吳同勇

（山東能源集團(tuán)肥城礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司供電部，山東 泰安 271608）

1 基于互聯(lián)網(wǎng)+的智能高壓開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于互聯(lián)網(wǎng)+的智能高壓開關(guān)設(shè)備是在傳統(tǒng)高壓開關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過集成智能組件和云數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的智能化和網(wǎng)絡(luò)化。這種設(shè)計(jì)不僅提高了高壓開關(guān)設(shè)備的監(jiān)測(cè)、診斷以及維護(hù)效率，而且通過數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程控制，極大地增強(qiáng)了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，智能高壓開關(guān)設(shè)備主要由開關(guān)設(shè)備和智能組件2 大部分構(gòu)成。開關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)執(zhí)行斷路、接通電路的基本功能，而智能組件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理以及通信等智能化任務(wù)。這2 部分通過傳感器和控制器緊密連接，形成了一個(gè)整體的智能系統(tǒng)。智能組件是智能高壓開關(guān)設(shè)備的核心，包括多個(gè)功能模塊，如斷路器觸頭測(cè)溫模塊、機(jī)械特性測(cè)量模塊、線圈電流測(cè)量模塊以及電量和電能質(zhì)量測(cè)量模塊等。這些模塊通過各自的傳感器收集開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如溫度、電流、電壓以及機(jī)械特性等信息，并通過ARM微處理器進(jìn)行初步處理。其中，斷路器觸頭測(cè)溫模塊通過安裝在高壓端觸臂上的測(cè)量傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器觸頭的溫度，以預(yù)防過熱引發(fā)的故障。機(jī)械特性測(cè)量模塊則利用力傳感器、加速度傳感器以及位移傳感器，監(jiān)測(cè)斷路器的機(jī)械動(dòng)作特性，確保斷路器能可靠地完成分合操作。電量和電能質(zhì)量測(cè)量模塊和線圈電流測(cè)量模塊則分別負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量、開關(guān)設(shè)備的電流狀態(tài)，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障[1]。

這些模塊不僅通過RS-485 接口與ARM 微處理器連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸和處理，還通過無線或有線方式與云數(shù)據(jù)中心通信，將數(shù)據(jù)上傳至云端進(jìn)行深入分析。云數(shù)據(jù)中心能夠接入1 024 臺(tái)智能高壓開關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的設(shè)備管理和數(shù)據(jù)分析。通過云數(shù)據(jù)中心，可以對(duì)開關(guān)設(shè)備的健康狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并診斷故障，甚至進(jìn)行壽命預(yù)評(píng)估，為設(shè)備的維護(hù)和更換提供決策支持。觸摸屏顯示模塊作為人機(jī)交互的接口，可以顯示斷路器的狀態(tài)、溫濕度、電流電壓等關(guān)鍵參數(shù)，還可以顯示機(jī)械特性和電能質(zhì)量的分析結(jié)果。此外，通過熱釋電人體感應(yīng)監(jiān)測(cè)模塊控制觸摸屏的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的目的。攝像頭模塊則通過3 個(gè)短焦距帶自動(dòng)補(bǔ)光的攝像頭，監(jiān)控開關(guān)柜內(nèi)部的實(shí)際情況，將關(guān)鍵時(shí)刻的圖像記錄下來，為故障分析和設(shè)備維護(hù)提供直觀依據(jù)。專家決策分析系統(tǒng)是智能組件的高級(jí)應(yīng)用，它可以根據(jù)收集到的各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，通過預(yù)設(shè)的算法和模型，分析開關(guān)設(shè)備的健康狀況，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問題，并提出維護(hù)或維修的建議。智能組件的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

1)結(jié)構(gòu)思考力是期刊編輯人員應(yīng)具備的基礎(chǔ)能力。運(yùn)用結(jié)構(gòu)思考有助于面向問題，給出高效的解決方案、對(duì)策建議及報(bào)告編制、溝通表達(dá)等。

圖1 智能組件的結(jié)構(gòu)

2 故障診斷與健康狀態(tài)評(píng)估策略

2.1 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)

