魏家鳴

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司無錫供電分公司 江蘇 無錫 214000

引言

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性對于社會的正常運行至關重要，變電站作為電力系統(tǒng)的關鍵節(jié)點，其正常運行和維護對于電力供應的連續(xù)性至關重要。傳統(tǒng)的變電運維通常需要大量的人力和時間，存在效率低下﹑安全隱患等問題。隨著智能化技術的快速發(fā)展，如物聯(lián)網(wǎng)﹑大數(shù)據(jù)分析和人工智能，變電運維領域也迎來了革命性的變革。

1 智能化技術在變電運維中的應用路徑

1.1 監(jiān)測與診斷

智能化技術在變電運維中的應用，特別是在監(jiān)測與診斷方面，極大地提升了運維效率和可靠性。通過傳感器﹑數(shù)據(jù)采集裝置和智能分析系統(tǒng)的結(jié)合，可以實時獲取變電站的各種參數(shù)和狀態(tài)信息，并進行自動化分析與診斷[1]。首先，智能化監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測變電站的電流﹑電壓﹑溫度﹑濕度等關鍵參數(shù)。這些數(shù)據(jù)可以通過傳感器進行采集，并通過網(wǎng)絡傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控中心或云平臺，實現(xiàn)對變電站運行狀態(tài)的全面監(jiān)測。通過對這些實時數(shù)據(jù)的分析比對，可以及時發(fā)現(xiàn)異常情況和潛在故障，為運維人員提供準確的預警信息。其次，智能化技術還可以進行故障診斷與分析。通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合專業(yè)的故障診斷算法，可以準確判斷設備的健康狀態(tài)和潛在問題。當系統(tǒng)檢測到異常情況時，智能化系統(tǒng)可以自動診斷故障原因，并根據(jù)預設的規(guī)則和經(jīng)驗進行相應的處理建議。這樣可以極大地縮短故障排除時間，提高故障處理的準確性和效率。此外，智能化監(jiān)測與診斷系統(tǒng)還可以利用機器學習和人工智能技術，不斷學習和優(yōu)化自身的診斷能力。通過與大量的歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗進行比對和學習，系統(tǒng)可以不斷提升準確度和穩(wěn)定性，并逐漸形成更加精準的故障判斷和處理策略。

1.2 預測性維護

預測性維護是指通過數(shù)據(jù)分析和模型建立，對設備進行實時監(jiān)測和預測，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，預測設備的壽命，制定適宜的維護計劃和維修方案，從而減少電力系統(tǒng)的停機時間和維修成本，并提高電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。預測性維護的核心是先進的機器學習和數(shù)據(jù)分析技術。智能化監(jiān)測系統(tǒng)可以通過傳感器﹑數(shù)據(jù)采集裝置等設備不斷收集大量的設備運行數(shù)據(jù)，并通過機器學習與數(shù)據(jù)挖掘技術對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析。通過分析設備的工作狀態(tài)﹑溫度﹑電流﹑電壓﹑電阻﹑震動等多個參數(shù)，可以預測設備的剩余壽命，及時預警潛在故障，并優(yōu)化維修方案和計劃。預測性維護還可以將這些預測結(jié)果應用于維護和保養(yǎng)計劃的制定，根據(jù)設備壽命的預測結(jié)果，制定出最佳的維護計劃和維修方案，以此來減少線路和設備的停機時間和維修成本。

1.3 遠程操作與控制

通過遠程操作與控制系統(tǒng)，運維人員可以實時監(jiān)控和控制變電站的運行狀態(tài)，無須親臨現(xiàn)場，從而提高了工作效率﹑降低了操作風險，并節(jié)約了時間和資源。遠程操作與控制系統(tǒng)基于網(wǎng)絡和通信技術，將變電站的各種設備和系統(tǒng)連接到中央監(jiān)控中心或運維人員的終端設備上。運維人員可以通過終端設備，遠程查看變電站的實時數(shù)據(jù)﹑狀態(tài)和報警信息。同時，他們可以進行實時控制操作，如開關的合閘和分閘﹑設備的調(diào)試和參數(shù)設置等。遠程操作與控制系統(tǒng)還可以與其他智能化技術相結(jié)合，實現(xiàn)更高級的功能。例如，結(jié)合智能分析系統(tǒng)，可以對變電設備的運行狀態(tài)進行自動化分析和診斷；結(jié)合人工智能技術，可以進行故障預測和優(yōu)化運行策略。這些功能的實現(xiàn)，使得遠程操作與控制系統(tǒng)不僅能夠進行遠程監(jiān)控和操作，還可以提供更加智能化的支持和決策。

