物联网技术在电力设备状态检修中的应用

谢黎 朱江

【摘要】 随着经济和社会的高速发展，社会各行业和居民生活对电力的需求量也在不断加大，对供电质量和供电安全可靠性的要求也日益增强。传统的电力设备状态检修工作模式需要顺应新的信息化发展趋势，并为之发生巨大转变。物联网技术在电力设备状态检修工作中的融合将从根本上改变这一工作模式。本文对基于物联网技术的电力设备状态检修中的应用进行了介绍和研究，并结合应用模型对物联网技术在状态检修应用中的作用做出了评价和展望。

【关键词】 物联网 电力设备 状态检修 检修计划

引言

在物联网快速发展的今天，从工厂自动化和车载网络接入到穿戴式设备和家用电器，物联网已触及了我们生活的方方面面，然而基于物联网技术的电力设备状态检修应用却是一个新生且具有挑战的课题。物联网技术在电力设备状态检修应用中的核心部分即对设备状态监测水平的提高，通过物联网技术可以获取到实施可靠的设备在线运行数据，对电力设备状态检测所需的监测任务、监测数据进行实时抓取，然后对数据流和信息流进行分析、整理，并根据电力设备管理及检修计划结合分析结果制定设备检修工作计划，从根本上改变电力设备定期检修和事后检修相结合的传统检修模式。

一、物联网技术发展现状

物联网的概念最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机，但首次提出物联网这个概念是1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”，简称物联网。

顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这其中有两层意思：第一、物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二、其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

然而物联网自诞生至今已经发生了很大的变化，从最初依托射频识别技术、感知技术以及计算机技术的各种传感设备，通过接入互联网实现信息传输和协同处理，从而实现人与物、物与物之间的信息交换需求的互联。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

物联网按网络架构可划分为：感知层、网络层、应用层，三个部分。其中感知层主要作用于实现整个物联网的智能感知，运用射频技术、传感技术、无线通信技术，实现物体的识别和信息的采集；网络层主要作用于实现信息的传递和处理感知层获取的信息，可以由互联网、租用通道、自建通道构成，是整个物联网的中枢；应用层主要作用于实现各类智能应用，是物联网和用户的接口，与实际需求紧密结合。在物联网技术中，RFID、传感网、M2M、两化融合被称为物联网的四大关键支撑技术，其结构示意图如下：

其中两化融合主要应用于工业信息化，特别是自动化和制造业。RFID、传感网、M2M在电力系统尤其是智能电网应用中起到了关键作用。

二、电力设备状态检修技术发展现状

电力设备状态检修模式的发展主要经历了故障检修、预防性检修，两个重要的阶段。其中，故障检修是指，当运行中的设备，其状态处于不得不进行检修的情况时，才对其进行检修的工作模式，它是一种被动检修的模式。而预防性检修与故障检修相比显得较为主动，这种检修模式旨在降低或减少因检修对生产环境所造成的影响。因此在具体操作中，采取对在运设备实施定期检修或计划性检修两种方式。从某种方面来看，预防性检修已基本具备状态检修的雏形，无论在效率和安全方面都优于故障检修，但由于其具体检修的时间周期和检修内容都是预先设定好的，因此在实际运作中往往会出现无法处理偶发、突发性事件的情况。此外还会因为定期或计划的周期密度小，造成正常设备过度检修的情况。除此之外，还可能因为诸多的外界因素，直接或者间接的影响检修工作的顺利完成。如此一来，在设备检修过程中势必会造成人力、财力、物力、时间各方面的损失。

由此看来，在预防性检修模式下倘若能够将设定检修周期和检修内容与设备实际运行状态相结合，通过对在运设备进行可靠性评估，从而建立出设备运行状态的评价结果，根据结果进一步指导设备检修工作的开展，这就是所谓的状态检修机制。然而，要获取设备的运行状态，离不开对设备的周期性巡检。目前电力设备的巡检工作除少部分具备自动化信息采集传回数据，主要还是依靠巡检人员定期、定时的对其进行人工巡检。传统的巡检工作主要采用手工纸质现场记录，后期整理导入信息系统的方式，不仅工作量巨大，效率低下，而且受气候、环境、以及人员素质和责任心等多方面因素的制约和影响。巡检质量不高、巡视不到位也时有发生。采用传统的巡检方式，无法满足设备的运行状态和缺陷等信息的及时反馈，可能因延误检修造成设备停机或损坏等重大事故。然而如何解决实时获取设备的运行状态，并将获取信息数据实时反馈这一问题呢？

