于 洋,張偉賀
(國(guó)網(wǎng)河南省電力公司三門峽市陜州供電公司,河南 三門峽 472000)
面向新型電力系統(tǒng)的變電運(yùn)維數(shù)字化應(yīng)用展望,是在當(dāng)前我國(guó)電力行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大背景下提出的。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中,變電運(yùn)維存在人工操作難以滿足系統(tǒng)復(fù)雜性和實(shí)時(shí)性要求,信息傳遞和數(shù)據(jù)分析效率低下等問(wèn)題。借助數(shù)字化技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化變電運(yùn)維,有助于提高電力系統(tǒng)運(yùn)維效率和保障電力供應(yīng)可靠性。深入研究并實(shí)施這一應(yīng)用,揭示其內(nèi)在規(guī)律,已成為當(dāng)前迫在眉睫的任務(wù)。我們將分析實(shí)施過(guò)程中的挑戰(zhàn),并提出可行的解決方案,旨在為電力行業(yè)相關(guān)人員提供有益參考,推動(dòng)我國(guó)新型電力系統(tǒng)穩(wěn)健發(fā)展和電力運(yùn)維水平提升。
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,新型電力系統(tǒng)以其高效、可靠、可持續(xù)等特點(diǎn)逐漸成為電力行業(yè)的發(fā)展方向。新型電力系統(tǒng)采用了更多的可再生能源、分布式能源和智能設(shè)備,使得電力系統(tǒng)的復(fù)雜性和規(guī)模不斷增加。在這樣的背景下,變電運(yùn)維成為保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電運(yùn)維是指對(duì)變電站進(jìn)行運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)和故障處理等工作,旨在保證電力系統(tǒng)的可靠供電。傳統(tǒng)的變電運(yùn)維方式主要依賴人工操作和經(jīng)驗(yàn)判斷,存在著效率低下、安全風(fēng)險(xiǎn)高和人力資源短缺等問(wèn)題。因此,面對(duì)新型電力系統(tǒng)的發(fā)展,需要引入數(shù)字化技術(shù)來(lái)改進(jìn)和優(yōu)化變電運(yùn)維。數(shù)字化技術(shù)在變電運(yùn)維中的應(yīng)用可以提供更高效、更準(zhǔn)確的運(yùn)維管理和故障診斷手段。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè),提前發(fā)現(xiàn)潛在故障并采取相應(yīng)的措施[1]。同時(shí),數(shù)字化技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)變電運(yùn)維與其他電力系統(tǒng)管理系統(tǒng)的集成,實(shí)現(xiàn)信息的共享和交互,提高運(yùn)維效率和協(xié)同性??傊?,面向新型電力系統(tǒng)的變電運(yùn)維數(shù)字化應(yīng)用具有重要的意義。它可以提高電力系統(tǒng)的運(yùn)維效率和安全性,降低運(yùn)維成本,促進(jìn)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
目前,數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)在變電運(yùn)維中得到廣泛應(yīng)用。以下是一些常見(jiàn)的數(shù)字化應(yīng)用案例。
(1)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與維護(hù)管理系統(tǒng)。運(yùn)行監(jiān)測(cè)與維護(hù)管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)變電設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析,可以提供設(shè)備狀態(tài)的可視化展示、故障診斷和預(yù)測(cè)功能。這使得運(yùn)維人員可以及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況,并能夠預(yù)測(cè)潛在的故障問(wèn)題,從而采取相應(yīng)的措施,維護(hù)設(shè)備的可靠運(yùn)行。
(2)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能終端設(shè)備。智能終端設(shè)備可以通過(guò)接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。運(yùn)維人員可以通過(guò)智能手機(jī)或平板電腦等設(shè)備,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)行遙控操作和故障處理。這大大提高了運(yùn)維人員的工作效率和靈活性。
(3)虛擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)。虛擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)利用現(xiàn)代化的模擬軟件,可以對(duì)變電站的運(yùn)行狀況進(jìn)行模擬和測(cè)試。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)和操作方式的模擬,可以評(píng)估和優(yōu)化設(shè)備的性能,并提供針對(duì)性的優(yōu)化措施。這使得運(yùn)維人員可以在實(shí)際操作之前,對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全面評(píng)估和測(cè)試。盡管數(shù)字化應(yīng)用在變電運(yùn)維中已經(jīng)取得了一定的成果,但仍然存在一些局限性和挑戰(zhàn)。首先,數(shù)字化應(yīng)用可能需要投入大量的資金和技術(shù)支持,特別是對(duì)于現(xiàn)有變電站的改造和升級(jí)。其次,數(shù)字化應(yīng)用可能需要運(yùn)維人員具備更多的技術(shù)和管理能力,以適應(yīng)新的工作方式和工作流程。此外,數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)也是數(shù)字化應(yīng)用面臨的一個(gè)重要問(wèn)題[2]。總體來(lái)說(shuō),數(shù)字化應(yīng)用在變電運(yùn)維中具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累,數(shù)字化應(yīng)用將會(huì)在變電運(yùn)維中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用,提高運(yùn)維效率和安全性,推動(dòng)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的融合應(yīng)用,變電運(yùn)維將逐漸實(shí)現(xiàn)智能化。