基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè) 與故障診斷

王 成,劉先鋒

(江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江西 南昌 330038)

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,各種先進(jìn)技術(shù)的水平也處于不斷上升的趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為5G時(shí)代較為重要的先進(jìn)技術(shù)之一,其在各行各業(yè)中也逐漸有著極其重要的應(yīng)用。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)便是針對(duì)電氣設(shè)備管理和應(yīng)用而開發(fā)出來的一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),并根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)來判斷其是否存在故障問題,既能夠保證電氣設(shè)備的高效運(yùn)行,又能夠降低電氣設(shè)備故障造成的影響。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(Internet of Things,IoT)起源于傳媒領(lǐng)域,是信息科技產(chǎn)業(yè)的第三次革命。物聯(lián)網(wǎng)是通過信息交換,按約定的協(xié)議,將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接,物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能[1]。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指的是通過各種信息傳感器、射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位技術(shù)以及激光掃描器等各種先進(jìn)技術(shù)裝置對(duì)目標(biāo)物體行動(dòng)過程進(jìn)行相關(guān)信息數(shù)據(jù)采集的一種技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等的信息承載體,它讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò),隨著物聯(lián)網(wǎng)“萬物可連”時(shí)代的到來,可在物體與物體、物體與人之間進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過程的智能化感知、識(shí)別和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電氣設(shè)備管理中同樣也有著較為重要的應(yīng)用,通過物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),既能夠保證電氣設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量,又能夠降低電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性,對(duì)于電力相關(guān)行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的推動(dòng)作用。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 傳感技術(shù)

傳感技術(shù)是電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中的核心技術(shù),傳感技術(shù)的精準(zhǔn)度和監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性直接受到傳感設(shè)備精確度的影響。對(duì)于在線監(jiān)測(cè)技術(shù)來說,得出精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)非常關(guān)鍵,所以相應(yīng)的傳感技術(shù)必須在精確性上得到進(jìn)一步發(fā)展,傳感技術(shù)在這個(gè)過程中經(jīng)歷了多次更新和變革。通過對(duì)傳感技術(shù)進(jìn)行更新和優(yōu)化,使其獲取的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性更高,數(shù)據(jù)是在線監(jiān)測(cè)技術(shù)功能性得以發(fā)揮的重要標(biāo)準(zhǔn),通過觀察相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù),即可判斷該設(shè)備是否存在異常情況。科技的發(fā)展日新月異,相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)傳感技術(shù)的研究,提高其數(shù)據(jù)分析能力,進(jìn)一步提高檢測(cè)過程中獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,深化檢測(cè)技術(shù)的靈敏程度。目前階段,若想實(shí)現(xiàn)傳感技術(shù)的高靈敏度,需要投入更大的資產(chǎn)成本,并且具有高靈敏度的傳感器造價(jià)也比較高。因此,應(yīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行積極地創(chuàng)新,減少高靈敏度傳感器的造價(jià)成本,才能在最大化提高經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)傳感技術(shù)靈敏度的提高,確保傳感器能在運(yùn)行中對(duì)數(shù)據(jù)更好地收集與分析,為電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

2.2 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊[2]是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊之一,也是系統(tǒng)監(jiān)測(cè)作用發(fā)揮的根本所在。數(shù)據(jù)采集模塊主要是通過電光互感器、電子互感器、智能傳感器等傳感器來對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電壓、電流等相關(guān)狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面收集,而后再將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行目刂破脚_(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理,通過數(shù)據(jù)處理結(jié)果來判定現(xiàn)階段電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。數(shù)據(jù)采集模塊能夠直接關(guān)乎電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的判斷結(jié)果,如果數(shù)據(jù)采集模塊存在問題的話,那么所采集到的電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)信息與實(shí)際信息之間將會(huì)出現(xiàn)一定的差別,在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息分析的時(shí)候也無法保證分析結(jié)果的可靠性,最終可能會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)采集不夠精準(zhǔn)而導(dǎo)致判斷錯(cuò)誤的現(xiàn)象發(fā)生,從而對(duì)變壓機(jī)的正常運(yùn)行工作造成影響。因此需要定期做好數(shù)據(jù)采集模塊的檢測(cè)工作,這樣才能夠更好地保證數(shù)據(jù)采集結(jié)果的精準(zhǔn)性和可靠性,從而為電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)工作的順利開展奠定堅(jiān)實(shí)良好的基礎(chǔ)。圖1為基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)圖。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)架構(gòu)

