國(guó)網(wǎng)福建電力福州供電公司 福建 福州 350009

電氣設(shè)備狀態(tài)檢修是指對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行采集，并根據(jù)信息判斷電氣設(shè)備狀態(tài)特征，為電氣設(shè)備狀態(tài)檢修提供參考。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)物物相連的網(wǎng)絡(luò)。若是能將其應(yīng)用到電氣設(shè)備狀態(tài)檢修中就可以及時(shí)、詳細(xì)了解電氣設(shè)備狀態(tài)信息，并且可以借助不同形式的感知設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息的穩(wěn)定、可靠傳送，從而構(gòu)建出實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的檢修系統(tǒng)，保證電氣設(shè)備狀態(tài)檢修質(zhì)量。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

通過(guò)運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可對(duì)物體、自然環(huán)境進(jìn)行感知、識(shí)別、分析、控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)生活、資源管理的信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。如今，隨著我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也被廣泛應(yīng)用到了其中。在電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)、所處環(huán)境監(jiān)測(cè)、電網(wǎng)信息互聯(lián)互通中都發(fā)揮出了顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

物聯(lián)網(wǎng)體系可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。在電網(wǎng)中應(yīng)用亦是如此。比如在感知層布置各種射頻識(shí)別設(shè)備、智能傳感器等進(jìn)行設(shè)備信息及所處環(huán)境信息的檢測(cè)；在網(wǎng)絡(luò)層設(shè)置電力系統(tǒng)專用網(wǎng)，從而將感知層信息傳遞到應(yīng)用層；應(yīng)用層通過(guò)設(shè)計(jì)就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、智能預(yù)警等，從而為運(yùn)維人員處理電力設(shè)備提供參考。而電氣設(shè)備狀態(tài)檢修主要是指應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)、診斷技術(shù)提供的狀態(tài)信息，判斷電氣設(shè)備健康狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)施設(shè)備檢修。需要注意的是電氣設(shè)備狀態(tài)檢修依據(jù)的是當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并非是設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。并且需要結(jié)合當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、設(shè)備出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、正常運(yùn)行數(shù)據(jù)等，依托人工智能算法挖掘設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確越能保證設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)判斷結(jié)果準(zhǔn)確性，越有利于電氣設(shè)備狀態(tài)檢修策略的制定。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正可以提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，豐富數(shù)據(jù)類型，為電氣設(shè)備檢修提供參考。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。電氣設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)能滿足以下要求：①不會(huì)影響到電氣設(shè)備可靠性，且感知設(shè)備電壓等級(jí)、無(wú)線電抗擾能力符合要求；②不會(huì)影響到電氣設(shè)備機(jī)械可靠性；③安裝方式比較方便，不能過(guò)于復(fù)雜；④能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，且能夠適應(yīng)各種不良?xì)夂?；⑤統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理；⑥能夠保證電網(wǎng)系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

2.系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計(jì)。電氣設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)主要分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。每一層所用技術(shù)、設(shè)備都不相同，且構(gòu)建也存在差異。

首先，感知層所用技術(shù)主要包括傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)。其中傳感器技術(shù)所用的傳感器類型包括：溫度傳感器，可用于變壓器、隔離開關(guān)、電纜接頭處的溫度監(jiān)測(cè)；無(wú)線水浸式傳感器，可用于箱式變壓器、電纜分支箱等是否被水浸泡監(jiān)測(cè)；無(wú)線桿塔傾斜傳感器，可用于桿塔傾斜狀態(tài)監(jiān)測(cè)；無(wú)線故障傳感器，可用于現(xiàn)場(chǎng)電流監(jiān)測(cè)。其中RFID技術(shù)是指借助由閱讀器、電子標(biāo)簽、應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成的監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)讀取的監(jiān)測(cè)技術(shù)。應(yīng)用這一技術(shù)之后運(yùn)維人員通過(guò)手持檢測(cè)儀就可以完成電氣設(shè)備狀態(tài)檢修。

其次，網(wǎng)絡(luò)層主要包括典型無(wú)線自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、無(wú)線自組網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)、無(wú)線自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)類型三種結(jié)構(gòu)類型。具體要結(jié)合實(shí)際靈活設(shè)計(jì)。

最后，應(yīng)用層功能包括設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)查詢、預(yù)警分析、可視化信息展示、設(shè)備識(shí)別、運(yùn)行信息查看、現(xiàn)場(chǎng)信息等。另外，針對(duì)不同的電氣設(shè)備應(yīng)用層功能設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)有所區(qū)別，以便運(yùn)維人員能依據(jù)信息制定檢修策略。

3.電氣設(shè)備狀態(tài)評(píng)估。在借助電氣設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)進(jìn)行電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)之后，有必要結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，確認(rèn)是否存在故障。在實(shí)際評(píng)估中需綜合考慮各方面的影響因素進(jìn)行評(píng)估。尤其是要靈活選擇評(píng)估方法。以電纜狀態(tài)評(píng)估為例，影響電纜狀態(tài)的因素比較多。如預(yù)防性試驗(yàn)參數(shù)、外界溫度等。在實(shí)際評(píng)估中要盡可能地將所有影響因素納入到評(píng)估體系中從而使評(píng)估結(jié)果更加準(zhǔn)確。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電氣設(shè)備狀態(tài)檢修中的具體應(yīng)用

1.電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。電氣設(shè)備基本是在高電壓、大電流狀態(tài)下運(yùn)行，難免會(huì)受到電、熱、機(jī)械等因素的影響出現(xiàn)運(yùn)行老化、磨損等故障。這些故障屬于慢性故障會(huì)逐漸導(dǎo)致設(shè)備性能下降、故障率升高。所以，需要對(duì)這些電氣設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，盡快安排檢修，保證電氣設(shè)備正常運(yùn)行。