智能化運(yùn)維系統(tǒng)可以通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和人工智能算法,提供更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和故障診斷能力,從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化維護(hù)和優(yōu)化。智能化運(yùn)維系統(tǒng)還可以通過(guò)安裝傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和性能參數(shù)。比如,安裝在變壓器上的溫度傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的溫度變化,一旦發(fā)現(xiàn)溫度異常升高,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)送警報(bào),通知運(yùn)維人員進(jìn)行檢修。這樣可以避免因溫度過(guò)高而導(dǎo)致的設(shè)備故障,保證設(shè)備的安全運(yùn)行。此外,智能化運(yùn)維系統(tǒng)還可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析和人工智能算法,對(duì)大量的運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,從而識(shí)別出設(shè)備潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)和優(yōu)化機(jī)會(huì)。舉例來(lái)說(shuō),系統(tǒng)可以將變壓器的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)與歷史溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,通過(guò)數(shù)據(jù)模式識(shí)別算法,預(yù)測(cè)出變壓器的壽命和可能的故障時(shí)間,提前采取維護(hù)措施,降低故障的發(fā)生率。另外,智能化運(yùn)維系統(tǒng)還可以利用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法,發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的潛在問(wèn)題。比如,通過(guò)對(duì)大量的運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中的異常行為或者特征,如電流波形的變化、電壓的波動(dòng)等,從而預(yù)測(cè)出設(shè)備的潛在故障。運(yùn)維人員可以根據(jù)這些預(yù)測(cè)結(jié)果,及時(shí)采取措施進(jìn)行維護(hù),避免故障的發(fā)生。
除此之外,智能化運(yùn)維系統(tǒng)還可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。例如,在發(fā)生故障時(shí),運(yùn)維人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),查看設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)和故障信息,遠(yuǎn)程切換設(shè)備工作模式或者進(jìn)行維修,避免了因人為干預(yù)造成的延誤和風(fēng)險(xiǎn)??傊?,隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展,變電運(yùn)維智能化將逐步實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和人工智能算法,智能化運(yùn)維系統(tǒng)能夠提供更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和故障診斷能力,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化維護(hù)和優(yōu)化,從而提高運(yùn)維效率,降低故障風(fēng)險(xiǎn),推動(dòng)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。
虛擬現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)是指利用虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)技術(shù),將真實(shí)世界和虛擬世界相結(jié)合,創(chuàng)建一個(gè)虛擬的工作場(chǎng)景,以模擬和測(cè)試設(shè)備的性能和安全性。一個(gè)典型的案例是在變電站的運(yùn)維中,通過(guò)虛擬現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)可以模擬各種復(fù)雜的場(chǎng)景,如設(shè)備故障、災(zāi)難事故等,以評(píng)估設(shè)備的性能和安全性。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備,運(yùn)維人員可以進(jìn)行虛擬的操作和測(cè)試,觀察設(shè)備的行為和響應(yīng),并及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題。例如,運(yùn)維人員可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備模擬一個(gè)設(shè)備故障的情景,觀察設(shè)備的響應(yīng)和動(dòng)作,判斷故障的類型和程度,從而能夠更準(zhǔn)確地進(jìn)行故障診斷和修復(fù)。此外,虛擬現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)還可以提供定制化的優(yōu)化方案。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行多個(gè)方面的模擬和測(cè)試,如電氣、熱力、機(jī)械等,從而找到設(shè)備運(yùn)行中的潛在問(wèn)題和優(yōu)化機(jī)會(huì)。舉例來(lái)說(shuō),在一個(gè)虛擬的變電站中,可以通過(guò)模擬不同的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和工作狀態(tài),分析設(shè)備的運(yùn)行特征和性能指標(biāo),進(jìn)而根據(jù)不同的需求和目標(biāo),設(shè)計(jì)出最優(yōu)的運(yùn)行策略和配置方案。