2.3 中心控制平臺(tái)

中心控制平臺(tái)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的關(guān)鍵所在,工作人員不僅能夠通過中心控制平臺(tái)及時(shí)掌握電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),而且還能夠利用中心控制平臺(tái)來對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試,以此來保障電氣設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)中心控制平臺(tái)還能夠起到分析電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)的作用,當(dāng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集模塊將電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)全部采集完畢并傳輸?shù)街行目刂破脚_(tái)之后,中心控制平臺(tái)便能夠自動(dòng)將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并比對(duì)電氣設(shè)備以外正常運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù),從而給出最終的數(shù)據(jù)分析、比對(duì)結(jié)果,如果數(shù)據(jù)分析、比對(duì)結(jié)果存在異常的話,則意味著電氣設(shè)備存在運(yùn)行故障隱患,維修人員便需要立即停止電氣設(shè)備運(yùn)行,并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)維修,以此來避免電氣設(shè)備故障造成其他更為嚴(yán)重的影響。

2.4 云服務(wù)平臺(tái)

智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)與云服務(wù)平臺(tái)之間也有著較為緊密的聯(lián)系,云服務(wù)平臺(tái)主要是通過虛擬化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的,通過虛擬化技術(shù)來為云計(jì)算服務(wù)提供基礎(chǔ)架構(gòu)層面的支撐。中心控制平臺(tái)所接收到的電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)會(huì)全部存儲(chǔ)到云服務(wù)平臺(tái)中,通過云端服務(wù)器[3]來記錄電氣設(shè)備的運(yùn)行歷史,這樣所有的數(shù)據(jù)便能夠得到有效的保存。云服務(wù)平臺(tái)下電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷如圖2所示,當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障或者其他問題的時(shí)候,工作人員便能夠通過查詢電氣設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù),并根據(jù)電氣設(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的變動(dòng)情況來判斷其故障具體情況,同時(shí)也能夠?qū)㈦姎庠O(shè)備歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)作為證據(jù)來對(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人員進(jìn)行懲處,以此來提高電氣設(shè)備運(yùn)行管理力度,督促工作人員能夠在電氣設(shè)備后期運(yùn)行過程中更加認(rèn)真負(fù)責(zé)地進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理。

圖2 云服務(wù)平臺(tái)下電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷

2.5 設(shè)備管理模塊

整個(gè)電力系統(tǒng)中所涉及的電氣設(shè)備數(shù)量是非常多的,管理起來十分困難,利用智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)中的設(shè)備管理模塊便能夠快速地確定電氣設(shè)備的分布位置,而且電氣設(shè)備的各個(gè)方面應(yīng)用情況也能夠記錄到電氣設(shè)備管理檔案中,從電氣設(shè)備安裝到電氣設(shè)備報(bào)銷期間所有工作的開展均能夠通過設(shè)備管理模塊對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的把控。電氣設(shè)備內(nèi)部的組成零件也是較為復(fù)雜的,零件的維修更換等也均需要通過設(shè)備管理模塊來進(jìn)行實(shí)現(xiàn),同時(shí)在電氣設(shè)備應(yīng)用階段還需要定期進(jìn)行電氣設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、檢修工作,設(shè)備管理模塊則能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行具體的制定,并對(duì)每次電氣設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)過程中出現(xiàn)的問題和具體解決方法進(jìn)行記錄,以此來輔助電氣設(shè)備管理相關(guān)工作更加順利地開展,從而進(jìn)一步提高電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

2.6 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊

遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊則主要指的是對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控監(jiān)測(cè)的模塊[4],通過數(shù)據(jù)采集模塊能夠及時(shí)收集到電氣設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)參數(shù)等信息數(shù)據(jù),而遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊則能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控,電氣設(shè)備所處的運(yùn)行環(huán)境對(duì)于其運(yùn)行效果也有著較大的影響,通過遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊一方面能夠確保電氣設(shè)備處于安全運(yùn)行環(huán)境中,另一方面則能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備與其他電氣設(shè)備之間的連接進(jìn)行監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊主要由攝像頭等前端監(jiān)控電氣設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)組成,其所監(jiān)控到的畫面能夠直觀地展現(xiàn)到監(jiān)控中心大屏上,而且監(jiān)控中心大屏上還會(huì)將所監(jiān)測(cè)到的電氣設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)也展現(xiàn)出來,工作人員通過觀看監(jiān)控中心大屏便能夠及時(shí)對(duì)電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌握,而且在進(jìn)行電氣設(shè)備故障維修的時(shí)候,維修人員也能夠根據(jù)監(jiān)控錄像和電氣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)來分析故障問題所在,從而推動(dòng)電氣設(shè)備故障維修工作更加順利地開展。

