魏家鳴

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司無錫供電分公司 江蘇 無錫 214000

引言

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性對于社會的正常運(yùn)行至關(guān)重要，變電站作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其正常運(yùn)行和維護(hù)對于電力供應(yīng)的連續(xù)性至關(guān)重要。傳統(tǒng)的變電運(yùn)維通常需要大量的人力和時(shí)間，存在效率低下﹑安全隱患等問題。隨著智能化技術(shù)的快速發(fā)展，如物聯(lián)網(wǎng)﹑大數(shù)據(jù)分析和人工智能，變電運(yùn)維領(lǐng)域也迎來了革命性的變革。

1 智能化技術(shù)在變電運(yùn)維中的應(yīng)用路徑

1.1 監(jiān)測與診斷

智能化技術(shù)在變電運(yùn)維中的應(yīng)用，特別是在監(jiān)測與診斷方面，極大地提升了運(yùn)維效率和可靠性。通過傳感器﹑數(shù)據(jù)采集裝置和智能分析系統(tǒng)的結(jié)合，可以實(shí)時(shí)獲取變電站的各種參數(shù)和狀態(tài)信息，并進(jìn)行自動化分析與診斷[1]。首先，智能化監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測變電站的電流﹑電壓﹑溫度﹑濕度等關(guān)鍵參數(shù)。這些數(shù)據(jù)可以通過傳感器進(jìn)行采集，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控中心或云平臺，實(shí)現(xiàn)對變電站運(yùn)行狀態(tài)的全面監(jiān)測。通過對這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析比對，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況和潛在故障，為運(yùn)維人員提供準(zhǔn)確的預(yù)警信息。其次，智能化技術(shù)還可以進(jìn)行故障診斷與分析。通過對歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合專業(yè)的故障診斷算法，可以準(zhǔn)確判斷設(shè)備的健康狀態(tài)和潛在問題。當(dāng)系統(tǒng)檢測到異常情況時(shí)，智能化系統(tǒng)可以自動診斷故障原因，并根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)的處理建議。這樣可以極大地縮短故障排除時(shí)間，提高故障處理的準(zhǔn)確性和效率。此外，智能化監(jiān)測與診斷系統(tǒng)還可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)，不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化自身的診斷能力。通過與大量的歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比對和學(xué)習(xí)，系統(tǒng)可以不斷提升準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，并逐漸形成更加精準(zhǔn)的故障判斷和處理策略。

1.2 預(yù)測性維護(hù)

預(yù)測性維護(hù)是指通過數(shù)據(jù)分析和模型建立，對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)測，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題，預(yù)測設(shè)備的壽命，制定適宜的維護(hù)計(jì)劃和維修方案，從而減少電力系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間和維修成本，并提高電力系統(tǒng)的可靠性和安全性。預(yù)測性維護(hù)的核心是先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)。智能化監(jiān)測系統(tǒng)可以通過傳感器﹑數(shù)據(jù)采集裝置等設(shè)備不斷收集大量的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過分析設(shè)備的工作狀態(tài)﹑溫度﹑電流﹑電壓﹑電阻﹑震動等多個(gè)參數(shù)，可以預(yù)測設(shè)備的剩余壽命，及時(shí)預(yù)警潛在故障，并優(yōu)化維修方案和計(jì)劃。預(yù)測性維護(hù)還可以將這些預(yù)測結(jié)果應(yīng)用于維護(hù)和保養(yǎng)計(jì)劃的制定，根據(jù)設(shè)備壽命的預(yù)測結(jié)果，制定出最佳的維護(hù)計(jì)劃和維修方案，以此來減少線路和設(shè)備的停機(jī)時(shí)間和維修成本。

