謝黎 朱江

【摘要】 隨著經(jīng)濟和社會的高速發(fā)展，社會各行業(yè)和居民生活對電力的需求量也在不斷加大，對供電質(zhì)量和供電安全可靠性的要求也日益增強。傳統(tǒng)的電力設備狀態(tài)檢修工作模式需要順應新的信息化發(fā)展趨勢，并為之發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設備狀態(tài)檢修工作中的融合將從根本上改變這一工作模式。本文對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設備狀態(tài)檢修中的應用進行了介紹和研究，并結(jié)合應用模型對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在狀態(tài)檢修應用中的作用做出了評價和展望。

【關鍵詞】 物聯(lián)網(wǎng) 電力設備 狀態(tài)檢修 檢修計劃

引言

在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的今天，從工廠自動化和車載網(wǎng)絡接入到穿戴式設備和家用電器，物聯(lián)網(wǎng)已觸及了我們生活的方方面面，然而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設備狀態(tài)檢修應用卻是一個新生且具有挑戰(zhàn)的課題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設備狀態(tài)檢修應用中的核心部分即對設備狀態(tài)監(jiān)測水平的提高，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以獲取到實施可靠的設備在線運行數(shù)據(jù)，對電力設備狀態(tài)檢測所需的監(jiān)測任務、監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時抓取，然后對數(shù)據(jù)流和信息流進行分析、整理，并根據(jù)電力設備管理及檢修計劃結(jié)合分析結(jié)果制定設備檢修工作計劃，從根本上改變電力設備定期檢修和事后檢修相結(jié)合的傳統(tǒng)檢修模式。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早可以追溯到1990年施樂公司的網(wǎng)絡可樂販售機，但首次提出物聯(lián)網(wǎng)這個概念是1999年在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡國際會議。當時基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標準，在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用射頻識別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)“Internet of things”，簡稱物聯(lián)網(wǎng)。

顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這其中有兩層意思：第一、物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡；第二、其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。

然而物聯(lián)網(wǎng)自誕生至今已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，從最初依托射頻識別技術(shù)、感知技術(shù)以及計算機技術(shù)的各種傳感設備，通過接入互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳輸和協(xié)同處理，從而實現(xiàn)人與物、物與物之間的信息交換需求的互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應用拓展，與其說物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務和應用。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算、廣泛應用于網(wǎng)絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。

物聯(lián)網(wǎng)按網(wǎng)絡架構(gòu)可劃分為：感知層、網(wǎng)絡層、應用層，三個部分。其中感知層主要作用于實現(xiàn)整個物聯(lián)網(wǎng)的智能感知，運用射頻技術(shù)、傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)，實現(xiàn)物體的識別和信息的采集；網(wǎng)絡層主要作用于實現(xiàn)信息的傳遞和處理感知層獲取的信息，可以由互聯(lián)網(wǎng)、租用通道、自建通道構(gòu)成，是整個物聯(lián)網(wǎng)的中樞；應用層主要作用于實現(xiàn)各類智能應用，是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，與實際需求緊密結(jié)合。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，RFID、傳感網(wǎng)、M2M、兩化融合被稱為物聯(lián)網(wǎng)的四大關鍵支撐技術(shù)，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

其中兩化融合主要應用于工業(yè)信息化，特別是自動化和制造業(yè)。RFID、傳感網(wǎng)、M2M在電力系統(tǒng)尤其是智能電網(wǎng)應用中起到了關鍵作用。

二、電力設備狀態(tài)檢修技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

電力設備狀態(tài)檢修模式的發(fā)展主要經(jīng)歷了故障檢修、預防性檢修，兩個重要的階段。其中，故障檢修是指，當運行中的設備，其狀態(tài)處于不得不進行檢修的情況時，才對其進行檢修的工作模式，它是一種被動檢修的模式。而預防性檢修與故障檢修相比顯得較為主動，這種檢修模式旨在降低或減少因檢修對生產(chǎn)環(huán)境所造成的影響。因此在具體操作中，采取對在運設備實施定期檢修或計劃性檢修兩種方式。從某種方面來看，預防性檢修已基本具備狀態(tài)檢修的雛形，無論在效率和安全方面都優(yōu)于故障檢修，但由于其具體檢修的時間周期和檢修內(nèi)容都是預先設定好的，因此在實際運作中往往會出現(xiàn)無法處理偶發(fā)、突發(fā)性事件的情況。此外還會因為定期或計劃的周期密度小，造成正常設備過度檢修的情況。除此之外，還可能因為諸多的外界因素，直接或者間接的影響檢修工作的順利完成。如此一來，在設備檢修過程中勢必會造成人力、財力、物力、時間各方面的損失。

由此看來，在預防性檢修模式下倘若能夠?qū)⒃O定檢修周期和檢修內(nèi)容與設備實際運行狀態(tài)相結(jié)合，通過對在運設備進行可靠性評估，從而建立出設備運行狀態(tài)的評價結(jié)果，根據(jù)結(jié)果進一步指導設備檢修工作的開展，這就是所謂的狀態(tài)檢修機制。然而，要獲取設備的運行狀態(tài)，離不開對設備的周期性巡檢。目前電力設備的巡檢工作除少部分具備自動化信息采集傳回數(shù)據(jù)，主要還是依靠巡檢人員定期、定時的對其進行人工巡檢。傳統(tǒng)的巡檢工作主要采用手工紙質(zhì)現(xiàn)場記錄，后期整理導入信息系統(tǒng)的方式，不僅工作量巨大，效率低下，而且受氣候、環(huán)境、以及人員素質(zhì)和責任心等多方面因素的制約和影響。巡檢質(zhì)量不高、巡視不到位也時有發(fā)生。采用傳統(tǒng)的巡檢方式，無法滿足設備的運行狀態(tài)和缺陷等信息的及時反饋，可能因延誤檢修造成設備停機或損壞等重大事故。然而如何解決實時獲取設備的運行狀態(tài)，并將獲取信息數(shù)據(jù)實時反饋這一問題呢？

