电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用
王元辉
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王元辉,. 电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用[J]. 电力技术学报,2024.8. DOI:10.12721/ccn.2024.157079.
摘要: 随着电力系统规模的不断扩大和复杂度的增加,电力设备的运行安全和稳定性变得尤为重要。传统的电力设备监测手段依赖于定期人工巡检和故障后处理,无法满足现代电力系统对实时性和准确性的要求。电力物联网技术通过将传感器、通信网络、数据处理与分析等技术相结合,为电力设备提供了全面、实时、智能的监测手段,极大地提高了电力系统的智能化水平和运行效率。本文旨在探讨电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用,分析其关键技术要点,并通过实际工程实例展示其在变电站中的应用效果。
关键词: 电力物联网;在线监测;传感器技术;大数据分析;变电站
DOI:10.12721/ccn.2024.157079
基金资助:

1常见电力物联网技术

1.1传感器技术

传感器是电力物联网的基础组件,它们能够实时收集电力系统中的各种数据,如电流、电压、温度、湿度等。常用的传感器包括电流传感器、电压传感器、温度传感器和气体传感器等。这些传感器能够精确地检测设备的运行状态和环境参数,为电力系统的安全运行提供数据支持。

1.2通信技术

电力物联网需要稳定、高效的通信网络来传输数据。常见的通信技术包括有线通信(如光纤通信、以太网等)和无线通信(如Wi-Fi、ZigBee、LoRa、NB-IoT等)。其中,NB-IoT(窄带物联网)因其低功耗、广覆盖和大连接等优点,逐渐成为电力物联网的重要选择。

1.3数据处理与存储技术

电力物联网系统中产生的数据量巨大,需要高效的数据处理与存储技术。云计算和边缘计算是两种主要的数据处理技术。云计算可以提供强大的计算和存储能力,而边缘计算则可以在靠近数据源的地方进行数据处理,减少数据传输的延迟,提高实时性。

1.4大数据分析技术

通过对电力物联网收集的数据进行分析,可以发现设备运行中的异常情况,预测设备的故障,优化电力系统的运行。常用的大数据分析技术包括机器学习、深度学习、数据挖掘等。这些技术可以帮助电力企业从海量数据中提取有价值的信息,提高决策的准确性和及时性。

2基于电力物联网技术的电力设备在线监测方法要点

2.1合理构建通信网络拓扑结构

首先,网络拓扑结构应根据电力设备的分布和监测需求进行设计,确保各节点间的通信路径最短,从而减少延迟和数据丢包现象。其次,网络结构应具有高容错性和冗余设计,以保证在某些节点或链路故障时,系统仍能正常运行。通常,星型、环型和网状拓扑结构在电力物联网中应用较为广泛。星型拓扑结构适用于小范围、高集中度的设备监测,而环型和网状拓扑结构则更适合大范围、多节点的监测场景。此外,还应考虑网络的扩展性和可维护性,确保系统在增加新设备或节点时能够轻松集成和管理。

2.2优化电力设备在线监测网络部署

电力设备在线监测网络的部署需要综合考虑设备类型、监测需求和环境条件等因素,以实现最佳的监测效果。首先,应对电力设备进行分类,根据其重要性和运行特点,确定监测的重点对象和频率。其次,应合理布局监测节点,确保监测数据的全面覆盖和精确采集。在实际部署中,可以结合GIS(地理信息系统)技术,对监测节点的地理位置进行精确定位和优化布局。

2.3实现电力设备在线监测功能

首先,选择合适的传感器对电力设备的关键参数进行实时监测,并通过通信网络将数据传输到中央监控系统。在数据传输过程中,应采用加密技术和安全协议,确保数据的机密性和完整性。其次,中央监控系统对接收到的数据进行实时处理和存储,并利用大数据分析技术,对设备运行状态进行诊断和预测。通过数据可视化工具,监控人员可以直观地了解设备的运行情况,及时发现和处理潜在的故障和风险。

