智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

［摘 要］智能傳感技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)和異常信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)故障早期診斷和預(yù)警，降低維護(hù)成本和停機(jī)時(shí)間。文章介紹了智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)中的重要性，分析了智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用及問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化策略，以期為相關(guān)人員提供參考。

［關(guān)鍵詞］智能傳感技術(shù)；變電設(shè)備維護(hù)；狀態(tài)監(jiān)測(cè)

［中圖分類號(hào)］TP212.9 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）07–0124–03

1 智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)中的重要性

隨著電氣化設(shè)備在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，其維護(hù)的效率和安全性日益受到關(guān)注。智能傳感技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)確捕捉異常信號(hào)，實(shí)現(xiàn)故障的早期診斷和預(yù)警。這提高了維護(hù)工作的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，有效降低了維護(hù)成本和設(shè)備停機(jī)時(shí)間。通過(guò)對(duì)設(shè)備性能的持續(xù)監(jiān)控，智能傳感技術(shù)可以幫助制訂更加科學(xué)合理的維護(hù)計(jì)劃，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，保障生產(chǎn)安全和效率。隨著物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器可以與其他系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和分析，為設(shè)備維護(hù)提供更加全面和深入的洞察。智能傳感技術(shù)在提升變電設(shè)備維護(hù)的智能化水平方面具有不可替代的作用，對(duì)保障工業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

2 智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

2.1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷

通過(guò)布署高精度的傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電氣設(shè)備的溫度、電流、電壓等關(guān)鍵參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常變化，實(shí)現(xiàn)故障的早期診斷。智能傳感技術(shù)還能夠?qū)κ占降臄?shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，利用先進(jìn)的算法和模型，準(zhǔn)確識(shí)別故障的類型和位置，提供更加精確的維護(hù)建議，提高維護(hù)工作的效率，提升設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。變電設(shè)備典型傳感裝置見(jiàn)表1。

2.2 在線檢測(cè)與預(yù)測(cè)性維護(hù)

通過(guò)在線檢測(cè)，可以對(duì)變電設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異?；虼嬖诠收系嫩E象，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備故障的預(yù)警。這種實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析能力有效提高了設(shè)備的運(yùn)行安全，能避免因設(shè)備故障導(dǎo)致的突發(fā)停機(jī)和生產(chǎn)損失，保障生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。例如，微型電場(chǎng)傳感技術(shù)能夠在非接觸的條件下進(jìn)行一次電壓測(cè)量，可降低電壓測(cè)量的成本。通過(guò)在線檢測(cè)和預(yù)測(cè)性維護(hù)等技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備維護(hù)的精細(xì)化管理，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性，降低維護(hù)成本，提高生產(chǎn)效率。MEMS 電廠傳感器線上信息傳輸流程如圖1 所示。

2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集

將智能傳感器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，維護(hù)人員能夠在不同地點(diǎn)實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)響應(yīng)潛在的故障和問(wèn)題。遠(yuǎn)程監(jiān)控能力提高了維護(hù)效率，減少了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的需求和成本。智能傳感技術(shù)還能進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)采集，收集設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和故障診斷提供豐富的信息資源。這些數(shù)據(jù)能夠用于實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)分析，幫助維護(hù)人員更好地理解設(shè)備的運(yùn)行特性和故障模式，制訂更加有效的維護(hù)策略。如在有載分接開(kāi)關(guān)的運(yùn)用上，振動(dòng)傳感器感知OLTC擋位切換的機(jī)械信息，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，機(jī)器根據(jù)數(shù)據(jù)判斷機(jī)器故障。遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用，使得變電設(shè)備維護(hù)工作更加智能化、高效化，為確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和提高生產(chǎn)效率提供了有力支持。智能傳感與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合流程如圖2 所示。

3 智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)應(yīng)用中的問(wèn)題

3.1 傳感器精度與可靠性問(wèn)題

傳感器的測(cè)量精度直接影響了變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的準(zhǔn)確性。由于變電設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，傳感器通常需要在高溫、高壓、強(qiáng)電磁干擾等惡劣條件下工作，這些因素導(dǎo)致傳感器測(cè)量誤差增大，影響其精度。另外，變電設(shè)備通常需要長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，因此要求傳感器具有良好的抗老化性能和長(zhǎng)壽命。然而，當(dāng)前許多傳感器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后易出現(xiàn)性能退化，如靈敏度下降、響應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)等，會(huì)影響變電設(shè)備維護(hù)的效果。一旦傳感器發(fā)生故障，如斷線、短路等，會(huì)影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，可能引起誤報(bào)警或漏報(bào)警，增加變電設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 數(shù)據(jù)處理與分析能力不足

