物聯網技術下的電力設備狀態檢測

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摘要:隨著物聯網技術在電力領域應用的不斷推廣，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，對電力設備狀態檢測信息、任務、技術方法進行分析，對一次設備與二次設備進行細致研究，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

1緒論

隨著我國智能電網的快速發展，電力系統對互聯網技術、人工智能技術的需求越來越大，尤其是在輸電線路、輸電設備的狀態檢測和維修業務中，為保障電力系統的安全性與穩定性，智能傳感技術、自動化技術、數字信號處理技術、綜合智能化技術等被廣泛應用。在智能電網下，電力設備狀態檢修已經改變了傳統的按時間周期進行檢修的模式，而是借助互聯網與智能技術實現對電力設備的實時狀態檢測，根據電力設備運行數據、實驗數據等，評估設備的運行狀態，為電力設備檢修提供決策依據。近些年來，隨著物聯網技術的發展，物聯網技術開始運用于智能電網建設中，給電力系統帶來很大的便利，尤其是輸電線路巡檢方面，發揮了重要作用。

2電力設備的狀態檢測

2．1狀態檢測信息與任務

電力設備狀態檢測的實踐經驗總結發現，一定范圍的輸電線路上的設備很少同一時間發生大量故障，設備的劣化一般需要經歷一個漸變過程，而借助檢測設備對電力設備的狀態變化數據進行實施監測，通過監測數據的變化能夠很好的反應電力設備運行狀態，從中發現問題并及時檢修。在電力設備狀態檢測中，一般需要記錄的數據信息包括電壓、電流、光亮、振動、溫度、聲音等物理量，此外還包括氣體、油的化學性分析等。在電力設備狀態檢測中，每項數據參數都有對應的作用，每項數據信息反映電力設備一方面的問題。基于物聯網技術的電力設備狀態檢測的主要任務包括以下幾個方面:一是采集與整理電力設備運行的實時參數，建立電力設備狀態運行數據檔案;二是根據采集的數據信息，判斷電力設備運行情況，是否存在故障，是否處于異常狀態，是否存在故障隱患等，并根據參數對比，判斷電力設備故障性質與嚴重程度;三是依據電力設備檢修標準，結合監測數據對電力設備運行狀態進行分類，為設備檢修決策提供依據。

2．2采用的物聯網技術

在電力設備狀態檢測中，主要運用的物聯網關鍵技術包括以下幾個方面:一是射頻識別技術，在輸電線路無人巡檢場景中一般運用到UHF、MW等;二是納米技術，主要用于傳感器設備、RFID設備等，滿足于電力監測設備體積小、功耗低。性能高等要求，實現狹小位置布置多個傳感器;三是無線傳感器網絡，通過有線無線的結合，實現不同場景、不同環境下電力設備狀態數據的采集與傳輸;四是M2M技術，在一定的程序設置下，實現機器與機器的交流，實現人、機器、移動終端間的互聯互通;五是云計算與數據安全技術，云計算技術對系統中的資源按照電力設備狀態檢測要求，進行組織、分配與使用，實現設備檢測效率最優化，而信息安全技術則保障電力設備狀態檢測網絡系統的安全運行;六是數據融合技術，主要為了實現電力系統中大量傳感器及其數據的簡單加工處理，減少寬帶浪費，整理更符合用戶需求的數據信息。

3一次設備的狀態檢測

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、CO2、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輸電線路與母線的狀態檢測

在智能電網中，相對于發電機、變壓器、開關設備等設備而言，輸電線在實施狀態檢測中存在較大差異。輸電線有固定的線路，而且涉及的物理距離較長，地理范圍較大，這給其實時檢測帶來挑戰。物聯網技術的融入，很好地解決了這個難題，通過對輸電線路桿塔、輸電線等設置大量傳感器，或者進行定期無人機巡線等，都能夠實現輸電線路的實時狀態檢測。在輸電線檢測中，各類型傳感器將采集到的數據信息通過網絡層傳輸到中心檢測系統，然后系統服務器對數據進行分析與比對，最終獲得輸電線路的運行狀態。通常，考慮到輸電線路的特征，其實時運行狀態檢測一般采用微氣象環境檢測、導線風偏在線檢測、導線溫度檢測、覆冰檢測、桿塔傾斜檢測等檢測方法。母線是變電站內極為重要的元件，通常母線在正常運行中不易發生故障，其實際檢測到的故障率相對較低，但一旦發生故障，其破壞性較大，后果極其嚴重。對目前故障的類型分析可知，人為故障的概率較高，因此對其狀態檢測主要針對接地刀閘、接地線、母線設備的污染與絕緣等方面，其狀態檢測方法可采用物聯網中的無線移動式或旋轉式攝像技術。

3．3高壓斷路器與隔離開關的檢測

高壓斷路器與隔離開關是保護電力系統安全穩定運行的重要設備。目前我國電力系統中高壓斷路器類型主要有油斷路器、真空斷路器、SF6斷路器三種，每種類型的斷路器在實際工作中出現的故障類型不同，因此其對應的檢測方法也應有所針對性。高壓斷路器的狀態檢測中，需要重點對開關觸頭進行實時狀態檢測，包括開關內外灼傷、外部破損、表面污染等。真空斷路器則需要結合其性能原理，對其真空滅弧室的真空度進行實時監測;油斷路器則針對密封性進行檢測;SF6斷路器則主要檢測其SF6氣體中的微水含量。高壓斷路器的狀態檢測一般采用物聯網技術中的紅外監測技術、可移動探頭等。隔離開關的檢測則相對簡單，主要針對其工作中容易出現的部件生銹、操作機構運行不暢、觸頭異常發熱等常見故障進行重點檢測，采用紅外線測溫、X射線、可移動探頭等技術，可實現對隔離開關的狀態檢測。

4二次設備的狀態檢測

4．1二次設備狀態檢測特點與方法

在智能電網與物聯網技術融合建設的背景下，二次設備作為電力系統一次設備的輔助設備，其在穩定電力系統運行安全中發揮重要作用，同時其自身的安全性也需要進行實時檢測。在智能電網系統中，二次設備不僅給一次設備提供監測、調節、控制、保護作用，其自身也具有一定的自我檢測功能。因此對二次設備的狀態檢測，可充分發揮物聯網優勢，以系統化、單元化的模式對二次設備實現狀態檢測。針對二次設備本身具備的自我檢測功能，以及其自帶的通信功能，可依托物聯網的網絡層，通過通信功能實現設備間的互相問詢，從而獲得二次設備的運行狀態信息。

4．2二次回路檢測

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。

4．3電力設備運行環境檢測

外界環境是影響電力設備安全穩定運行的重要外部因素之一，外部環境引發的電力設備故障對電力系統造成巨大破壞，尤其是氣候條件惡劣、地理環境復雜的外部條件，對電網的運行產生很大影響，比如微風振動、導線覆冰、絕緣子串風偏等。此外戶外變壓器、斷路器等對溫度的敏感性也較高，溫度過高也容易引發故障，因此需要對電力設備的外部環境進行實時的狀態檢測。智能電網與物聯網的融合建設中，通常采用導線氣象環境在線監測的方法，在輸電線路上安裝各類傳感器，實時采集環境數據信息，進行分析處理，以實現電力設備運行環境的在線監測。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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作者：張捷 單位：國網山西省電力公司輸電檢修分公司