1.3 遠(yuǎn)程操作與控制

通過遠(yuǎn)程操作與控制系統(tǒng)，運(yùn)維人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制變電站的運(yùn)行狀態(tài)，無須親臨現(xiàn)場，從而提高了工作效率﹑降低了操作風(fēng)險(xiǎn)，并節(jié)約了時(shí)間和資源。遠(yuǎn)程操作與控制系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，將變電站的各種設(shè)備和系統(tǒng)連接到中央監(jiān)控中心或運(yùn)維人員的終端設(shè)備上。運(yùn)維人員可以通過終端設(shè)備，遠(yuǎn)程查看變電站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)﹑狀態(tài)和報(bào)警信息。同時(shí)，他們可以進(jìn)行實(shí)時(shí)控制操作，如開關(guān)的合閘和分閘﹑設(shè)備的調(diào)試和參數(shù)設(shè)置等。遠(yuǎn)程操作與控制系統(tǒng)還可以與其他智能化技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更高級的功能。例如，結(jié)合智能分析系統(tǒng)，可以對變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自動化分析和診斷；結(jié)合人工智能技術(shù)，可以進(jìn)行故障預(yù)測和優(yōu)化運(yùn)行策略。這些功能的實(shí)現(xiàn)，使得遠(yuǎn)程操作與控制系統(tǒng)不僅能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，還可以提供更加智能化的支持和決策。

1.4 安全管理

變電站作為電力系統(tǒng)的核心設(shè)施，其穩(wěn)定運(yùn)行和安全性對整個(gè)電力系統(tǒng)都至關(guān)重要。智能化技術(shù)在安全管理方面的應(yīng)用為變電運(yùn)維帶來了許多改進(jìn)和創(chuàng)新。首先，智能化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對變電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。通過布置傳感器和監(jiān)測設(shè)備，可以對變電設(shè)備的狀態(tài)﹑溫度﹑濕度﹑振動等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行情況[2]。當(dāng)設(shè)備發(fā)生異?；蚬收蠒r(shí)，系統(tǒng)能夠自動發(fā)出警報(bào)并通知運(yùn)維人員，使他們能夠及時(shí)采取措施，避免事故的發(fā)生或擴(kuò)大。其次，智能化技術(shù)可以提供智能安全分析和診斷功能。借助機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以對大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，識別潛在的安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)，并提供相應(yīng)的預(yù)測和診斷。這使得運(yùn)維人員能夠更好地了解設(shè)備的健康狀況，制定科學(xué)合理的維護(hù)計(jì)劃和修復(fù)措施，提高變電站的安全性和可靠性。 此外，智能化技術(shù)還可以應(yīng)用于視頻監(jiān)控和安全管理系統(tǒng)。通過設(shè)置高清攝像頭和智能分析算法，可以實(shí)現(xiàn)對變電站周邊環(huán)境的監(jiān)控﹑入侵檢測和異常行為識別。同時(shí)，系統(tǒng)還可以與警報(bào)系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)等集成，實(shí)現(xiàn)多層次的安全防護(hù)和管理。

2 變電運(yùn)維中智能化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

2.1 優(yōu)勢

在變電運(yùn)維中，智能化技術(shù)的應(yīng)用帶來了多方面的優(yōu)勢，具體如下：第一，提高效率。智能化技術(shù)可以自動化和優(yōu)化運(yùn)維過程，減少人力和時(shí)間成本。例如，利用自動監(jiān)測﹑故障診斷和維護(hù)計(jì)劃優(yōu)化等功能，可以快速捕捉異常和故障，并提供針對性的解決方案，減少了人工巡檢和煩瑣的手動操作，從而提高了運(yùn)維效率。第二，提高可靠性。智能化技術(shù)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警功能，可以更早地發(fā)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的異常和潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)采取相應(yīng)措施，避免事故的發(fā)生或擴(kuò)大。這有助于提高變電站的可靠性和穩(wěn)定性，保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第三，數(shù)據(jù)驅(qū)動決策。智能化技術(shù)能夠收集﹑處理和分析大量的數(shù)據(jù)，為運(yùn)維決策提供科學(xué)依據(jù)。通過對歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析，可以識別出設(shè)備的運(yùn)行趨勢和故障模式，為制定合理的維護(hù)計(jì)劃﹑優(yōu)化運(yùn)行策略和設(shè)備更新提供決策支持。第四，遠(yuǎn)程操作。智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作與控制，使運(yùn)維人員可以在不親臨現(xiàn)場的情況下，通過網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控﹑操作和控制變電設(shè)備。這大大提高了工作效率，減少了操作風(fēng)險(xiǎn)，并節(jié)約了時(shí)間和資源。這些優(yōu)勢為變電站的管理和維護(hù)提供了更高效﹑更可靠的解決方案，推動了電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 挑戰(zhàn)