1.4 安全管理

變電站作為電力系統(tǒng)的核心設施，其穩(wěn)定運行和安全性對整個電力系統(tǒng)都至關重要。智能化技術在安全管理方面的應用為變電運維帶來了許多改進和創(chuàng)新。首先，智能化技術可以實現(xiàn)對變電站的實時監(jiān)測和預警。通過布置傳感器和監(jiān)測設備，可以對變電設備的狀態(tài)﹑溫度﹑濕度﹑振動等參數(shù)進行實時監(jiān)測，及時掌握設備的運行情況[2]。當設備發(fā)生異?；蚬收蠒r，系統(tǒng)能夠自動發(fā)出警報并通知運維人員，使他們能夠及時采取措施，避免事故的發(fā)生或擴大。其次，智能化技術可以提供智能安全分析和診斷功能。借助機器學習和數(shù)據(jù)分析技術，可以對大量的運行數(shù)據(jù)進行處理和分析，識別潛在的安全隱患和風險，并提供相應的預測和診斷。這使得運維人員能夠更好地了解設備的健康狀況，制定科學合理的維護計劃和修復措施，提高變電站的安全性和可靠性。 此外，智能化技術還可以應用于視頻監(jiān)控和安全管理系統(tǒng)。通過設置高清攝像頭和智能分析算法，可以實現(xiàn)對變電站周邊環(huán)境的監(jiān)控﹑入侵檢測和異常行為識別。同時，系統(tǒng)還可以與警報系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)等集成，實現(xiàn)多層次的安全防護和管理。

2 變電運維中智能化技術的應用優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

2.1 優(yōu)勢

在變電運維中，智能化技術的應用帶來了多方面的優(yōu)勢，具體如下：第一，提高效率。智能化技術可以自動化和優(yōu)化運維過程，減少人力和時間成本。例如，利用自動監(jiān)測﹑故障診斷和維護計劃優(yōu)化等功能，可以快速捕捉異常和故障，并提供針對性的解決方案，減少了人工巡檢和煩瑣的手動操作，從而提高了運維效率。第二，提高可靠性。智能化技術通過實時監(jiān)測和預警功能，可以更早地發(fā)現(xiàn)設備狀態(tài)的異常和潛在的故障風險，及時采取相應措施，避免事故的發(fā)生或擴大。這有助于提高變電站的可靠性和穩(wěn)定性，保障電力系統(tǒng)的正常運行。第三，數(shù)據(jù)驅(qū)動決策。智能化技術能夠收集﹑處理和分析大量的數(shù)據(jù)，為運維決策提供科學依據(jù)。通過對歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的分析，可以識別出設備的運行趨勢和故障模式，為制定合理的維護計劃﹑優(yōu)化運行策略和設備更新提供決策支持。第四，遠程操作。智能化技術實現(xiàn)了遠程操作與控制，使運維人員可以在不親臨現(xiàn)場的情況下，通過網(wǎng)絡和通信系統(tǒng)遠程監(jiān)控﹑操作和控制變電設備。這大大提高了工作效率，減少了操作風險，并節(jié)約了時間和資源。這些優(yōu)勢為變電站的管理和維護提供了更高效﹑更可靠的解決方案，推動了電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 挑戰(zhàn)

在變電運維中，智能化技術的應用不僅具有優(yōu)勢，也面臨一些挑戰(zhàn)，具體如下：一是安全性問題，智能化技術的應用涉及大量的數(shù)據(jù)收集﹑傳輸和存儲，其中包括敏感信息和關鍵設備操作數(shù)據(jù)。確保這些數(shù)據(jù)的安全性和保密性是一個重要挑戰(zhàn)。二是技術成本問題，智能化技術的應用需要投入相應的硬件設備﹑傳感器﹑監(jiān)測系統(tǒng)﹑數(shù)據(jù)分析平臺等，并進行系統(tǒng)集成和優(yōu)化，這些技術成本可能對一些中小型企業(yè)或地區(qū)的運維機構來說是一項負擔。三是人員培訓問題，智能化技術的應用需要運維人員具備相關的技術知識和技能，包括數(shù)據(jù)分析﹑系統(tǒng)操作﹑網(wǎng)絡安全等方面。四是隱私問題，智能化技術應用中涉及大量的數(shù)據(jù)收集和處理，包括運行數(shù)據(jù)﹑設備狀態(tài)數(shù)據(jù)等。在數(shù)據(jù)的采集﹑存儲和分析過程中，需要確保用戶隱私的保護。

3 變電運維中智能化技術應用的未來發(fā)展趨勢

3.1 更高級的自主性

隨著人工智能和自動化技術的不斷發(fā)展，智能化系統(tǒng)將具備更強大的自主決策和處理能力，減少對人工干預的依賴。智能化技術將進一步融合傳感器﹑物聯(lián)網(wǎng)﹑大數(shù)據(jù)分析和機器學習等技術，實現(xiàn)變電設備的智能監(jiān)測﹑故障預測和自動修復。系統(tǒng)能夠基于實時數(shù)據(jù)和歷史經(jīng)驗，快速識別潛在的故障風險，并提前采取相應措施，從而減少故障的發(fā)生和影響。同時，智能化系統(tǒng)還將具備更高級的分析和優(yōu)化功能。通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習算法，系統(tǒng)可以學習和識別不同設備的特征和運行模式，為運維決策提供更精準的建議和預測。運維人員可以基于這些智能化系統(tǒng)的分析結(jié)果，制定更合理的維護計劃﹑優(yōu)化操作策略和設備更新方案。此外，智能化技術應用還可能涉及虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）等技術[3]。通過虛擬化和遠程操作技術，運維人員可以通過虛擬環(huán)境進行設備巡檢﹑模擬維修等操作，提高工作效率和安全性。

