺進行數據分析處理,通過數據處理結果來判定現階段電氣設備的運行狀態是否正常。數據采集模塊能夠直接關乎電氣設備運行狀態的判斷結果,如果數據采集模塊存在問題的話,那么所采集到的電氣設備運行數據信息與實際信息之間將會出現一定的差別,在進行數據信息分析的時候也無法保證分析結果的可靠性,最終可能會因為數據采集不夠精準而導致判斷錯誤的現象發生,從而對變壓機的正常運行工作造成影響。因此需要定期做好數據采集模塊的檢測工作,這樣才能夠更好地保證數據采集結果的精準性和可靠性,從而為電氣設備運行監測工作的順利開展奠定堅實良好的基礎。圖1為基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統架構圖。

圖1 基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統架構

2.3 中心控制平臺

中心控制平臺是基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統的關鍵所在,工作人員不僅能夠通過中心控制平臺及時掌握電氣設備的實際運行狀態,而且還能夠利用中心控制平臺來對電氣設備的運行參數進行遠程調試,以此來保障電氣設備處于最佳運行狀態。同時中心控制平臺還能夠起到分析電氣設備運行狀態參數數據的作用,當基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統內的數據采集模塊將電氣設備運行狀態參數數據全部采集完畢并傳輸到中心控制平臺之后,中心控制平臺便能夠自動將所有的數據進行分析,并比對電氣設備以外正常運行的狀態參數數據,從而給出最終的數據分析、比對結果,如果數據分析、比對結果存在異常的話,則意味著電氣設備存在運行故障隱患,維修人員便需要立即停止電氣設備運行,并對其進行及時檢測維修,以此來避免電氣設備故障造成其他更為嚴重的影響。

2.4 云服務平臺

智能電氣設備在線監測與故障診斷系統與云服務平臺之間也有著較為緊密的聯系,云服務平臺主要是通過虛擬化技術來實現的,通過虛擬化技術來為云計算服務提供基礎架構層面的支撐。中心控制平臺所接收到的電氣設備運行參數數據會全部存儲到云服務平臺中,通過云端服務器[3]來記錄電氣設備的運行歷史,這樣所有的數據便能夠得到有效的保存。云服務平臺下電氣設備在線監測與故障診斷如圖2所示,當電氣設備出現運行故障或者其他問題的時候,工作人員便能夠通過查詢電氣設備的歷史運行數據,并根據電氣設備歷史運行數據的變動情況來判斷其故障具體情況,同時也能夠將電氣設備歷史運行數據作為證據來對相關負責人員進行懲處,以此來提高電氣設備運行管理力度,督促工作人員能夠在電氣設備后期運行過程中更加認真負責地進行監測管理。

圖2 云服務平臺下電氣設備在線監測與故障診斷

2.5 設備管理模塊

整個電力系統中所涉及的電氣設備數量是非常多的,管理起來十分困難,利用智能電氣設備在線監測與故障診斷系統中的設備管理模塊便能夠快速地確定電氣設備的分布位置,而且電氣設備的各個方面應用情況也能夠記錄到電氣設備管理檔案中,從電氣設備安裝到電氣設備報銷期間所有工作的開展均能夠通過設備管理模塊對其進行嚴格的把控。電氣設備內部的組成零件也是較為復雜的,零件的維修更換等也均需要通過設備管理模塊來進行實現,同時在電氣設備應用階段還需要定期進行電氣設備維護保養、檢修工作,設備管理模塊則能夠對電氣設備的維護保養計劃進行具體的制定,并對每次電氣設備維護保養過程中出現的問題和具體解決方法進行記錄,以此來輔助電氣設備管理相關工作更加順利地開展,從而進一步提高電氣設備運行的穩定性和安全性。