隨著傳感器數(shù)量的增加和監(jiān)測(cè)頻率的提高，變電設(shè)備維護(hù)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法難以應(yīng)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理需求，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理效率低下。此外，變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜多變，需要對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析以提取有用信息，但現(xiàn)有的分析方法通常缺乏針對(duì)性和靈活性，難以準(zhǔn)確識(shí)別和預(yù)測(cè)變電設(shè)備的故障狀態(tài)。另外，變電設(shè)備維護(hù)中涉及多種類型的傳感器，如溫度傳感器、電流傳感器、振動(dòng)傳感器等，它們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)格式和特性各不相同，這給數(shù)據(jù)融合和統(tǒng)一分析帶來(lái)了困難。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，如何有效地利用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)來(lái)提升數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和智能化水平，成為亟待解決的問(wèn)題。

3.3 成本控制與維護(hù)管理不足

智能傳感技術(shù)的引入通常伴隨著高昂的初始投資成本，包括傳感器購(gòu)置、系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)搭建等費(fèi)用。這對(duì)于許多企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)，尤其是對(duì)于中小型企業(yè)而言，成本因素成為制約技術(shù)應(yīng)用的主要障礙。另外，傳感器的校準(zhǔn)、更換和系統(tǒng)的軟硬件升級(jí)等都需要定期投入，增加了長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本。此外，變電設(shè)備維護(hù)工作復(fù)雜多樣，需要專業(yè)的技術(shù)支持和管理策略。而目前許多企業(yè)在智能傳感技術(shù)的應(yīng)用管理上缺乏有效的規(guī)劃和策略，導(dǎo)致維護(hù)工作效率低下，無(wú)法充分發(fā)揮智能傳感技術(shù)的潛力。由于缺乏專業(yè)的維護(hù)團(tuán)隊(duì)和完善的培訓(xùn)體系，維護(hù)人員對(duì)智能傳感技術(shù)的了解和掌握程度不足，影響了維護(hù)工作的質(zhì)量和效果。

4 智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)中的優(yōu)化策略

4.1 提高傳感器性能

采用高精度的傳感器材料和先進(jìn)的制造工藝可以顯著提高傳感器的測(cè)量精度。傳感器的材料和工藝對(duì)其性能具有重要影響，選擇高品質(zhì)的材料和工藝能夠提高傳感器的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。另外，采用溫度補(bǔ)償技術(shù)和抗干擾設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)傳感器在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定性。溫度補(bǔ)償技術(shù)能夠減少溫度變化對(duì)傳感器測(cè)量精度的影響，而抗干擾設(shè)計(jì)則可以降低外界干擾對(duì)傳感器的影響，提高其抗干擾能力。而定期校準(zhǔn)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳感器的偏差并進(jìn)行調(diào)整，確保其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，定期維護(hù)也可以保證傳感器長(zhǎng)期保持良好的性能。

4.2 強(qiáng)化數(shù)據(jù)處理與分析能力

通過(guò)升級(jí)現(xiàn)有的硬件設(shè)施，引入更強(qiáng)大的計(jì)算資源和存儲(chǔ)系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量。例如，使用高性能服務(wù)器和大容量存儲(chǔ)設(shè)備可以加快數(shù)據(jù)處理速度，提高數(shù)據(jù)分析的效率。利用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)可以提高故障診斷和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，優(yōu)化維護(hù)決策。而建立一個(gè)集成的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，將不同來(lái)源和格式的數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理和分析，可以提高數(shù)據(jù)利用率，加深對(duì)變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的理解。

4.3 降低成本與優(yōu)化維護(hù)

通過(guò)采購(gòu)成本效益較高的傳感器和設(shè)備，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)降低初期投資成本。選擇性能穩(wěn)定且價(jià)格合理的傳感器，在不犧牲監(jiān)測(cè)質(zhì)量的前提下減少成本支出。利用云計(jì)算和邊緣計(jì)算技術(shù)能降低數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)的成本。通過(guò)將數(shù)據(jù)處理任務(wù)分配到云端和邊緣設(shè)備，減少對(duì)昂貴的本地計(jì)算資源的需求，降低維護(hù)成本。建立有效的維護(hù)管理機(jī)制也是降低成本的關(guān)鍵。定期維護(hù)計(jì)劃和遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)可以減少不必要的維護(hù)工作和停機(jī)時(shí)間，降低運(yùn)營(yíng)成本。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)探討智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)中的重要性和應(yīng)用，揭示了其在提高維護(hù)效率和安全性方面的重要作用。針對(duì)傳感器精度與可靠性、數(shù)據(jù)處理與分析能力、成本與維護(hù)等問(wèn)題，提出了包括提高傳感器性能、強(qiáng)化數(shù)據(jù)處理與分析能力、降低成本與優(yōu)化維護(hù)等相應(yīng)的優(yōu)化策略。未來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，智能傳感技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛和深入。

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