三、基于物联网技术的电力设备状态检修

电力设备状态检修是生产管理工作的重要组成部分，对提高设备健康水平、保证电网安全、可靠运行具有重要意义。随着电网的快速发展及用户对供电可靠性要求的逐步提高，传统的基于周期设备检修模式已经不能适应电网发展的要求，迫切需要在充分考虑电网安全、环境、效益等因素条件下，研究、探索提高设备运行可靠性和检修针对性的新的检修管理方式。状态检修模式与物联网技术的融合是解决当前电力设备状态检修工作中面临问题的重要手段。下面是基于物联网技术的电力设备状态检修模式的架构示意图3。

从图3中可以看出，在物联网的感知层部署了无线发射塔和无线中继基站，以满足无线信号的覆盖。此外，在电力设备侧部署了无线传感器，传感器可将监测到的设备状态信息通过无线射频的方式上传至基站，最终在网络层中的RFID信息采集系统汇总并保存。传回的监控数据主要包含：设备资产信息、运行状态信息、全生命周期等，管理员可方便的使用监控管理平台对采集系统进行数据的远程维护。另外，通过对这些数据的核实审查和综合分析，可得出设备运行状态评估结果。然后将结果发送至状态检修智能辅助决策系统，经智能决策与人工决策的结合，最后生成状态检修计划并及时下达给检修人员。检修人员在收到检修计划后，依照手执式RFID巡检设备上同步的检修计划安排，前往现场对设备进行检修，并及时将检修情况和结果上传至状态信息采集系统。运用物联网技术中位于感知层面的RFID无线射频识别技术，可方便的实现将设备的运行状态经传感器实时采集，并通过无线的方式实时传回监测数据。随后检修人员可对传回的数据进行分析，从中获取设备的运行状况、评价、全生命周期等情况，进而对设备进行运行状态的可靠性评估，最后根据评价结果确定设备检修的内容和时间。与传统的状态检修模式不同的是，这种检修方法是完全建立在对设备运行状态的实时监测及反馈信息的故障诊断的基础之上。通过采用专用设备传感器、RFID射频识别、WSN无线传感网、计算机软硬件、网络系统、业务系统支撑下的信号处理、分析、诊断等技术的融合应用，对设备在运行中突发的异常情况进行状态分析，并对异常部位、严重程度、发展趋势做出预判断，提早识别故障征兆，做出合理的检修决策。此外，对海量的实时采集数据进行收集、整理、分析，还能随时掌握设备性能下降的程度，从而在设备性能即将降至临界之前，提前安排检修工作计划，降低运维管理成本，避免检修过度的情况，提高电网运行的可靠性。采用物联网技术能够获得实时、可靠的在线数据，为状态检修提供更好的数据支撑，同时还能有效地提高状态检修的针对性和检修效率。

四、总结和展望

目前，物联网在我国已形成了一定的市场规模，物联网技术已广泛应用于公共安全、城市管理、环境监测、节能减排、交通监管等领域，越来越多的成功案例向我们展示了物联网的辉煌成就。采用物联网技术的电力设备状态检修，正是物联网在电力企业状态检修工作中的应用方式和前景。

由于采取了先进的物联网监测技术手段，才能在电力设备状态检修工作中以“第一手”数据作为评价设备状态的依据。同时根据对设备异常和故障发展趋势的预判来指导和决策状态检修工作的开展，从根本上改变了传统的检修模式，减轻了设备现场巡检的工作压力，保障了巡视质量，提高了工作效率，也为提高设备运行可靠性提供了有力的保障。相信随着物联网技术在电力企业中不断的深入应用，通过各式各样的智能传感器将电力设备、设施互联并感知，实现电力系统的分布式智能信息传输、计算和控制。构建接入灵活、标准统一、稳定可靠的电力智能物联网，为智能电网的稳定运行保驾护航。

参 考 文 献

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