施梁 武文斌

（國能粵電臺山發(fā)電有限公司）

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的變電設(shè)備故障診斷背景和意義

電力工程作為國家支柱行業(yè)，是支撐社會經(jīng)濟的主要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)之一，也同樣是國家能源安全構(gòu)成的前提[1]。在其中，電力系統(tǒng)之中的變電設(shè)備飾演著重要角色，同時，它們都是智慧能源中重點建設(shè)項目的關(guān)鍵所在。在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)上，研究收集層、通訊層和處理層這幾個方面。針對不同數(shù)據(jù)信息，依照類型，引進模糊理論，完成合理的結(jié)合診斷，從而實現(xiàn)對變電設(shè)備故障的精確診斷。

2 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是一種新型通信技術(shù)，已為各行各業(yè)賦予了新鮮的血液。彰顯了多方位的信息采集、快速的信息傳送及其智能化系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)的特點。也正是因為物聯(lián)網(wǎng)運用的特征，才使得其受到各個行業(yè)的關(guān)心。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，相關(guān)的工作人員也將其運用到了更多領(lǐng)域當(dāng)中，包括交通運輸領(lǐng)域、裝修裝飾領(lǐng)域、衛(wèi)生醫(yī)藥領(lǐng)域、公安領(lǐng)域的各個方面，在各個方面也都得到進步。另外，隨著研究和應(yīng)用逐步推進，物聯(lián)網(wǎng)逐漸被應(yīng)用于能源方面，特別是在管控方面上起到了很大效果。但是無法自主進行研究和設(shè)計方案，以及在產(chǎn)業(yè)化的推廣中遭到市場制約也成為進一步研究和應(yīng)用的障礙。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的變電設(shè)備故障診斷及系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 硬件系統(tǒng)

通過系統(tǒng)的收集解決研究分析，會把輻射傳熱信息輸送到探測儀中，根據(jù)轉(zhuǎn)化器變換成電信號，輸送到CPU 中，同時通過系統(tǒng)的反饋及其線性化加工后，將信息輸送到中央處理器。

激光器系統(tǒng)具備集中化，可以利用紅外線探測器精確測量長距離目標(biāo)，在精確測量的過程當(dāng)中，能夠精準(zhǔn)地定位，根據(jù)前置放大器、過濾器、積分器及其線性化電源電路來完成對信號的功率解決，將激光輻射數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換變成電信號。

中央處理器是系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，微控制器的應(yīng)用中，通常采用PC/104 控制模塊，具備體型小、作用強及其輸出功率劣等特性，顯示屏選用真彩平板電腦，具有很高的性能指標(biāo)。根據(jù)硬件配置系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)收集整理和儲存。

3.2 軟件系統(tǒng)

在系統(tǒng)軟件的設(shè)計里，主要包括記錄和診斷系統(tǒng)軟件，記錄操作系統(tǒng)是于CPU 開展通信的軟件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)收集整理和儲存，將統(tǒng)計數(shù)據(jù)傳至數(shù)據(jù)庫中。診斷操作系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)收集整理和邏輯推理，制定診斷作用，進而制訂科學(xué)合理的維修計劃。

診斷系統(tǒng)軟件主要是由知識庫系統(tǒng)和規(guī)則庫構(gòu)成，結(jié)構(gòu)方式由BNF 表明，規(guī)則庫是由故障樹的形式進行表明，能夠表述相關(guān)行業(yè)專業(yè)知識。

數(shù)據(jù)庫主要包括動態(tài)性和靜態(tài)數(shù)據(jù)，動態(tài)性數(shù)據(jù)庫就是用來診斷的信息，靜態(tài)數(shù)據(jù)庫是權(quán)威專家邏輯推理信息，根據(jù)兩個數(shù)據(jù)庫的融合，能夠?qū)崿F(xiàn)對運行狀況的動態(tài)監(jiān)控。