2.7 外端連接模塊

外端連接模塊相當(dāng)于是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)中的應(yīng)用層,其他模塊的相互配合主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),而外端連接模塊則能夠?qū)㈦姎庠O(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌耐饨珉姎庠O(shè)備中。其中最為常用的外端連接電氣設(shè)備是手機(jī)APP、Web網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和客戶端等,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)具有自己的網(wǎng)站界面,用戶通過正確的賬號(hào)、密碼便能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)界面的登錄,而后便能夠根據(jù)自身的權(quán)限來對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。外端連接模塊使得查詢電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的方式增多,這將進(jìn)一步提升電氣設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)的效率,工作人員如若在進(jìn)行其他工作無法處于監(jiān)控中心大屏附近的時(shí)候,便能夠通過手機(jī)APP或者登錄系統(tǒng)界面等方式來隨時(shí)隨地地對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)應(yīng)用的重要性

3.1 及時(shí)排查出電氣設(shè)備存在的故障隱患問題

電氣設(shè)備作為電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要設(shè)備,如果出現(xiàn)故障問題的話,那么便可能會(huì)造成整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行故障,從而使得電力系統(tǒng)無法為用戶提供其所需求的電力能源,最終造成當(dāng)?shù)氐貐^(qū)整體經(jīng)濟(jì)的損傷。因此基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)在電力行業(yè)中的應(yīng)用便顯得極其重要,通過智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)收集,并通過分析電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的變化情況來判斷其是否存在安全故障隱患問題,如果電氣設(shè)備存在運(yùn)行故障隱患問題,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)就能夠?qū)⑵溥\(yùn)行情況全部反饋給中心控制平臺(tái),工作人員根據(jù)提示信息及時(shí)了解到電氣設(shè)備的故障隱患位置和故障原因,并針對(duì)具體情況對(duì)其進(jìn)行維修處理,避免電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)更加嚴(yán)重的故障,對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖3所示。

圖3 智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

3.2 延長(zhǎng)電氣設(shè)備的使用壽命

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于電力行業(yè)的發(fā)展有著極其重要的影響作用。電力行業(yè)內(nèi)的電氣設(shè)備數(shù)量、類型較多,管理起來較為困難,任何電氣設(shè)備問題都可能會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的影響,而通過智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)則能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)管理[5-6]。從電氣設(shè)備正常運(yùn)行開始,管理人員便能夠根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)其運(yùn)行信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)根據(jù)電氣設(shè)備產(chǎn)生的運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)其使用壽命進(jìn)行分析判斷,當(dāng)電氣設(shè)備存在故障隱患問題時(shí),該系統(tǒng)能夠提前進(jìn)行預(yù)警,維修人員根據(jù)系統(tǒng)預(yù)警信息對(duì)電氣設(shè)備故障隱患問題進(jìn)行排除,以此降低電氣設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障的可能性,從而有利于進(jìn)一步延長(zhǎng)電氣設(shè)備的使用壽命。同時(shí)當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部的零部件使用壽命達(dá)到上限時(shí),工作人員根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)反饋情況及時(shí)進(jìn)行更換,以此來達(dá)到確保電氣設(shè)備運(yùn)行安全的目的,進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行安全性[7-8]。

4 結(jié)語

綜上所述,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)能夠起到的應(yīng)用效果是極其重要的,通過基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電氣設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行過程中所生成的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、收集,能夠有效地根據(jù)電氣設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)變化情況來判斷出其運(yùn)行狀態(tài),如電氣設(shè)備存在故障隱患,其運(yùn)行數(shù)據(jù)將會(huì)出現(xiàn)較大的變動(dòng),這時(shí)工作人員便根據(jù)系統(tǒng)提供的信息對(duì)電氣設(shè)備的故障隱患問題進(jìn)行排除,來達(dá)到提前預(yù)防電氣設(shè)備運(yùn)行故障的目的,并以此來通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)電力行業(yè)快速的發(fā)展。