3电力物联网技术在电力设备在线监测中的具体应用

3.1变电站设备状态监测

在现代电力系统中,变电站设备状态监测是确保电力系统稳定运行的关键环节。通过应用电力物联网技术,可以实现对变电站设备的实时状态监测和远程管理。首先,在变电站的各个关键设备上安装传感器,如温度传感器、电流传感器和电压传感器等,这些传感器可以实时采集设备的运行数据,并通过通信网络传输到中央监控系统。其次,利用大数据分析和人工智能技术,对采集到的数据进行实时处理和分析,及时发现设备的异常状态和潜在故障。变电站设备状态监测不仅可以提高设备的运行效率,还可以延长设备的使用寿命,降低设备的故障率和维护成本。

3.2变电站巡检管理

变电站巡检管理是确保电力系统安全运行的重要环节。传统的变电站巡检通常依赖人工定期检查,存在工作量大、效率低、数据不及时等问题。而通过应用电力物联网技术,可以实现变电站巡检管理的智能化和自动化。首先,在变电站的各个关键节点和设备上安装传感器,这些传感器可以实时监测设备的运行状态和环境参数,并将数据通过无线通信网络传输到中央监控系统。其次,利用大数据分析和人工智能技术,对采集到的数据进行实时处理和分析,及时发现设备的异常状态和潜在故障。

4基于电力物联网技术的电力设备在线监测系统实例

4.1工程实例

在实际工程中,基于电力物联网技术的电力设备在线监测系统已经在多个领域得到了广泛应用。以某大型变电站为例,该变电站通过应用电力物联网技术,实现了对变压器、断路器、电缆等关键设备的实时监测和智能管理。首先,在变电站的各个关键设备上安装了多种传感器,如温度传感器、电流传感器和电压传感器等,这些传感器可以实时采集设备的运行数据,并通过无线通信网络传输到中央监控系统。其次,利用大数据分析和人工智能技术,对采集到的数据进行实时处理和分析,及时发现设备的异常状态和潜在故障。例如,通过监测变压器的温度变化,可以提前预警变压器过热的风险,通过监测断路器的开关状态,可以快速定位故障点并进行处理。

4.2电力设备在线监测系统建设思路

建设电力设备在线监测系统需要综合考虑设备类型、监测需求和技术实现等多个方面。首先,应对电力设备进行分类,根据其重要性和运行特点,确定监测的重点对象和频率。例如,对于变压器、断路器等关键设备,应进行高频次的实时监测,而对于一般的开关、传感器等设备,则可以采用低频次的定期监测。其次,应合理选择监测设备和通信技术,以确保监测数据的准确性和可靠性。例如,在高温、高湿度或强电磁干扰的环境中,应选用耐环境干扰性强的监测设备和通信技术。此外,还应充分考虑系统的扩展性和可维护性,确保系统在增加新设备或节点时能够轻松集成和管理。

4.3电力设备在线监测系统的实现

电力设备在线监测系统的实现需要综合应用传感器技术、通信技术、数据处理技术和大数据分析技术。首先,选择合适的传感器对电力设备的关键参数进行实时监测,并通过通信网络将数据传输到中央监控系统。在数据传输过程中,应采用加密技术和安全协议,确保数据的机密性和完整性。其次,中央监控系统对接收到的数据进行实时处理和存储,并利用大数据分析技术,对设备运行状态进行诊断和预测。

5结语

电力物联网技术作为现代电力系统发展的重要方向,已经在电力设备在线监测中取得了显著的成果。通过合理应用传感器技术、通信技术、大数据分析技术等,电力设备的运行状态可以得到实时监测和智能管理,有效提升了电力系统的可靠性和安全性。本文通过详细介绍电力物联网技术的应用及其在变电站设备监测和巡检管理中的具体案例,充分展示了该技术的优势和广阔前景。未来,随着技术的不断进步和应用的深入,电力物联网技术必将在更大范围内推广应用,为电力系统的智能化发展提供有力支持。

参考文献

[1]周铁. 试析电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用 [J]. 中国设备工程, 2023, (17): 167-169.

[2]王梓. 电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用研究 [J]. 城市建筑空间, 2022, 29 (S2): 286-287.

[3]高崧,郭磊. 电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用研究 [J]. 电气自动化, 2022, 44 (03): 44-47.

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