人们的日常生活和工作都离不开电力的加持,可以说人的生活如果离开了电力资源整个城市乃至整个国家都有可能出现停摆,而且近些年来随着互联网技术以及移动终端的普及和应用,人们对电力能源的需求不断提升,而且当下人们生活水平的提高,人们对电力能源的稳定安全供应要求也越来越高。而将物联网技术应用到电力设备状态检测维修中,能够有效保证电力系统安全平稳运行,进而提高人们的生活水平。将智能电网与物联网技术相融合,可以改变传统的电力系统检测模式,实现对电力设备状态的实时监控,这样可以依靠检测过程中反馈的数据来评估设备运行的状态,进而在问题发生之前快速高效的解决存在的问题,大大提高了电力维修的质量和效率。
1、物联网技术概念
物联网简称IOT,其是于1999年由麻省理工学院所提出的,当下对于物联网还没有形成统一的定论。但是物联网技术以及互联网等技术的飞速发展,给人们的日常生活带来了巨大的改变,因此这些技术已经被全球公认为是全球信息化发展的标志。物联网技术的迅速发展也带动了其他产业的发展和革新,而其他产业的发展也促使物联网技术不断进步,因此物联网技术自诞生以来也发生了较大的变化,当下利用互联网技术以及计算机技术等信息传感设备,可以实现对信息的传输协同处理。物联网技术的应用充分发挥了互联网技术的通信优势,实现了更大范围内的人与物乃至物与物之间的联系。将物联网技术应用到各行各业中,有效推动了我国经济的发展,而将物联网技术应用到电力行业中,能够对电力数据的信息进行及时的处理,有效提高了输电设备运行的安全性和稳定性。
2、电力设备的状态检测
一般来说电力设备在同一时间段内出现质量问题的概率相对较低,正常设备的老化是需要经过一个逐渐变化的过程,所以利用物联网技术对电力设备进行状态检测就能够了解到电力设备的运行情况,对电力设备状态检测是基于理论和实践相结合的。在对设备进行检测的过程中,如果发现设备出现异常情况,并且这个情况正处于不断恶化的状态下,就可以认为该设备可能会出现故障或有发生故障的风险【1】。
2.1电力设备状态检测需获取的信息
电力设备状态参数多种多样,主要包括电压、电流、振动以及温度等参数,利用物联网技术对电力设备进行检测的过程中,对不同状态下的设备需要采用不同的观测方式,对高压设备来说电压和电流是运行的关键,而在电流运行的过程中会产生一定的温度,而过高的温度则有可能造成高压设备出现断裂的问题,所以温度也是确保高压设备正常运行的限制条件。利用物联网技术对电力设备的状态参数进行采集,简单来说就是利用感应器将接收来的信号转换为光信号或电信号等,而且感应器可以固定或移动,所以利用感应器可以实现对电力设备的全方位检测。所以感应器是确保电力设备测量参数准确性的重要保障,这也是当前物联网技术发展的难点。虽然我国在物联网技术方面也得到了飞速的发展,但由于我国物联网技术发展时间相对较短,与其他发达国家之间仍有较大的差距,所以我国在国产感应器性能和质量方面仍有待提升。
2.2电力设备状态检测的任务
利用物联网技术对电力设备状态进行检测的主要任务除了判断设备是否处于正常运行之外,还需要对设备的运行状况进行数据采集工作,并对采集的数据进行处理、储存,进而建立起完善的电力设备运行档案,为日后电力行业的发展提供依据。并且依靠电力设备状态检测的结果,还可以对电力设备运行进行评估和分类,利用收集的数据对电力设备运行状态设立相应的标准,当设备到达该标准后就需要对设备采取相应的维修措施。电力设备状态评估主要包括设备异常和设备故障的评估,而想要确保评估的准确性和科学性,是需要进行大量的数据作为依据的,所以利用物联网技术对设备的状态进行检测进而形成一套完整的运行数据记录资料,为电力设备状态评估提供了良好的依据,这是传统电力设备状态检测所无法达到的。利用物联网技术对设备进行长期的检测,可以从根本上改变当下定期维修的管理体制,这样不仅能够减少不必要的资源浪费,而且还能够对有故障的设备进行及时处理,可以大大提高了电力行业工作的质量和效率。
2.3状态检测采用的主要物联网技术
在进行状态检测的过程中针对不同的设备需要采用不同的检测方式,在采集的过程中主要是依据需要采集的物理量与化学量等参数来选择检测方法。例如当下在电力设备系统检测中经常使用的光纤感应器,其主要是将测量的信息转换为光信号,然后利用光纤将信息传递的通道,最终由光接收器将信号传至光敏感元器件,经由敏感元器件处理后将光信号转换为电信号【2】。