在軟件開發(fā)中，權(quán)威專家手機軟件是根據(jù)混合邏輯推理的形式進行診斷，其主要包括線上診斷及線下診斷兩種方式，線上診斷方法是由實時動態(tài)時間處理剖析，從而實現(xiàn)對故障診斷，線下診斷方式就是運用人機交互界面，完成對故障診斷。在設(shè)備的設(shè)計里，硬件系統(tǒng)與系統(tǒng)軟件是系統(tǒng)不可或缺的一部分，二者一同進行全面的檢測與診斷。

3.3 整體框架設(shè)計方案

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，信息采集層主要是面向變電設(shè)備開展全面的信號收集工作，之后還要針對采集到的信息進行分析工作狀態(tài)、指標(biāo)、功能、外部環(huán)境條件、內(nèi)部條件等等。通訊層主要從事任務(wù)是將采集層上已采集到的信息通過開展安全性，快速地傳播到整個信息服務(wù)體系之中。也就是說，在CAN 總線上就需要將信息經(jīng)過檢測主IED，并傳送到相對應(yīng)的信息平臺管理系統(tǒng)當(dāng)中[2]。管理層方面包括信息平臺管理和系統(tǒng)故障診兩個方面。最關(guān)鍵的工作任務(wù)就是對數(shù)據(jù)進行處理并記錄，然后再加以修正。那樣才能夠在與信息結(jié)合的前提下，對變電設(shè)備常見故障做出更全面、準(zhǔn)確的檢測[3]。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備自動故障診斷與狀態(tài)分析的具體應(yīng)用

4.1 在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中獲得智能化能源管控平臺認知拓寬層構(gòu)架

感知層主要是利用認知技術(shù)實現(xiàn)對信號的收集和識別工作，然后再利用中短路線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對所收集信號的獲取和變換工作，各負責(zé)人在構(gòu)架的建設(shè)過程當(dāng)中還可以利用智能電能表、工作溫度監(jiān)測傳感器等，進一步提升感知層人員針對信息采集與生產(chǎn)調(diào)度方面的綜合素養(yǎng)。

4.2 在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中獲得智能化能源管控平臺傳輸層的構(gòu)架

信息傳送是傳輸層關(guān)鍵的工作任務(wù)，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，工作員根據(jù)傳輸層將數(shù)據(jù)信息從工業(yè)生產(chǎn)網(wǎng)轉(zhuǎn)到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，隨后檢測進行的信息就可以根據(jù)感應(yīng)器抵達數(shù)據(jù)信息監(jiān)測總站，可以實現(xiàn)這一遠程傳輸工作，在智能化能源管控平臺中運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在大范圍內(nèi)實現(xiàn)全國聯(lián)通。

4.3 在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中獲得智能化能源管控平臺業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層的構(gòu)架

分析員主要是利用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)層對收集、傳輸以后數(shù)據(jù)的進行處理、分類，例如可以對數(shù)據(jù)進行周期性的檢測，隨后乃至能夠進行對環(huán)境情況的監(jiān)測等，各負責(zé)人可以利用該層有效地向信息系統(tǒng)進行調(diào)度和管理，增強監(jiān)控能力。

4.4 系統(tǒng)和基本信息管理方法設(shè)計

工作人員必須在運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的過程當(dāng)中強化對系統(tǒng)功能模塊設(shè)計，在其中必須完成對客戶、管理決策與資源的監(jiān)管，基本信息管理方法則包含能源分組管理、信息管理方法、計量點管理方法、機器設(shè)備信息管理及收集項管理方法五個具體內(nèi)容。

4.5 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝管理與能源檢測設(shè)計

產(chǎn)品經(jīng)營制造工藝信息監(jiān)督是產(chǎn)品生產(chǎn)工藝管理方法主要內(nèi)容，與此同時，相關(guān)負責(zé)人在開展能源檢驗設(shè)計時必須實現(xiàn)用電網(wǎng)絡(luò)檢測的工作，此外，工作人員還要展開能源優(yōu)化管理、能源供用電體系等多方面設(shè)計方案。