電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息包括電壓、電流、聲音、溫度、濕度、氣體含量等。這些監(jiān)測(cè)信息會(huì)隨著電氣設(shè)備的運(yùn)行出現(xiàn)變化，通過(guò)有效的監(jiān)測(cè)可以及時(shí)了解參數(shù)變化情況，并對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。但要注意的是針對(duì)不同的電氣設(shè)備要監(jiān)測(cè)不同的設(shè)備信息[1]。比如針對(duì)高壓設(shè)備要對(duì)電壓、電流、接觸點(diǎn)溫度等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)；針對(duì)充油設(shè)備要對(duì)油溫、氣體含量等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但值得注意的是電氣設(shè)備監(jiān)測(cè)信息非常多。若是不能采取有效的監(jiān)測(cè)技術(shù)就有可能造成信息傳輸混亂。比如運(yùn)用溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等，并依托互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建信息傳輸渠道，保證信息傳輸效果。

2.在一次設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用。一次設(shè)備包括變壓器、斷路器、電動(dòng)機(jī)、熔斷器、隔離開關(guān)等電器設(shè)備。這些設(shè)備的最大特點(diǎn)就是會(huì)受到高電壓、大電流的影響。因此，需要對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便能制定高效的檢修策略。

首先，變壓器。變壓器具有變換電壓，促進(jìn)電力傳輸?shù)淖饔?。其自身性能?duì)整個(gè)電力傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性有著非常大的影響[2]。因此，可對(duì)變壓器溫度、聲音、油位等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，了解其運(yùn)行狀態(tài)。比如在油氣分析中可應(yīng)用油色譜分析技術(shù)，先利用半透膜進(jìn)行油氣滲透，再進(jìn)行氣體識(shí)別、檢測(cè)確定其每種氣體成分，之后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析就可判斷變壓器是否存在過(guò)熱、放電等故障；在變壓器繞組變形檢測(cè)中可通過(guò)在其箱體上安裝振動(dòng)傳感器，了解繞組的振動(dòng)信號(hào)，而后對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析就可評(píng)估出繞組是否存在變形故障；在變壓器局部放電檢測(cè)中可采用在內(nèi)部安裝探頭，通過(guò)了解局部放電產(chǎn)生的超聲波信息進(jìn)行其運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估，并制定出針對(duì)性的檢修策略。其次，高壓斷路器。高壓斷路器的主要作用是控制、保護(hù)電力系統(tǒng)。一般情況下，多是對(duì)高壓斷路器開關(guān)的機(jī)械動(dòng)作次數(shù)、開關(guān)內(nèi)灼傷情況等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確認(rèn)高壓斷路器開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)。比如采用安裝紅外監(jiān)測(cè)設(shè)備、可移動(dòng)探頭，并依托互聯(lián)網(wǎng)的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷。再次。輸電線路監(jiān)測(cè)。輸電線路是保證電力正常輸送的關(guān)鍵。與其它一次設(shè)備不同，輸電線路覆蓋范圍非常廣，無(wú)法應(yīng)用傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行檢修。而應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在導(dǎo)線、桿塔等部分布置傳感器，了解輸電線路的運(yùn)行狀態(tài)及外部環(huán)境，以便運(yùn)維人員對(duì)輸電線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并制定有效的檢修策略。比如在對(duì)導(dǎo)線溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)可通過(guò)安裝溫度傳感器檢測(cè)、記錄導(dǎo)線溫度，以免輸電線路發(fā)生過(guò)熱事故。最后，隔離開關(guān)檢修。由于隔離開關(guān)的表面積相對(duì)較小，并且經(jīng)常和其他的一次設(shè)備接觸，很容易出現(xiàn)發(fā)熱情況，可能會(huì)引起觸頭和接線座熔斷問(wèn)題。部分?jǐn)嗦菲髻|(zhì)量存在著質(zhì)量隱患，生產(chǎn)參數(shù)不合理等，如果頻繁的使用隔離開關(guān)，很容易出現(xiàn)熔斷問(wèn)題，是檢修工作的重點(diǎn)部位，在隔離開關(guān)更換中，應(yīng)當(dāng)做好斷路器質(zhì)量評(píng)估工作，避免使用質(zhì)量不合格的隔離開關(guān)。

3.在二次設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用。二次設(shè)備具有監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)作用。目前電力企業(yè)采用的二次設(shè)備多具有微機(jī)式保護(hù)裝置，而保護(hù)裝置本身就具有自檢功能，為二次設(shè)備檢修提供參考。

二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)存在不同。二次設(shè)備監(jiān)測(cè)不需要應(yīng)用較多的傳感器。因?yàn)槠浔旧砭途哂凶詸z功能。所以對(duì)二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)可采取依托通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)來(lái)達(dá)到監(jiān)測(cè)目的。比如依托于互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)物物相連。但是需要注意的是二次回路中的繼電器數(shù)量過(guò)多，難以對(duì)繼電器接觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且二次設(shè)備中包含大量的集成電路、微電子元件，對(duì)電磁信號(hào)非常敏感，以致于監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性無(wú)法保證[3]。最重要的是需在一次設(shè)備停電狀態(tài)下才能進(jìn)行二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及檢修。所以，為了提升二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的經(jīng)濟(jì)性、準(zhǔn)確性，需充分結(jié)合實(shí)際情況靈活選擇監(jiān)測(cè)方式及監(jiān)測(cè)環(huán)境。

綜上所述，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展電氣設(shè)備狀態(tài)檢修工作不僅能有效保證狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境，保證運(yùn)維人員能清晰地掌握電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，制定科學(xué)的檢修策略。