3、一次设备的状态检测
一次设备简单来说就是直接参与到电能生产、运输转换以及分配的设备,其主要包括发电机、变压器、传送路线、断路器以及母线等设备,一次设备是需要传送高电压或与高电压相连,所以在使用的过程中很容易出现安全问题,在检测过程中尤其要注重检测设备的绝缘性,进而确保一次设备安全稳定运行。
3.1发电机/电动机的状态检测
发电机和电动机虽然在电力系统中的作用不同,短期运行所表现出来的性能类似,所以在对发电机或电动机进行状态检测的过程中,可以采用同种方式进行。发电机和电动机具有一定的封闭性,所以在检测的过程中无法对其内部进行观测,针对这种问题就可以采用 X射线等内部结构可视化技术来对及其内部运行状态进行检测,进而确保电力的平稳安全运行。
在线振动检测也是发电机或电动机检测的重点之一,在检测的过程中需要结合实际情况配备速度感应器以及加速度感应器等设备,从而实现对电动机或发电机仪器的振动信息采集。当下已经有部分电厂采用离线振动检测仪器对设备进行检测,通过对现有的数据分析可以对发电机或电动机的故障模式有较为清晰的认识,为日后的检查和维修工作提供可靠的数据支持。电气设备无论发生短路或断路问题都会产生一定的温度变化,利用红外温度检测能够对设备的温度进行实时检测,如果设备没有出现故障,但是温度发生异常,也需要对设备进行及时处理,防止故障发生。
3.2变压器的状态检测
送到用户手中的电是经过多重变压器处理之后方可使用的,变压器在电力系统中也占据着十分重要的地位,结合使用的环境不同变压器的结构也各有不同,在大型电力系统中变压器都是油浸式的,其主要是通过铁芯、邮箱、绝缘装置以及变压汽油等设备组成。通常来说油浸式电力变压器的故障包括内部故障和外部故障两种。由于变压器的设备相对来说较为复杂,所以工作人员也更关注变压器的内部故障,一般来说内部故障可以分为热故障和电故障两种,热故障简单来说就是变压器内部局部温度过高,结合温度的度数对故障的严重程度进行分类。电故障通常是由于变压器内部电场的影响导致其绝缘性能下降,在进行故障维修的过程中,依据其放电能量密度情况采用合适的维修方式进行【3】。
变压器的降温工作主要是通过外部的绝缘油来进行散热的,而油在受到温度的影响下会产生大量的可挥发性物体,根据其产生的氢气含量来对变压器的状态进行简单的评估。氢气气体是变压器在运行过程中产生的特定气体之一,其中氢气气体由于分子性质要小于其他分子,所以这种物质比较容易检测出,在设备中放置滤过性透膜将氢气分子与其他物质分离开,然后利用氢敏元件推算出氢气的含量,将测出的含量与标准值进行对比,就可以了解变压器的运行状态。在对变压器进行测量的过程中,还可以利用电流传感器对变压器中的铁芯进行检测,为了确保检测的科学性,还可以通过超声波法对变压器的放电故障进行检测,利用多种设备对变压器进行集中的检测处理,能够有效提高检测结果的准确性。
3.3输电路线的状态检测
众所周知电力耗费最大的是在运输的过程中,运输路线不仅长而且其运输环境较为恶劣,所以加强对输电路线的检测是确保电力稳定供应的重要保障,而电力运输检测的难度要远高于其他元件,在电路运输的过程中动物、树木以及雷电等因素都会影响到输电路线的正常运行,目前我国常用的检测手段还是依靠人力。
我国地大物博横跨5个温度带,因此不同地区的环境各有不同,我国北方地区冬季温度相对较低,而且在冬季很容易出现大面积的雨雪天气,在这种情况下电力在运输的过程中,可能会由于电线上方覆盖的积雪厚度过高而造成断线、杆塔倒塌的故障,因此对于容易发生冻雨灾害的地区,再进行输电路线设计的过程中一定要考虑线路设计的承载极限,从而避开覆冰较厚的地区,有效减少事故的发生。仅仅依靠电路设计是远远不够的,而利用传统的人力检测手段不仅检测效率低,而且还需要投入大量的人力,在雨雪天气下进行工作难度系数较大,所以在进行输电线路检测的过程中,就需要积极发挥物联网技术的作用,将物联网技术融入到智能电力设备中,在运输电线以及杆塔的位置设置大量的传感器,利用传感器实现对线路运行的动态监控。并积极利用无人机技术对线路进行定期的巡检,从而减少电力设备状态检测对人力的依赖【4】。
3.4高压断路器及隔离开关的状态检测