虛擬現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)的應(yīng)用還包括培訓(xùn)和教育。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備,運(yùn)維人員可以進(jìn)行模擬的培訓(xùn)和教育,如模擬場(chǎng)景的操作、設(shè)備的維修和故障處理等。這樣可以提高培訓(xùn)的效果和質(zhì)量,幫助運(yùn)維人員更好地掌握設(shè)備的操作和維護(hù)技巧[3]??傊?,虛擬現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)在變電運(yùn)維中將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。通過(guò)更真實(shí)、更精確的模擬和測(cè)試,可以更好地評(píng)估設(shè)備的性能和安全性,并提供定制化的優(yōu)化方案。這將大大提高運(yùn)維效率和設(shè)備可靠性,為電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
在變電運(yùn)維中,大量的數(shù)據(jù)源涵蓋著各個(gè)方面,包括設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、維護(hù)記錄、環(huán)境參數(shù)等。傳統(tǒng)上,這些數(shù)據(jù)可能只是簡(jiǎn)單地被存檔或者進(jìn)行基本的統(tǒng)計(jì)分析。然而,大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用能夠使這些數(shù)據(jù)得到更全面、更深入的挖掘和分析。首先,通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的收集和存儲(chǔ),可以建立一個(gè)全面的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù),將各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一整合,形成數(shù)據(jù)湖或數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。這為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和挖掘提供了基礎(chǔ)。其次,通過(guò)數(shù)據(jù)分析技術(shù),可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的潛在問(wèn)題。例如,可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,識(shí)別出異常行為和潛在故障風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析,可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的變化,并采取相應(yīng)的措施,避免設(shè)備故障導(dǎo)致的不必要的停機(jī)和損失。此外,通過(guò)數(shù)據(jù)分析還可以優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行方案。通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行分析,可以找到不同運(yùn)行參數(shù)之間的相互影響和優(yōu)化關(guān)系,從而制定更有效的設(shè)備運(yùn)行策略。例如,通過(guò)對(duì)變壓器溫度和負(fù)載之間的數(shù)據(jù)關(guān)系進(jìn)行分析,可以優(yōu)化設(shè)備的負(fù)載率和運(yùn)行時(shí)長(zhǎng),延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命和可靠性。最后,通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的利用,可以提供更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)和決策支持。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)進(jìn)行分析,可以預(yù)測(cè)設(shè)備的未來(lái)狀態(tài)和可能的故障風(fēng)險(xiǎn),并提前采取相應(yīng)的維護(hù)措施。同時(shí),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的挖掘和分析,可以為運(yùn)維決策提供更全面、更準(zhǔn)確的支持,幫助制定合理的維護(hù)計(jì)劃和資源配置策略??傊ㄟ^(guò)對(duì)大量的運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題、優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行方案,并提供更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè)和決策支持。這將大大提高變電系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)維效率,為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。
云計(jì)算和邊緣計(jì)算技術(shù)的廣泛應(yīng)用將使數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)能力大幅提升。同時(shí),云平臺(tái)也為運(yùn)維人員提供了更高效的協(xié)同工作平臺(tái)。借助云平臺(tái),運(yùn)維人員可以方便地共享數(shù)據(jù)和信息,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作和知識(shí)共享,從而提高工作效率和工作質(zhì)量。首先,云計(jì)算技術(shù)提供了強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)能力。通過(guò)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端,運(yùn)維人員可以隨時(shí)隨地訪問(wèn)和處理數(shù)據(jù),不再受限于特定的物理位置。此外,云計(jì)算還可以根據(jù)實(shí)際需求提供彈性的計(jì)算和存儲(chǔ)資源,讓運(yùn)維人員能夠更好地處理大數(shù)據(jù)量和高并發(fā)的需求。其次,云平臺(tái)提供了協(xié)同工作和知識(shí)共享的功能。