2.6 遠程監控模塊

遠程監控模塊則主要指的是對電氣設備進行監控監測的模塊[4],通過數據采集模塊能夠及時收集到電氣設備運行的狀態參數等信息數據,而遠程監控模塊則能夠對電氣設備的運行環境進行監控,電氣設備所處的運行環境對于其運行效果也有著較大的影響,通過遠程監控模塊一方面能夠確保電氣設備處于安全運行環境中,另一方面則能夠對電氣設備與其他電氣設備之間的連接進行監控。遠程監控模塊主要由攝像頭等前端監控電氣設備和遠程監控子系統組成,其所監控到的畫面能夠直觀地展現到監控中心大屏上,而且監控中心大屏上還會將所監測到的電氣設備的運行參數數據也展現出來,工作人員通過觀看監控中心大屏便能夠及時對電氣設備的實際運行狀態進行掌握,而且在進行電氣設備故障維修的時候,維修人員也能夠根據監控錄像和電氣設備運行參數來分析故障問題所在,從而推動電氣設備故障維修工作更加順利地開展。

2.7 外端連接模塊

外端連接模塊相當于是基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統中的應用層,其他模塊的相互配合主要是實現對電氣設備的運行狀態參數進行監測,而外端連接模塊則能夠將電氣設備監測數據傳輸到其他的外界電氣設備中。其中最為常用的外端連接電氣設備是手機APP、Web網絡應用和客戶端等,基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統具有自己的網站界面,用戶通過正確的賬號、密碼便能夠實現系統界面的登錄,而后便能夠根據自身的權限來對電氣設備的運行監測數據進行查詢。外端連接模塊使得查詢電氣設備運行監測數據的方式增多,這將進一步提升電氣設備運行監測的效率,工作人員如若在進行其他工作無法處于監控中心大屏附近的時候,便能夠通過手機APP或者登錄系統界面等方式來隨時隨地地對電氣設備的運行監測數據進行查看。

3 基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統應用的重要性

3.1 及時排查出電氣設備存在的故障隱患問題

電氣設備作為電力系統正常運行的重要設備,如果出現故障問題的話,那么便可能會造成整個電力系統的運行故障,從而使得電力系統無法為用戶提供其所需求的電力能源,最終造成當地地區整體經濟的損傷。因此基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統在電力行業中的應用便顯得極其重要,通過智能電氣設備在線監測與故障診斷系統能夠對電氣設備的運行數據進行實時監測收集,并通過分析電氣設備運行數據的變化情況來判斷其是否存在安全故障隱患問題,如果電氣設備存在運行故障隱患問題,基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統就能夠將其運行情況全部反饋給中心控制平臺,工作人員根據提示信息及時了解到電氣設備的故障隱患位置和故障原因,并針對具體情況對其進行維修處理,避免電氣設備在運行過程中出現更加嚴重的故障,對整個電力系統的正常運行造成影響。智能電氣設備在線監測系統結構組成如圖3所示。

圖3 智能電氣設備在線監測系統

3.2 延長電氣設備的使用壽命

基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統的應用對于電力行業的發展有著極其重要的影響作用。電力行業內的電氣設備數量、類型較多,管理起來較為困難,任何電氣設備問題都可能會對整個電網造成嚴重的影響,而通過智能電氣設備在線監測與故障診斷系統則能夠對電氣設備的運行情況進行及時的監測管理[5-6]。從電氣設備正常運行開始,管理人員便能夠根據監測系統對其運行信息數據進行全面的監測,實時根據電氣設備產生的運行數據對其使用壽命進行分析判斷,當電氣設備存在故障隱患問題時,該系統能夠提前進行預警,維修人員根據系統預警信息對電氣設備故障隱患問題進行排除,以此降低電氣設備運行過程中出現故障的可能性,從而有利于進一步延長電氣設備的使用壽命。同時當電氣設備內部的零部件使用壽命達到上限時,工作人員根據物聯網反饋情況及時進行更換,以此來達到確保電氣設備運行安全的目的,進一步提高電力系統的整體運行安全性[7-8]。

4 結語

綜上所述,基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統能夠起到的應用效果是極其重要的,通過基于物聯網技術的智能電氣設備在線監測與故障診斷系統對電氣設備運行過程中所生成的信息數據進行實時監測、收集,能夠有效地根據電氣設備的運行數據變化情況來判斷出其運行狀態,如電氣設備存在故障隱患,其運行數據將會出現較大的變動,這時工作人員便根據系統提供的信息對電氣設備的故障隱患問題進行排除,來達到提前預防電氣設備運行故障的目的,并以此來通過物聯網技術推動電力行業快速的發展。