在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在基于互聯(lián)網(wǎng)+的智能高壓開關(guān)設(shè)備中扮演著核心角色，其關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)依賴于高精度的傳感器、先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。傳感器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)收集開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，如溫度、電流、電壓及機(jī)械位置等，這些參數(shù)是判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和健康狀況的基礎(chǔ)。通過RS-485 接口，這些數(shù)據(jù)被傳輸至ARM 微處理器，進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)融合和分析，以濾除噪聲并提取有用信號(hào)。隨后，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)被發(fā)送到云數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。云數(shù)據(jù)中心采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，深入分析收集到的數(shù)據(jù)，識(shí)別出潛在的故障模式和趨勢(shì)，為運(yùn)維決策提供科學(xué)依據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可視化展示通過觸摸屏顯示模塊實(shí)現(xiàn)，為操作人員提供直觀的設(shè)備狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和故障處理[2]。

系統(tǒng)通過分析這些數(shù)據(jù)，運(yùn)用預(yù)測(cè)模型計(jì)算出設(shè)備各部件的磨損速率和潛在故障點(diǎn)，進(jìn)而綜合評(píng)估出整體的壽命預(yù)期?；谶@一預(yù)評(píng)估結(jié)果，決策支持系統(tǒng)能夠提供維護(hù)優(yōu)化方案，如指出何時(shí)進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)、何時(shí)更換易損件以及設(shè)備何時(shí)應(yīng)該退役更新，從而最大化設(shè)備的價(jià)值使用，同時(shí)避免因設(shè)備突發(fā)故障帶來的運(yùn)維成本增加和電網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)還能根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)營商的具體需求，提供定制化的決策支持，確保電網(wǎng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

2.2 遠(yuǎn)程故障診斷與處理機(jī)制

在高壓開關(guān)設(shè)備監(jiān)控的應(yīng)用案例中，一家電網(wǎng)公司通過部署基于互聯(lián)網(wǎng)+的智能高壓開關(guān)設(shè)備，顯著提高了其電網(wǎng)的運(yùn)行效率和可靠性。該公司管理的電網(wǎng)覆蓋范圍廣泛，涉及多個(gè)變電站和成千上萬的高壓開關(guān)設(shè)備。在智能化改造前，該電網(wǎng)面臨設(shè)備老化、故障率高、維護(hù)成本上升等問題。改造后，通過引入智能高壓開關(guān)設(shè)備及其監(jiān)控系統(tǒng)，電網(wǎng)運(yùn)維情況發(fā)生了根本性變化。

改造項(xiàng)目中，智能組件被安裝在所有關(guān)鍵的高壓開關(guān)設(shè)備上，實(shí)時(shí)收集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，如電流、電壓、溫度等。這些數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送至云數(shù)據(jù)中心。通過數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警潛在故障。例如，在一個(gè)變電站中，系統(tǒng)通過分析發(fā)現(xiàn)一臺(tái)高壓開關(guān)設(shè)備的溫度持續(xù)異常升高，系統(tǒng)立即發(fā)出預(yù)警，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)并解決了一個(gè)隱患點(diǎn)，避免了一次可能的停電事件。

2.3 壽命預(yù)評(píng)估與決策支持系統(tǒng)

壽命預(yù)評(píng)估與決策支持系統(tǒng)綜合利用設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、歷史運(yùn)行記錄以及高級(jí)數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)開關(guān)設(shè)備的剩余壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，并基于此提供科學(xué)的維護(hù)和更新決策支持。系統(tǒng)采用的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)及人工智能，通過對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析，精確模擬開關(guān)設(shè)備的老化過程和故障模式，從而估算出設(shè)備的健康狀況和預(yù)期壽命。壽命預(yù)評(píng)估過程中，系統(tǒng)會(huì)考慮多種因素，包括設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命、制造材料特性、歷史和實(shí)時(shí)負(fù)載情況、環(huán)境條件等，以及設(shè)備在運(yùn)行中的各類監(jiān)測(cè)參數(shù)，如溫度波動(dòng)、電流過載次數(shù)、操作頻率等。例如，一個(gè)高壓開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命可能為30 年，但在實(shí)際使用中，由于頻繁的負(fù)載波動(dòng)和高溫環(huán)境作用，其實(shí)際預(yù)期壽命可能縮短至20 年。