運(yùn)維人員可以將數(shù)據(jù)和信息上傳到云平臺(tái),與團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行實(shí)時(shí)共享和協(xié)作。無(wú)論團(tuán)隊(duì)成員身處何地,都能夠方便地共享和討論數(shù)據(jù),提高團(tuán)隊(duì)間的溝通效率和工作協(xié)同能力。同時(shí),云平臺(tái)還可以提供一些協(xié)同工具和功能,如實(shí)時(shí)聊天、共享屏幕等,進(jìn)一步加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的協(xié)作性。最后,云平臺(tái)還可以提供一些數(shù)據(jù)分析和可視化的功能,使運(yùn)維人員能夠更好地理解和利用數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,運(yùn)維人員可以從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、優(yōu)化方案,并做出更明智的決策。云平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)可視化工具還可以將復(fù)雜的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)為直觀的圖表和報(bào)告,使運(yùn)維人員更容易理解和傳達(dá)數(shù)據(jù)的含義??傊?,云計(jì)算和邊緣計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用將大大提高數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)能力,并為運(yùn)維人員提供了更高效的協(xié)同工作平臺(tái)。這將促進(jìn)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的合作和創(chuàng)新,為變電技術(shù)的發(fā)展提供更好的支持[4]。
數(shù)字化應(yīng)用在變電設(shè)備中的應(yīng)用可以大大提高其安全性和可靠性。通過(guò)使用數(shù)字化技術(shù),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),并及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問(wèn)題。數(shù)字化應(yīng)用還可以提供遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能,使得操作人員可以遠(yuǎn)程管理設(shè)備,減少了人工操作的風(fēng)險(xiǎn)。此外,數(shù)字化應(yīng)用還可以通過(guò)數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)模型來(lái)預(yù)測(cè)設(shè)備故障,從而提前采取措施進(jìn)行維護(hù)和修復(fù),避免了設(shè)備故障對(duì)電網(wǎng)的影響。提高了變電設(shè)備的安全性,減少了事故風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析,可以快速捕捉變電設(shè)備中潛在的故障風(fēng)險(xiǎn),并及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防和維修。首先,數(shù)字化應(yīng)用可以通過(guò)監(jiān)測(cè)和收集設(shè)備的工作狀態(tài)和性能數(shù)據(jù),對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的挖掘和分析,可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的潛在故障跡象,如溫度升高、工作參數(shù)異常等。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析的方法可以及早發(fā)現(xiàn)故障風(fēng)險(xiǎn),并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防修理,從而避免故障的發(fā)生。其次,數(shù)字化應(yīng)用可以提供更精確的故障定位和診斷。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),數(shù)字化應(yīng)用可以通過(guò)分析數(shù)據(jù),精確定位故障的位置和原因。基于此,維修人員可以有針對(duì)性地進(jìn)行維修,節(jié)約時(shí)間和成本,并提高設(shè)備的可靠性。此外,數(shù)字化應(yīng)用還可以記錄和分析不同設(shè)備的故障數(shù)據(jù),以便更好地預(yù)測(cè)和預(yù)防未來(lái)的故障。最后,數(shù)字化應(yīng)用可以幫助優(yōu)化設(shè)備的維護(hù)計(jì)劃和周期。通過(guò)分析設(shè)備的使用情況和性能數(shù)據(jù),可以制定更合理和高效的維護(hù)計(jì)劃,減少不必要的維護(hù)和檢修頻率,降低維護(hù)成本,延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命??傊?,這些功能的應(yīng)用將大大提高變電設(shè)備的安全性和可靠性,減少故障和事故的發(fā)生,為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供更強(qiáng)有力的保障[5]。
綜上所述,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,變電運(yùn)維數(shù)字化應(yīng)用展望廣闊。智能化運(yùn)維、虛擬現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)維管理、云邊計(jì)算的應(yīng)用和安全性提升將成為發(fā)展方向。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和人工智能算法,實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化維護(hù)和優(yōu)化。虛擬現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)評(píng)估設(shè)備性能和提供優(yōu)化方案。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)維管理利用大數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)問(wèn)題等。數(shù)字化應(yīng)用提高設(shè)備安全性和可靠性,能夠?qū)崿F(xiàn)早期故障預(yù)防和維修。這些應(yīng)用將推動(dòng)電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。