3.2 邊緣計算

傳統(tǒng)的中央化計算模式面臨著網(wǎng)絡延遲﹑帶寬消耗和數(shù)據(jù)安全性等挑戰(zhàn)，而邊緣計算則通過將計算和數(shù)據(jù)處理推向離設備更近的邊緣節(jié)點，能夠快速響應和處理實時數(shù)據(jù)。在變電運維中，大量的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)需要進行處理和分析，如設備運行狀態(tài)﹑電力負荷﹑電網(wǎng)波動等。邊緣計算可以將這些數(shù)據(jù)在離設備更近的邊緣節(jié)點上進行實時處理，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，并提供更快速的實時決策[4]。邊緣計算還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的本地處理和存儲，減輕對云平臺的依賴。這對于變電運維來說非常重要，特別是在網(wǎng)絡不穩(wěn)定或離線環(huán)境下，仍然能夠進行數(shù)據(jù)處理和決策，保證了系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性。此外，邊緣計算還能夠降低對帶寬資源的需求，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀尽Ｔ谧冸娬痉植紡V泛﹑數(shù)量眾多的情況下，邊緣計算的應用可以大幅減少數(shù)據(jù)傳輸量，提高網(wǎng)絡效率并降低運維成本。

3.3 區(qū)塊鏈技術

區(qū)塊鏈技術是目前最具有影響力和潛力的新型去中心化技術，其去中心化﹑可信和安全的特性非常適合應用于變電運維中。在變電運維中，區(qū)塊鏈技術可以應用于多個方面，如能源交易﹑設備管理和數(shù)據(jù)共享等。例如，通過基于區(qū)塊鏈的能源交易平臺，可以實現(xiàn)能源的去中心化交易和管理，使得能源的流通更加高效和透明；通過區(qū)塊鏈技術對設備進行數(shù)字化管理，能夠提高設備的追溯能力和管理效率，并從根本上保障設備的安全性和穩(wěn)定性；通過數(shù)據(jù)共享平臺，區(qū)塊鏈技術可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的去中心化存儲和管理，保證數(shù)據(jù)的真實性和安全性，促進數(shù)據(jù)共享和合作。此外，區(qū)塊鏈技術還可以幫助解決電力市場中的諸多問題，如電力質(zhì)量和能源消耗等。通過建立基于區(qū)塊鏈的電力市場和數(shù)據(jù)交換平臺，可以讓供求雙方更加公平﹑透明地進行交易，并實現(xiàn)市場的高效運作和資源優(yōu)化。

3.4 更多的可再生能源整合

未來，變電運維中智能化技術應用的一個重要發(fā)展趨勢是更多的可再生能源整合。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的關注增加，可再生能源如太陽能和風能等將在電力系統(tǒng)中扮演更重要的角色。智能化技術可以在可再生能源整合中發(fā)揮關鍵作用。首先，通過智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)，可以實時監(jiān)測并管理可再生能源的產(chǎn)出和消耗情況，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運行。這些系統(tǒng)可以利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，預測可再生能源的波動性和間斷性，并根據(jù)需求進行靈活調(diào)度。其次，智能化技術可以幫助優(yōu)化可再生能源的利用效率。通過智能能源管理系統(tǒng)，可以將可再生能源與傳統(tǒng)能源進行整合和協(xié)調(diào)，實現(xiàn)更高效的能源轉(zhuǎn)換和利用。智能化技術可以提供實時的能源優(yōu)化算法，根據(jù)電力需求和可再生能源的實際產(chǎn)出情況，進行能源供應的動態(tài)調(diào)整，最大限度地提高可再生能源的利用率。此外，智能化技術還可以提供更智能的電網(wǎng)管理和控制策略。通過智能配電系統(tǒng)和智能傳感器網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)對可再生能源發(fā)電設備和變電站的遠程監(jiān)控和管理。這些系統(tǒng)可以收集實時數(shù)據(jù)，并利用人工智能算法進行故障診斷和預測，及時采取措施維護設備的健康狀態(tài)。通過智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)﹑智能能源管理系統(tǒng)以及智能配電系統(tǒng)等技術的應用，可以實現(xiàn)可再生能源的高效利用和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，推動可再生能源在電力系統(tǒng)中的更廣泛應用。

4 結(jié)束語

智能化技術在變電運維中的應用具有巨大的潛力，可以提高效率﹑可靠性和安全性。然而，應用智能化技術也面臨著挑戰(zhàn)，需要仔細考慮安全性﹑成本和隱私問題。未來，隨著技術的不斷發(fā)展，智能化技術將繼續(xù)為電力系統(tǒng)的運維帶來創(chuàng)新和改進，為電力供應的可靠性和可持續(xù)性做出貢獻。