输变电设备智能化关键技术及发展趋势分析赵亚鹏

输变电设备智能化关键技术及发展趋势分析赵亚鹏

(中国电力工程有限公司北京100048)

摘要:在电网建设中输变电设备是非常重要的构成部分,因此,输变电设备的质量与运行状况直接影响着电网电能的输送安全,一旦出现问题就会有造成重大安全事故的风险。尤其是目前由于人们生活水平的不断提高,对电能的需求也不断提高,因此也对输变电设备的质量提出了更高要求。但目前,输变电设备的发展还不能完全满足让人们日益增长的需求,因此,由于元件故障,大面积停电事件屡见不鲜,尤其是由于物联网与云计算在我国的发展仍属于起步阶段,因此本文将对物联网架构进行分析,并对其在输变电设备中的应用进行相应的技术分析。

关键词:输变电设备;智能化关键技术;问题与对策

引言

保护好输变电设备对于电网平稳运转具有非常重要的价值。对设备状态进行高效、准确的评估从而来诊断和预防,可有效提高其平稳性,还可以提高该系统达到智能运转方面。诊断内容重点就是对其设备工作的状态实现故障源的定位,这是极较强综合性能的科学。在实际的诊断中,工作人员需要检查设备运行情况,根据反馈的数据来诊断发生故障源的位置。但由于这个系统中又错综复杂的设备,所以工作人员可能会耗尽特别多精力以及时间进行排查,这会致使电网的平稳运转无形中会受到一些阻碍。因此,本文将以物联网与云计算在输变电设备智能化关键技术中的应用进行研究。

1物联网技术应用

(1)应用层主要借助应用服务器、信息中心等全景化数据平台,为输变电设备全过程状态监测与管理提供支持;该平台主要由交换机、路由器等组成,而平台内通信主要由通信总线提供支持;与感知层等的网络间通信主要利用前置关口设备,实现通信协议的转换,继而达到数据传送、接收、识别的目的。(2)感知层主要涉及变电站、输电线路、设备数据传感网络、电力运行、运维数据系统、气象灾害数据等,因而该层信息种类过多,来源也较复杂,还需重点加强繁杂通信流的控制,做好通信网络间的协调等工作。(3)网络层主要负责感知层、应用层平台间的通信连接,因而需着重解决多协议接口、远程通信传送等问题;借助于前置设备,实现各传感网络间通信协议的变更与转换,而远程通信传送可借助光纤网络实现。

2大数据挖掘技术

从输变电设备工作状态的信息角度来看,其信息包含的信息相对较复杂,不够准确、在使用该技术的时,主要研究该挖掘流程的使用过程,确保收集的数据要真实有效。首先,有关的工作者要认真了解输变电设备运行时的状态,才能够保证及时收集对数据信息,其中包含设备了的基础性信息、记录的以往信息以及不完善的信息等。关联法则仅仅只是挖掘中的一部分而已,需要将主要精力放在对获得信息中的规律快速梳理和研讨,以便于获得有关的流程。将这种法则灵活运用在检测和维修该设备容易出现毛病的地方,可以更加准确的利用此技术进行检测维修、使用关联法则进行收集输配电设备的相关数据,对设备的原始信息以及实地采集到的信息先进行简单的粗加工处理、通过大数据挖掘技术从复杂繁多的信息材料中删除不可靠性,将可靠性信息材料收集下来、然后通过输配电设备的数据类型以及特点的预警来制定有关的关联法则。通过关联法则探索故障流程,并将流程用简单的文字叙,确保技术员能够看懂它、在进行设备监测系统运行期间,工作人员要整理关联法则和评定工作,以此来建立诊断故障时发现问题的记录,方便日后能够及时有效地发现问题并及时处理。

3射频识别技术

输变电设备在大多数电网公司中主要负责设备台帐、参数及设备检修及运营的管理,其中MIS系统用于设备台账的管理;设备参数通常采用设备设置中的固定参数;设备检修和运行通常采用定时检修和状态检修机制。但目前,大多数厂商的检测装置无法实现对统一数据的管理及共享,因此需要应用物联网射频技术实际解决这类问题。其工作的基本原理是:当标签进入磁场后,阅读器发出的射频信息被接收并通过感应电流中的能量接受到存储在芯片中的信息,经过地区解码后将解码信息进一步传递到中央信息系统进行进一步的信息处理。另外,除了特定的阅读器能够感应固定距离中的电子标签信息,移动式阅读器也可实现物联网的接入,通过移动电子商务平台解读标签代码,实现信息的快速精准查找。