VPA處理可顯著抑制SH-SY5Y細(xì)胞中自噬標(biāo)志蛋白LC3-II的水平（圖8），同時(shí)還抑制p62的降解，但不影響B(tài)eclin1的表達(dá)；而使用miR-34c-5p抑制劑聯(lián)合處理則可使LC3-II與p62的水平得到恢復(fù)。聯(lián)合使用自噬抑制劑氯喹（CQ）處理可引起LC3-II與p62的堆積（圖8）。

3 高壓開關(guān)設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用與效益分析

3.1 智能化改造對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

3.1.1 提高電網(wǎng)可靠性

判斷走棋規(guī)則是否合法。如果非法，輸出結(jié)果；如果合法，則判斷落點(diǎn)是否有子。如果落點(diǎn)沒有棋子，更新棋盤。如果落點(diǎn)有子，首先判斷是否為本方棋子，如果是本方棋子，輸出結(jié)果；否則，更新棋盤。如果吃掉的棋子為敵方將帥，則輸出結(jié)果勝利。執(zhí)行步驟4行棋結(jié)束后，判斷兩帥是否相對(duì)，如果相對(duì)執(zhí)行步驟4。

智能化改造通過引入高精度傳感器、先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和自動(dòng)化設(shè)備，極大地提升了電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力。例如，采用智能高壓開關(guān)設(shè)備后，故障檢測(cè)時(shí)間從原有的數(shù)小時(shí)縮短至分鐘級(jí)別，故障定位精度提高至98%以上，顯著減少了電網(wǎng)故障響應(yīng)時(shí)間。此外，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)并提前處理潛在故障，大幅降低了突發(fā)故障的發(fā)生率，從而保障了電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)據(jù)顯示，智能化改造后，電網(wǎng)的供電可靠性提高了20%，故障率降低了30%[4]。

具體數(shù)據(jù)顯示，通過實(shí)施智能監(jiān)控系統(tǒng)后，該電網(wǎng)的設(shè)備故障率由改造前的年均2%降低至0.5%以下，故障響應(yīng)時(shí)間從平均1 h 縮短至15 min 以內(nèi)，故障修復(fù)時(shí)間由平均4 h 縮短至1 h 以內(nèi)。此外，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備壽命的預(yù)測(cè)和維護(hù)計(jì)劃的優(yōu)化，使得設(shè)備的平均使用壽命延長(zhǎng)了15%，同時(shí)維護(hù)成本降低了約20%。此案例表明，通過部署基于互聯(lián)網(wǎng)+的智能高壓開關(guān)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，不僅顯著提升了電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性和安全性，而且有效降低了運(yùn)維成本，提高了設(shè)備的使用效率和壽命，為電網(wǎng)公司帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值[5]。

利用云數(shù)據(jù)中心的強(qiáng)大計(jì)算能力，電網(wǎng)運(yùn)營商能夠高效處理海量的運(yùn)維數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)故障診斷、設(shè)備壽命預(yù)評(píng)估以及維護(hù)計(jì)劃優(yōu)化等功能。例如，通過智能分析系統(tǒng)，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)可以根據(jù)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況制定個(gè)性化的維護(hù)計(jì)劃，而不是依賴傳統(tǒng)的周期性維護(hù)策略。這種基于條件的維護(hù)模式，使得設(shè)備維護(hù)更加精準(zhǔn)有效，維護(hù)成本降低了15%，同時(shí)提高了設(shè)備的使用效率，延長(zhǎng)了設(shè)備壽命。

3.2 高壓開關(guān)設(shè)備監(jiān)控案例分析

通過傳感器集成的智能組件實(shí)時(shí)監(jiān)控開關(guān)設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，如溫度、電流、電壓等，確保能夠及時(shí)捕捉到異常信號(hào)。一旦檢測(cè)到異常，系統(tǒng)立即通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至云數(shù)據(jù)中心。

在云數(shù)據(jù)中心，利用預(yù)先設(shè)定的故障診斷模型和算法，深入分析接收到的數(shù)據(jù)。這些模型包括機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的對(duì)比，準(zhǔn)確識(shí)別出故障類型及其可能的原因。故障診斷過程中，系統(tǒng)還會(huì)考慮設(shè)備的歷史維護(hù)記錄、運(yùn)行環(huán)境等因素，以提高診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。一旦故障被確認(rèn)，系統(tǒng)將自動(dòng)觸發(fā)遠(yuǎn)程處理機(jī)制。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的故障，如參數(shù)偏差、設(shè)置錯(cuò)誤等，系統(tǒng)可以直接通過遠(yuǎn)程控制模塊進(jìn)行參數(shù)調(diào)整或重置，快速恢復(fù)設(shè)備的正常運(yùn)行，大大減少了設(shè)備的停機(jī)時(shí)間和維護(hù)成本。對(duì)于復(fù)雜的故障，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障類型和緊急程度，自動(dòng)生成維修建議或維護(hù)計(jì)劃，并通過移動(dòng)終端或其他通信方式及時(shí)通知維護(hù)人員。

