基于物聯網技術的電力設備狀態檢測研究

梁一飛 朱泳霖

摘 要：隨著我國物聯網技術的不斷推廣，物聯網與智能電網融合發展成為新的課題。基于物聯網技術開展電力設備狀態檢測，提升狀態檢測水平具有較高的研究價值。為探究基于物聯網技術的電力設備狀態檢測方法，本文結合工作實踐，對物聯網技術的基本含義進行分析，對電氣設備狀態檢修的技術規定進行細致研究，制定基于物聯網技術的電力設備狀態檢修策略和方法。

關鍵詞：智能電網;物聯網;電力設備;狀態檢測

引言

電力生產的安全、穩定、高效運行關乎國計民生，對電力工業的持續健康發展具有重大意義，也是整個行業常抓不懈的根本任務。電力設備狀態檢測是電力公司日常的重點工作，為保證電力設備的正常運行，需要指定嚴格的巡檢計劃，分派人員對變電站、輸電線路進行巡視，以便及時發現隱患和故障，并把設備的運行情況以及缺陷信息進行匯總和定期的分析統計，人員工作強度大、工作任務重。在電力設備狀態監測方面，應用較早和較普遍的地區主要是北美和歐洲，起始于20世紀60年代至70年代，到20世紀80年代至90年代，隨著傳感器、計算機等技術的發展和應用，電力設備的狀態監測和故障診斷技術才得到迅速發展。我國電力系統設備狀態監測科研工作也始于20世紀70年代，起步并不晚。但由于當時技術不完善，測量結果分散性大，加上操作復雜和誤報等原因，使該技術沒有得到大力推廣。隨著大容量、高電壓等級電氣設備的迅速增加，一些設備的故障率偏高，使狀態監測和故障診斷技術的開發更加迫切。近十年來，國內已經研制成功很多傳感器和監測裝置，也取得了較好的成果。國外企業電力設備在線監測傳感技術、監測裝置的集成性等方面要優于國內，但都是離散的、單一的針對單個設備進行監測研究。設備巡檢過程中產生了大量視頻圖像數據，巡檢人員能夠通過視頻圖像了解現場情況、設備運行情況等，從而為日常工作、應急處理、事故分析等工作提供直觀的輔助決策依據。但是，隨著圖像處理技術的不斷深入研究，設備狀態巡檢業務應用對圖像的智能化程度、可靠性、可用性等需求提出了更高的要求。本文針對這些問題，提出了基于深度學習的電力設備狀態檢測方案。

1物聯網技術的基本含義

物聯網技術是在互聯網技術基礎上實現物與物的連接技術，利用互聯網技術信息通訊的優勢，促進物與物之間的有效聯系，也就是說物與物之間的消息連通和智能定位都是通過信息資源的有效交互而實現的，物聯網技術將信息技術和互聯網技術作為技術發展的根本，在管理、定位、跟蹤以及數據資源共享等方面實現了智能化，目前物聯網技術被廣泛的應用在了各個企業單位中。可以說物聯網技術是信息時代發展背景下的一個產物，在定位系統、激光掃描以及紅外感應器等傳輸設備中物聯網技術應用較為成熟，從我國社會經濟發展的角度上看，物聯網技術的出現與應用能夠在一定程度上促進我國社會經濟水平的提高。物聯網技術在輸變電設備管理的應用中主要的功能就是信息數據的處理功能、信息數據的傳輸功能以及自身的感知功能。