4.6 變電設(shè)備故障診斷信息解決與結(jié)合

從信息類型剖析來看，變電設(shè)備產(chǎn)生故障的影響因素分成好幾種，主要包含了運作信息與歷史信息、預(yù)實驗信息等不同的種類。隨后也可以根據(jù)變電設(shè)備運作信息進行分辨故障確診，然后通過部署，完成信息的傳送。再根據(jù)預(yù)防性試驗信息開展實驗，提高過程的準(zhǔn)確性與可靠性。主要內(nèi)容是：性能參數(shù)與實驗檢測、維修、出廠檢驗、故障信息等。

4.7 結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在線展開設(shè)備故障診斷

變電設(shè)備在運行過程中往往具有極為復(fù)雜且不確定的內(nèi)容，因此在變電設(shè)備故障診斷過程中，有效應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時，也就需要重視設(shè)備挖掘流程方面的應(yīng)用，如此才能確保所獲得的設(shè)備信息數(shù)據(jù)能夠更具準(zhǔn)確性以及時效性。相關(guān)電力部門工作人員應(yīng)當(dāng)要清楚認識到變電設(shè)備的運行狀態(tài)，在其中有效收集基礎(chǔ)信息與設(shè)備缺陷信息。需要注意的一點問題是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的內(nèi)容之一主要是關(guān)聯(lián)規(guī)則，它所起到的作用主要是及時統(tǒng)計以及分析自身潛在規(guī)律，進而獲取到科學(xué)化的關(guān)聯(lián)規(guī)則流程。科學(xué)應(yīng)用關(guān)聯(lián)原則將會最大限度提升數(shù)據(jù)挖掘的準(zhǔn)確度，在整個數(shù)據(jù)挖掘流程當(dāng)中，都需要將其作為關(guān)鍵技術(shù)來看。除此之外，還需要進一步利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來刪減其中不確定數(shù)據(jù)資料，保存確定的數(shù)據(jù)資料，有效根據(jù)變電設(shè)備的特點與類型，制定合理有針對性的關(guān)聯(lián)規(guī)則，從而在探索變電設(shè)備故障流程的過程中，為有關(guān)設(shè)備診斷維修工作人員提供方便，以確保變電設(shè)備的故障診斷效果。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下開展的在線設(shè)備故障診斷工作，的確能夠起到較為重要的作用。

4.8 技術(shù)創(chuàng)新點

這類智能化診斷全面的技術(shù)創(chuàng)新點，主要表現(xiàn)在以下幾種方面：

1）給出了一種新式核心理念，能夠?qū)崿F(xiàn)多協(xié)議適配，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。此外，相互配合獲取多數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的方式，能完成對變電設(shè)備情況的全方位、詳細分析，在此方法的前提下，構(gòu)建故障指紋識別編號庫，為故障的診斷提供參考，給出了缺點診斷決策樹和算法基礎(chǔ)理論，能夠?qū)ψ冸娫O(shè)備情況開展數(shù)據(jù)分析，而且進行迅速故障診斷及其故障事先預(yù)警信息等工作。

2）打造了一種綜合型服務(wù)平臺，這類網(wǎng)站是在高電壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性的前提下構(gòu)建而成，同時也要參照機器設(shè)備故障特點，進而打造診斷綜合平臺，不但診斷作用比較完善，還能夠完成線上診斷，故障診斷的效率更高。同時配合使用故障診斷設(shè)備，該診斷設(shè)備具備模塊化設(shè)計的特點，并可以通電組裝，使故障診斷效率更高，完成了故障迅速診斷。

3）在聲表面波技術(shù)的前提下研制出配變溫度監(jiān)測技術(shù)和磁控的油量監(jiān)測方式，在開展油量與溫度監(jiān)測時，必須配合使用感應(yīng)器，采用嵌入式安裝的辦法，能夠?qū)崿F(xiàn)多種多樣參數(shù)信息的一體化監(jiān)測，能夠很大程度提升監(jiān)測效率，進行綜合在線監(jiān)測，人力巡查效率差等難題可以及時解決，提升了監(jiān)測的科學(xué)依據(jù)與穩(wěn)定性。