高压断路器又被称为高压开关,其实简单来说就是在电力设备出现故障时它能够在短时间内迅速切断故障电流,从而有效减少事故的扩大。而在电力设备正常的运行中,它还可以切断其他设备的空载和负载电流,所以高压断路器具有控制和保护的双重作用,其质量的好坏直接关系到整个电力系统的安全运行。但高压断路器等设备结构相对来说较为复杂,而且在电路设备中需要使用到大量的高压断路器,这就导致高压断路器的检修工作工作量大,而且高压断路器经过长期的运行其功能也在逐渐减退,所以高压断路器的寿命是当前人们所关心的重点。采用传统的检测方法不仅需要耗费大量的人力物力,而且检测效果还不明显,因此为了有效提高高压断路器检测的质量,当下就应将智能电网与物联网技术积极融合,利用物联网技术的 X射线、可移动探头等先进技术,对断路器的基本功能进行全面的检查,提高电力系统的稳定性。
3.5母线的状态检测
母线也是变电站中重要的组成部分,一般来说母线不会出现故障,但是一旦母线发生故障,其后果十分严重。通过对母线发生故障的原因进行分析,大多都是由于人为操作失误而造成的,所以对母线进行检测可以结合之前发生故障的原因对接地线、接地刀闸以及绝缘等方面进行检测,可采用无线移动或旋转式摄像技术对这些部位进行实时监控【5】。
4、二次设备状态检测
4.1继电保护装置的状态检测
当前的电力系统继电保护装置主要是微机保护装置,其可以通过电流以及电压互感器来获得更多的电流电压信息,并且还可以通过断路器了解元件的连接情况,所以微机保护装置也能获得较多的信息。微机保护的另一个特点是微机化和网络化,其本身就具有较强的运算性能,将此技术与物联网技术相结合,可以帮助物联网技术收集更多的信息。继电保护装置是确保电网系统正常运行的重要保障,所以在对微机装置进行监控的过程中,一定要继电系统的性能不会受到检测系统的影响。由于微机保护的检测要求相对较为严格,所以目前仍有部分电厂采用人工巡视的方式来进行检测,这种方式相对来说效率较低。所以在对继电保护装置进行监控的过程中,可以通过将测量与计量装置中的电压电流数据进行分析对比,可以发现测量计量装置是否存在故障。
4.2二次回路的状态检测
二次回路状态检测的主要功能是对二次系统绝缘是否良好以及故障告警等,在电路运行的过程中利用当下现有的物联网技术,能够轻易的发现直流回路中存在的问题,但是具体的问题点很难在短时间内完成查找。所以在对问题点进行查找的过程中可以利用注入法,在二次回路中注入特定的电流频率,这样就能够实现实时检测故障点,有助于对二次设备问题的快速修复。二次设备的正常运行对确保电力系统平稳安全运行有十分重要的作用,二次设备在运行的过程中经常会受到外界因素的干扰,但随着微机装置以及微机自动装置的自诊断技术广泛应用,使得二次设备的可靠性大大提升。所以当下就需要积极利用物联网技术加大在电力二次设备上的应用研究,进而推动二次回路检测技术的进步和发展。
4.3电力设备运行环境检测
电力设备运行除了受到人为因素的影响,还受到外界环境的影响,外界环境发生变化有可能对电力设备造成严重的破坏,尤其是在外界环境相对较为恶劣的情况下,外部温度过低可能会出现导线覆冰、微风振动等问题,进而造成电网断裂、跳闸以及误动等问题。变压器和断路器对外部温度变化较为敏感,所以当外部温度过高时,也容易发生故障。然而依据当地气象局的变化并无法准确判断出整个书店路线的环境,所以这也给输电路线故障判断增加了难度。所以为了提高在线检测的准确性,就需要积极利用物联网技术对环境的湿度、温度、风向以及雨量等参数进行全面检测,并通过对输电线路上的各类传感器实时反馈来的数据进行分析,从而实现对电力设备运行环境的实时监控【6】。
结语:
总之,我国智能电网建设过程中,物联网技术的迅速推广和应用,促进了电网在线实时运行状态检测水平的全面提升。物联网检测技术与传统离线检测技术相比,以物联网技术为基础的在线检测技术具有显著的智能化与实时化特点,冲破了周期因素对输变电设备实时运行状态检测的限制,实现了真正意义上的输变电设备自动化与智能化检测目标,促进了设备运行状态检测效率的有效提升。
姓名:杜萌萌 出生年月:1981.11 性别:男 籍贯:河南省开封市
民族:回 学历:本科 职称:中级讲师 研究方向:工科 单位:开封技师学院 单位所在省市:河南省开封市 邮编:475000