2電力電氣設備狀態檢修的技術規定

對于電力電氣設備來說，開展狀態維修工作之前，首先應該合理分析和判斷電力電氣設備運行的狀態情況，其中包含了判斷電力電氣設備當前的運行狀態、存在產生故障的可能性與否、相應故障參量的變化率數值、預測故障未來的發展勢態方法等不同方面的內容。結合以電力電氣設備為對象進行的狀態監測、診斷以及分析結果可知，進行電力電氣設備狀態檢修的技術涵蓋了狀態監測、狀態評估以及狀態預測等不同類型的技術。（1）電力電氣設備狀態的監測技術。對于電力電氣設備狀態監測技術而言，主要以對電力電氣設備的診斷為宗旨，結合電力電氣設備具體的故障情況，科學運用合理的方式與設備對相關電力電氣設備的運行狀態加以監測，同時系統分析相關干擾信息，對于那些可以體現出電氣電力設備運行狀態的信息應該予以重視。實際上，監測相關電氣電力設備運行狀態，旨在借助對電力設備運行是否正常情況的檢測方式，及時分辨出其中顯現出來的問題和不足，然后科學預測需要檢修的時間，盡可能保護相關電氣電力設備，降低損壞率。一般處于運行電壓之下所測定的特征量相較于預防試驗進行加電壓之下的相同特征參數的準確度更高，能夠體現出電力設備具體的運行情況，由此使得電氣電力設備狀態監測技術得到推廣和運用。電力系統進行狀態監測的目標以電廠、電氣設備為主，如常見的發電機、變壓器、斷路器及電纜等設施。電氣設備的狀態監測涵蓋以下流程：①準確采集相關數據信息;②科學分析與提取相關數據的特征信息;③電氣設備的狀態評測與故障診斷分析。（2）電力電氣設備狀態的預測技術。在電力電氣設備狀態預測技術中，包括回歸分析、時間序列、灰色預測、模糊預測以及人工神經網絡等不同的預測方法。（3）電力電氣設備狀態的評估技術。進行電力電氣設備狀態檢修的時候，主要結合電氣設備具體的狀態情況，依靠預測電氣設備狀態發展勢態的方式，可以增強電氣設備運行的穩定與安全性。通過將電氣設備的運行狀況當作依據，運用科學的方法完成評估電氣設備運行狀態的任務，并獲得良好的評估效果。

3電力設備的狀態檢測

3.1發電機與變壓器的檢測

發電機是電力系統重最重要的設備之一，通常對于目前我國電力系統而言，發電機設備結構比較封閉，傳統的檢測一般是采用時間周期的模式，而在智能電網建設背景下，可采用紅外成像技術、超聲傳感器等對其運行狀態進行實時檢測。借助紅外成像與超聲傳感，能夠使發電機內部可視化，進而提升其在線實時檢測的質量。此外，考慮到發電機設備的機械原理，還可借助超聲波傳感器監測其轉子與定子之間空氣氣隙的參數值，或者在設備上加裝速度傳感器，對其工作中的振動信息進行采集，進而實現狀態檢測。對變壓器的狀態檢測，可將其負載量、溫度、聲音、油位等指標參數進行監測，及時發現問題及時解決。變壓器在運行過程中，其產生的局部放電、局部過熱現象，一般是通過油來散熱的，絕緣油在工作中會受熱分解，產生諸如CO、H2、C2H2等氣體或碳氫化合物，然后從絕緣油中抽出氣體進行色譜分析，檢測出各種氣體含量，對比標準參數值，從而獲知變壓器運行狀態。除此之外，還可借助振動傳感器對變壓器繞組變形進行實施檢測，借助電流傳感器對變壓器鐵芯進行檢測。不僅如此，還可采用電氣法與超聲波法，對變壓器運行中的放電故障進行實時檢測，在實踐中可多設置幾個探頭同時工作，這樣能夠有效提升檢測效果。

3.2二次回路檢測

隨著智能電網的快速發展，電網中的保護裝置已經呈現出微機化、智能化的發展趨勢，而二次回路有多個繼電器組成，且在電路中繼電器的點非常多且分散，這對繼電器的狀態檢測提出了難題。不僅如此，大量使用的微電子元器件、集成電路等，對二次設備帶來明顯的電磁干擾。結合實踐來看，對二次回路狀態的檢測，主要是針對其故障點的確定問題，一般采用注入法，在二次回路中注入特定頻率的電流，然后通過實時監控來發現故障點，從而有效地確定二次設備的故障點，并進行快速修復。

結語

綜上所述，在智能電網建設中，物聯網技術的引入大大提升了電網在線檢測的水平，相對于傳統離線監測技術，在線檢測更加智能化、實時化，不受周期性限制，而且其對電力設備的分析也更加自動化和智能化，能夠提高狀態檢測的效率與可靠性。在物聯網技術下，電力設備檢測充分發揮了物聯網技術的優勢，有大量傳感器組成感知層，然后通過網絡層的數據溝通，在檢測系統中心完成數據分析與反饋，實現對電力設備的狀態檢測。

參考文獻

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