4防雷安全技术

防雷技术在输变电工程中的应用尤为重要,防雷技术的运用具有一定的复杂性,要求相关操作人员从多个角度出发对设备的防雷能力进行综合考量。首先技术人员应积极加强输变电设备的耐雷水平,可选取具有一定避雷能力的输变电设备以满足耐雷水平的相关要求,对感应电压进行耦合处理与分流处理,尽力将杆塔的接地电阻控制在10欧姆以下,增强杆塔的耐雷水平。其次应着重对设备遭受雷击后的安全保护措施进行研究,最大程度上降低跳闸率,尽量避免因雷雨天气而对用户的正常生活造成不良影响,技术人员应结合设备所处的外部环境与地质环境进行针对性的分析与处理。

5无线传感技术

在监测输变电设备状态时通常会利用各类检测传感技术、通信技术和数据采集分析技术等,通过这些无线传感技术来对输变电设备进行信息管理,然后将传感器网络与Internet、GPRS、CDMA相连接,以便转换通信协议。传感器还可以布置协调节点与网管节点,通过不同功能的需求完成节点身份的认证和分组信息的转发。其中网关节点既可以是一个增强功能的节点又可以是一个能够实现实际通讯、拥有强大计算能力与很多类型的数据资源的系统。通过无线传感技术的应用可以下发管理节点监控任务,最终将所收集到的数据信息实时同步到外部网络。

6在线监测与诊断技术

集控式以及对象分布式是输变电设备在线监测与诊断系统运行的主要原理方案。根据目前发展趋势可知,其发展的主流是集成分布式系统。集成分布式系统包含了多个单元,分别是预报决策、状态识别(诊断)、数据处理、信息监测以及传输等。信息的检测与传输可以根据不同的诊断目的以及检测对象,选择与之相对应的传感器对设备运行状态特征量信息进行反映。针对部分集中在控制室或者需要进行远程诊断的在线监测系统,则应该将采集到的信息通过光纤信号或者电缆等,传输到数据处理单元。后台机综合处理以及前台机预处理等,是数据处理的主要方式,其作用主要有维数压缩和电磁干扰抑制,将设备最终诊断故障特征进行提取。状态识别需要经过的流程环节有运行经验、历史数据、专家知识、有效数据与导则,根据以上对其进行分析比较,然后再对其故障进行定位和分类,并且对故障的严重程度进行判断。

7输变电设备智能化技术的未来发展趋势

对于整个电网而言,输变电设备所发挥的作用至关重要,如果产生故障,其后果是非常严重的,不仅会造成人员伤亡,随之而言的就是巨大的经济损失,而且造成不良社会影响。输变电设备采用智能化技术,就是要更好地解决设备在运行中所存在对故障问题,通过降低故障发生率,提高设备的运行质量和运行效率。输电线路暴露外界环境中,会使得绝缘体的污秽度增加而产生污闪故障,应用智能化技术可以有效解决。应用智能化技术还可以对输变电设备的运行状态进行监督,诊断设备故障并采取相应的技术控制措施。

结语

综上所述,物联网与云计算的应用是实现输变电设备的智能化最关键最重要的策略之一,只有充分利用物联网与云计算,才能有效实现输变电设备的供电质量和供电效率的提高,为输变电设备提供良好的运行环境,提升设备运行的准确性和安全性。

参考文献

[1]朱海峰.刍议信息化技术在输变电设备状态检修中的运用[J].机电信息,2014,(9):83.

[2]秦领.基于在线监测的输变电设备故障诊断方法研究与应用[D].保定:华北电力大学,2014.

[3]王伟,金建新,潘克勤,王丹焦,李晓青.基于物联网的输变电设备状态监测及其智能化管理研究[J].机电一体化,2013,19(04).

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