在變電運(yùn)維中，智能化技術(shù)的應(yīng)用不僅具有優(yōu)勢，也面臨一些挑戰(zhàn)，具體如下：一是安全性問題，智能化技術(shù)的應(yīng)用涉及大量的數(shù)據(jù)收集﹑傳輸和存儲，其中包括敏感信息和關(guān)鍵設(shè)備操作數(shù)據(jù)。確保這些數(shù)據(jù)的安全性和保密性是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。二是技術(shù)成本問題，智能化技術(shù)的應(yīng)用需要投入相應(yīng)的硬件設(shè)備﹑傳感器﹑監(jiān)測系統(tǒng)﹑數(shù)據(jù)分析平臺等，并進(jìn)行系統(tǒng)集成和優(yōu)化，這些技術(shù)成本可能對一些中小型企業(yè)或地區(qū)的運(yùn)維機(jī)構(gòu)來說是一項(xiàng)負(fù)擔(dān)。三是人員培訓(xùn)問題，智能化技術(shù)的應(yīng)用需要運(yùn)維人員具備相關(guān)的技術(shù)知識和技能，包括數(shù)據(jù)分析﹑系統(tǒng)操作﹑網(wǎng)絡(luò)安全等方面。四是隱私問題，智能化技術(shù)應(yīng)用中涉及大量的數(shù)據(jù)收集和處理，包括運(yùn)行數(shù)據(jù)﹑設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)等。在數(shù)據(jù)的采集﹑存儲和分析過程中，需要確保用戶隱私的保護(hù)。

3 變電運(yùn)維中智能化技術(shù)應(yīng)用的未來發(fā)展趨勢

3.1 更高級的自主性

隨著人工智能和自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化系統(tǒng)將具備更強(qiáng)大的自主決策和處理能力，減少對人工干預(yù)的依賴。智能化技術(shù)將進(jìn)一步融合傳感器﹑物聯(lián)網(wǎng)﹑大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備的智能監(jiān)測﹑故障預(yù)測和自動修復(fù)。系統(tǒng)能夠基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史經(jīng)驗(yàn)，快速識別潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)，并提前采取相應(yīng)措施，從而減少故障的發(fā)生和影響。同時(shí)，智能化系統(tǒng)還將具備更高級的分析和優(yōu)化功能。通過大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)和識別不同設(shè)備的特征和運(yùn)行模式，為運(yùn)維決策提供更精準(zhǔn)的建議和預(yù)測。運(yùn)維人員可以基于這些智能化系統(tǒng)的分析結(jié)果，制定更合理的維護(hù)計(jì)劃﹑優(yōu)化操作策略和設(shè)備更新方案。此外，智能化技術(shù)應(yīng)用還可能涉及虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等技術(shù)[3]。通過虛擬化和遠(yuǎn)程操作技術(shù)，運(yùn)維人員可以通過虛擬環(huán)境進(jìn)行設(shè)備巡檢﹑模擬維修等操作，提高工作效率和安全性。

3.2 邊緣計(jì)算

傳統(tǒng)的中央化計(jì)算模式面臨著網(wǎng)絡(luò)延遲﹑帶寬消耗和數(shù)據(jù)安全性等挑戰(zhàn)，而邊緣計(jì)算則通過將計(jì)算和數(shù)據(jù)處理推向離設(shè)備更近的邊緣節(jié)點(diǎn)，能夠快速響應(yīng)和處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在變電運(yùn)維中，大量的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理和分析，如設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)﹑電力負(fù)荷﹑電網(wǎng)波動等。邊緣計(jì)算可以將這些數(shù)據(jù)在離設(shè)備更近的邊緣節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，并提供更快速的實(shí)時(shí)決策[4]。邊緣計(jì)算還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的本地處理和存儲，減輕對云平臺的依賴。這對于變電運(yùn)維來說非常重要，特別是在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或離線環(huán)境下，仍然能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和決策，保證了系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性。此外，邊緣計(jì)算還能夠降低對帶寬資源的需求，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?。在變電站分布廣泛﹑數(shù)量眾多的情況下，邊緣計(jì)算的應(yīng)用可以大幅減少數(shù)據(jù)傳輸量，提高網(wǎng)絡(luò)效率并降低運(yùn)維成本。