5 朗坤 LioS 設(shè)備健康管理軟件系統(tǒng)介紹

朗坤 LioS 設(shè)備健康管理軟件系統(tǒng)選用自動化技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)和集中化管理機制，對企業(yè)生產(chǎn)、輸氣和耗費階段推行集中化扁平化設(shè)計的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)字化管理，檢測企業(yè)電、水、天然氣、蒸氣及空氣壓縮等各種能源的耗費情況，利用大數(shù)據(jù)、發(fā)掘和變化趨勢。

5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5.2 運用場地

鋼材、石油化工、冶金工業(yè)、稀有金屬、開采、藥業(yè)、混凝土、煤炭、貨運物流、鐵路線、航天工業(yè)、木料、化工原料及其機械設(shè)備、家電產(chǎn)品、安全工器具生產(chǎn)制造等。

5.3 系統(tǒng)的功能

（1）實時監(jiān)控系統(tǒng)

對企業(yè)各定位點的能源應(yīng)用、警報等情況實時的監(jiān)測。便于企業(yè)客戶可以實時檢測每個位置的運行情況，與此同時能夠更加迅速合理的把握定位點的警報。

（2）變電器監(jiān)管

展現(xiàn)各變壓器的負荷情況，進而能夠為變電器配置情況開展合理的整體規(guī)劃。通過一些控制參數(shù)狀況下用電量效率的數(shù)據(jù)分析，找到較好運作模式。依據(jù)較好運作模式調(diào)節(jié)負荷，從而減少用電量料耗，使電磁能損害減少。

（3）用能統(tǒng)計分析

從能源應(yīng)用類型、檢測地區(qū)、生產(chǎn)工藝流程/工段時長、分項目等層面，選用曲線圖、餅狀圖、條形圖、積累圖、數(shù)字表的方式對企業(yè)用能統(tǒng)計分析、同期相比、同比剖析、工作實績剖析，折標(biāo)比照、單位產(chǎn)品能耗、企業(yè)年產(chǎn)值能耗統(tǒng)計分析，找到能源使用中的缺陷和不科學(xué)地區(qū)，進而調(diào)節(jié)能源分派對策，降低能源使用中的消耗。

（4）運行監(jiān)測

對系統(tǒng)區(qū)域、工段、機器設(shè)備資源耗費進行信息采集，監(jiān)測關(guān)鍵及設(shè)備生產(chǎn)過程運行狀況，包括溫度、環(huán)境濕度、總流率、運行壓力、速度等，同時實現(xiàn)變配電設(shè)備的運行監(jiān)測。可以直接從安全監(jiān)測平面設(shè)計圖瀏覽到所的管理能耗數(shù)據(jù)信息，適用按能源類型、生產(chǎn)車間、工段、時間等層面查看有關(guān)能源使用量。

（5）監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)

通過檢測裝置和生產(chǎn)設(shè)備，對網(wǎng)絡(luò)故障、信息異常、預(yù)算定額超過上限、工藝參數(shù)出現(xiàn)異常越限、設(shè)備異常等問題開展預(yù)警，提醒客戶注意并找好問題，并建立預(yù)警日志。

6 結(jié)束語

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)的變電器設(shè)備故障診斷實驗中，必須在模糊基礎(chǔ)理論的形式結(jié)合下，對變電器設(shè)備故障診斷開展高效的信息挖掘，來進一步提升變電器設(shè)備故障診斷的精確性與實用性。確保供電系統(tǒng)的安全性、平穩(wěn)運作。運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所提供的全方位的前兆信息內(nèi)容，降低診斷的不確定性，提升診斷的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。主要是針對部分常見故障開展診斷，相對來說缺乏全面性，尚需進一步深層次發(fā)展[4]。