三、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設備狀態(tài)檢修

電力設備狀態(tài)檢修是生產(chǎn)管理工作的重要組成部分，對提高設備健康水平、保證電網(wǎng)安全、可靠運行具有重要意義。隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展及用戶對供電可靠性要求的逐步提高，傳統(tǒng)的基于周期設備檢修模式已經(jīng)不能適應電網(wǎng)發(fā)展的要求，迫切需要在充分考慮電網(wǎng)安全、環(huán)境、效益等因素條件下，研究、探索提高設備運行可靠性和檢修針對性的新的檢修管理方式。狀態(tài)檢修模式與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合是解決當前電力設備狀態(tài)檢修工作中面臨問題的重要手段。下面是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設備狀態(tài)檢修模式的架構(gòu)示意圖3。

從圖3中可以看出，在物聯(lián)網(wǎng)的感知層部署了無線發(fā)射塔和無線中繼基站，以滿足無線信號的覆蓋。此外，在電力設備側(cè)部署了無線傳感器，傳感器可將監(jiān)測到的設備狀態(tài)信息通過無線射頻的方式上傳至基站，最終在網(wǎng)絡層中的RFID信息采集系統(tǒng)匯總并保存。傳回的監(jiān)控數(shù)據(jù)主要包含：設備資產(chǎn)信息、運行狀態(tài)信息、全生命周期等，管理員可方便的使用監(jiān)控管理平臺對采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的遠程維護。另外，通過對這些數(shù)據(jù)的核實審查和綜合分析，可得出設備運行狀態(tài)評估結(jié)果。然后將結(jié)果發(fā)送至狀態(tài)檢修智能輔助決策系統(tǒng)，經(jīng)智能決策與人工決策的結(jié)合，最后生成狀態(tài)檢修計劃并及時下達給檢修人員。檢修人員在收到檢修計劃后，依照手執(zhí)式RFID巡檢設備上同步的檢修計劃安排，前往現(xiàn)場對設備進行檢修，并及時將檢修情況和結(jié)果上傳至狀態(tài)信息采集系統(tǒng)。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中位于感知層面的RFID無線射頻識別技術(shù)，可方便的實現(xiàn)將設備的運行狀態(tài)經(jīng)傳感器實時采集，并通過無線的方式實時傳回監(jiān)測數(shù)據(jù)。隨后檢修人員可對傳回的數(shù)據(jù)進行分析，從中獲取設備的運行狀況、評價、全生命周期等情況，進而對設備進行運行狀態(tài)的可靠性評估，最后根據(jù)評價結(jié)果確定設備檢修的內(nèi)容和時間。與傳統(tǒng)的狀態(tài)檢修模式不同的是，這種檢修方法是完全建立在對設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)測及反饋信息的故障診斷的基礎之上。通過采用專用設備傳感器、RFID射頻識別、WSN無線傳感網(wǎng)、計算機軟硬件、網(wǎng)絡系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)支撐下的信號處理、分析、診斷等技術(shù)的融合應用，對設備在運行中突發(fā)的異常情況進行狀態(tài)分析，并對異常部位、嚴重程度、發(fā)展趨勢做出預判斷，提早識別故障征兆，做出合理的檢修決策。此外，對海量的實時采集數(shù)據(jù)進行收集、整理、分析，還能隨時掌握設備性能下降的程度，從而在設備性能即將降至臨界之前，提前安排檢修工作計劃，降低運維管理成本，避免檢修過度的情況，提高電網(wǎng)運行的可靠性。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠獲得實時、可靠的在線數(shù)據(jù)，為狀態(tài)檢修提供更好的數(shù)據(jù)支撐，同時還能有效地提高狀態(tài)檢修的針對性和檢修效率。

四、總結(jié)和展望

目前，物聯(lián)網(wǎng)在我國已形成了一定的市場規(guī)模，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已廣泛應用于公共安全、城市管理、環(huán)境監(jiān)測、節(jié)能減排、交通監(jiān)管等領域，越來越多的成功案例向我們展示了物聯(lián)網(wǎng)的輝煌成就。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力設備狀態(tài)檢修，正是物聯(lián)網(wǎng)在電力企業(yè)狀態(tài)檢修工作中的應用方式和前景。

由于采取了先進的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)手段，才能在電力設備狀態(tài)檢修工作中以“第一手”數(shù)據(jù)作為評價設備狀態(tài)的依據(jù)。同時根據(jù)對設備異常和故障發(fā)展趨勢的預判來指導和決策狀態(tài)檢修工作的開展，從根本上改變了傳統(tǒng)的檢修模式，減輕了設備現(xiàn)場巡檢的工作壓力，保障了巡視質(zhì)量，提高了工作效率，也為提高設備運行可靠性提供了有力的保障。相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力企業(yè)中不斷的深入應用，通過各式各樣的智能傳感器將電力設備、設施互聯(lián)并感知，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的分布式智能信息傳輸、計算和控制。構(gòu)建接入靈活、標準統(tǒng)一、穩(wěn)定可靠的電力智能物聯(lián)網(wǎng)，為智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行保駕護航。

參 考 文 獻

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