3.1.2 優(yōu)化運(yùn)維管理效率

王樹林的內(nèi)心因此柔情升騰。他安慰道，我說這一天怎么心神不定呢？原來魂掉在你身上了，感謝你給我送來。請(qǐng)你站在原地不要?jiǎng)樱襾碛游业幕辍?/p>

3.3 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)價(jià)值的綜合評(píng)估

在對(duì)基于互聯(lián)網(wǎng)+的智能高壓開關(guān)設(shè)備實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)估時(shí)，顯著發(fā)現(xiàn)其不僅為電網(wǎng)運(yùn)營商帶來了直接的經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)也對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了積極影響。通過智能化改造，一項(xiàng)研究表明，電網(wǎng)運(yùn)營商能夠?qū)崿F(xiàn)年均成本節(jié)省約15%～20%，具體體現(xiàn)在設(shè)備維護(hù)成本的降低、故障修復(fù)成本的減少以及運(yùn)行效率的提高上。

從經(jīng)濟(jì)效益角度看，通過智能監(jiān)控和故障預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用，故障檢測(cè)時(shí)間從平均30 min 縮短至5 min，故障處理時(shí)間從數(shù)小時(shí)減少至1 h 以內(nèi)，極大縮短了停電時(shí)間，提高了電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性。這種效率的提升，直接降低了因故障引起的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)估算，對(duì)于一次大規(guī)模停電事件，應(yīng)用智能監(jiān)控和故障預(yù)警能夠減少的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百萬至數(shù)千萬不等。

從社會(huì)價(jià)值角度考慮，智能高壓開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用提高了電網(wǎng)的供電可靠性和安全性，對(duì)于保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)行和居民生活質(zhì)量具有重要意義。例如，通過減少電網(wǎng)故障帶來的停電事件，可以有效避免對(duì)醫(yī)院、學(xué)校等公共服務(wù)機(jī)構(gòu)的影響，確保社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行。此外，智能化改造有助于提高能源利用的效率，支持可再生能源的更好接入和利用，對(duì)于推動(dòng)社會(huì)向低碳、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)型具有積極作用。

銅綠山古銅礦遺址位于大冶西北，面積兩平方公里。大冶這座擁有百萬人口的縣級(jí)城市，自古就被視為冶煉之都，乃至“大冶”的得名，都與這里從古至今久盛不衰的冶煉活動(dòng)有關(guān)。有資料說，唐天祐二年（公元905年），一個(gè)叫秦裴的地方官員，在大冶銅綠山至棲儒橋一代建立從事大型采礦冶煉的“青山場(chǎng)院”。北宋乾德五年(公元967年)，南唐李煜以境內(nèi)礦產(chǎn)豐富，冶煉業(yè)發(fā)達(dá)為由，將“青山場(chǎng)院”升格，并將其與另外三鄉(xiāng)合并，新設(shè)大冶縣，取“大興爐冶”之意命名?！按笈d爐冶”語出《莊子》中“大地為大爐，造化為大冶”之句。從夏商開始直到現(xiàn)在仍在采銅和冶銅的銅綠山，為過去稱縣、現(xiàn)在稱市的“大冶”地名來歷做了最好的詮釋。

4 結(jié) 論

通過引入基于互聯(lián)網(wǎng)+的智能高壓開關(guān)設(shè)備，電網(wǎng)運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)的高效、可靠運(yùn)行，顯著降低了故障率和維護(hù)成本，提高了供電穩(wěn)定性和安全性。智能化改造還促進(jìn)了電網(wǎng)管理的現(xiàn)代化，增強(qiáng)了對(duì)可再生能源的接納能力，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的電力保障，展現(xiàn)了智能電網(wǎng)技術(shù)在促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型和提升公共服務(wù)質(zhì)量方面的巨大潛力。