3.3 區(qū)塊鏈技術(shù)

區(qū)塊鏈技術(shù)是目前最具有影響力和潛力的新型去中心化技術(shù)，其去中心化﹑可信和安全的特性非常適合應(yīng)用于變電運(yùn)維中。在變電運(yùn)維中，區(qū)塊鏈技術(shù)可以應(yīng)用于多個(gè)方面，如能源交易﹑設(shè)備管理和數(shù)據(jù)共享等。例如，通過基于區(qū)塊鏈的能源交易平臺，可以實(shí)現(xiàn)能源的去中心化交易和管理，使得能源的流通更加高效和透明；通過區(qū)塊鏈技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化管理，能夠提高設(shè)備的追溯能力和管理效率，并從根本上保障設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性；通過數(shù)據(jù)共享平臺，區(qū)塊鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的去中心化存儲和管理，保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和安全性，促進(jìn)數(shù)據(jù)共享和合作。此外，區(qū)塊鏈技術(shù)還可以幫助解決電力市場中的諸多問題，如電力質(zhì)量和能源消耗等。通過建立基于區(qū)塊鏈的電力市場和數(shù)據(jù)交換平臺，可以讓供求雙方更加公平﹑透明地進(jìn)行交易，并實(shí)現(xiàn)市場的高效運(yùn)作和資源優(yōu)化。

3.4 更多的可再生能源整合

未來，變電運(yùn)維中智能化技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要發(fā)展趨勢是更多的可再生能源整合。隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注增加，可再生能源如太陽能和風(fēng)能等將在電力系統(tǒng)中扮演更重要的角色。智能化技術(shù)可以在可再生能源整合中發(fā)揮關(guān)鍵作用。首先，通過智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測并管理可再生能源的產(chǎn)出和消耗情況，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。這些系統(tǒng)可以利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，預(yù)測可再生能源的波動性和間斷性，并根據(jù)需求進(jìn)行靈活調(diào)度。其次，智能化技術(shù)可以幫助優(yōu)化可再生能源的利用效率。通過智能能源管理系統(tǒng)，可以將可再生能源與傳統(tǒng)能源進(jìn)行整合和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)更高效的能源轉(zhuǎn)換和利用。智能化技術(shù)可以提供實(shí)時(shí)的能源優(yōu)化算法，根據(jù)電力需求和可再生能源的實(shí)際產(chǎn)出情況，進(jìn)行能源供應(yīng)的動態(tài)調(diào)整，最大限度地提高可再生能源的利用率。此外，智能化技術(shù)還可以提供更智能的電網(wǎng)管理和控制策略。通過智能配電系統(tǒng)和智能傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對可再生能源發(fā)電設(shè)備和變電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。這些系統(tǒng)可以收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并利用人工智能算法進(jìn)行故障診斷和預(yù)測，及時(shí)采取措施維護(hù)設(shè)備的健康狀態(tài)。通過智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)﹑智能能源管理系統(tǒng)以及智能配電系統(tǒng)等技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)可再生能源的高效利用和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，推動可再生能源在電力系統(tǒng)中的更廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)束語

智能化技術(shù)在變電運(yùn)維中的應(yīng)用具有巨大的潛力，可以提高效率﹑可靠性和安全性。然而，應(yīng)用智能化技術(shù)也面臨著挑戰(zhàn)，需要仔細(xì)考慮安全性﹑成本和隱私問題。未來，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化技術(shù)將繼續(xù)為電力系統(tǒng)的運(yùn)維帶來創(chuàng)新和改進(jìn)，為電力供應(yīng)的可靠性和可持續(xù)性做出貢獻(xiàn)。