智能化技术在电力变电站维护中的应用

2023-12-19万洁霜

中国科技纵横 2023年19期

万洁霜

（国网河南省电力公司超高压公司，河南南阳 473000）

1 引言

随着科技的不断进步和社会的发展，电力系统在国家经济发展和人民生活中扮演着越来越重要的角色。作为电力系统的关键组成部分，电力变电站的稳定运行对保障电力供应具有举足轻重的意义。然而，在传统的电力变电站维护管理中，存在诸多问题，如设备故障诊断与预测不够准确、实时数据监测与分析效率低、设备巡检与维护工作量大等。为解决这些问题，智能化技术逐渐应用于电力变电站维护领域，带来了显著的效果。智能化技术包括人工智能（AI）、物联网（IoT）、大数据分析、云计算、虚拟现实（VR）等先进技术，它们在电力变电站维护中的应用可以提高设备故障诊断与预测的准确性、实时数据监测与分析的效率、设备巡检与维护的质量和安全性，从而确保电力系统的稳定运行。本文将详细介绍智能化技术在电力变电站维护中的具体应用案例，包括设备故障诊断与预测、实时数据监测与分析、设备巡检与维护等方面的实践经验和成果，以期为电力变电站维护领域的技术创新和发展提供借鉴和参考。

2 电力变电站维护的现状与挑战

随着电力系统的发展和技术的进步，电力变电站的维护工作已经越来越规范化和标准化。在变电站的日常维护工作中，工作人员需要对变压器、开关设备、保护装置等进行定期巡检和维护，确保设备的正常运行。同时，还需要对变电站的环境进行清洁和整理，保证工作环境的安全和舒适。尽管电力变电站维护工作已经取得了很大的进步，但是在实际工作中仍然面临着一些挑战。首先，随着电力系统的规模越来越大，变电站的设备数量和复杂程度也在不断提高，这给维护工作带来了更大的难度。其次，电力变电站的维护工作需要高度的专业知识和技能，但是，目前维护人员的专业素质参差不齐，难以满足工作的需要。最后，变电站维护工作的质量直接关系到电力系统的安全和稳定运行，因此，如何提高维护工作的效率和质量，是当前面临的重要挑战［1］。

3 智能化技术在电力变电站维护中的潜力

随着科技的不断发展，智能化技术在各个领域都得到了广泛的应用，其中在电力变电站维护领域也展现出了巨大的潜力，比如实现实时监测与诊断，智能化技术可以实时监测变电站设备的运行状态，对设备的健康状况进行评估，实现故障的提前预警和诊断。通过采用传感器、监测仪器等设备，收集变电站运行过程中的数据，利用数据分析和预测技术，判断设备的运行状况，降低故障发生的概率。进行自动化操作与控制，智能化技术可以实现变电站设备的自动化操作和控制，减少人工干预，提高运行效率。例如，利用智能机器人代替人工进行巡检，可以降低工作人员的安全风险，提高巡检的准确性和效率。此外，通过智能控制系统，可以实现设备的远程操作和控制，提高运行管理的便捷性。进行信息化管理，通过利用信息化管理系统，可以实现变电站运行数据的集中管理和分析，提高运行管理的效率和质量。例如，可以收集和整理变电站的运行数据，进行数据分析，为运行维护提供决策支持。此外，还可以通过移动终端实时查看变电站的运行状态，实现随时随地的监控和管理。优化维护策略，智能化技术可以帮助电力变电站优化维护策略，提高维护工作的针对性和有效性。通过对运行数据的分析，可以准确掌握设备的运行状况，制订科学的维护计划，提高设备的使用寿命。同时，可以实现维护资源的合理分配，降低维护成本。

4 电力变电站传统维护中存在的问题

4.1 设备故障检测与诊断

在电力变电站维护中，设备故障检测与诊断存在的问题主要包括检测手段单一，目前，许多变电站的设备故障检测仍然依赖于人工巡检，这种方式效率低下，且无法做到实时监测，可能错过故障的早期预警。故障诊断准确率低，由于缺乏有效的数据支持，以及故障检测设备的精度不高，导致故障诊断的准确率较低，可能延误故障的处理，甚至可能造成更大的损失。故障预警机制不完善，许多变电站缺乏有效的故障预警机制，无法及时发现和处理故障，增加了设备故障的风险。维护人员专业素质不高，部分变电站的维护人员专业素质不高，缺乏必要的设备故障检测与诊断知识，影响了故障检测与诊断的效果。设备老化问题严重，部分变电站的设备老化问题严重，设备故障的风险增大，对设备故障检测与诊断提出了更高的要求［2］。

4.2 设备巡检与维护

设备巡检与维护也存在着一些问题，比如巡检频率不足，由于各种原因，部分电力变电站的设备巡检频率不足，可能导致设备故障无法及时发现，增加了设备故障的风险。巡检质量不高，部分变电站在设备巡检过程中，缺乏专业的检测设备和技术，导致巡检质量不高，可能延误故障的处理。维护人员数量不足，部分变电站维护人员数量不足，导致设备巡检与维护工作无法得到有效开展，影响了设备的正常运行。维护技术落后，部分电力变电站的维护技术落后，无法满足现代电力系统的要求，影响了设备的运行效率和安全性。

4.3 实时数据监测与分析

在电力变电站维护中，实时数据监测与分析存在的问题主要包括监测设备落后，部分变电站的实时数据监测设备落后，无法提供准确、实时的数据，影响了数据的分析效果。数据分析能力不足，部分变电站在数据分析方面缺乏专业的技术和人员，导致数据分析的效果不佳，无法及时发现潜在的故障和问题。监测范围有限，部分变电站的实时数据监测范围有限，可能无法覆盖所有重要设备和部位，导致部分问题无法及时发现。数据传输和处理延迟，部分变电站在数据传输和处理过程中存在延迟，可能导致实时数据监测与分析的效果不佳，无法及时预警和处理故障。数据冗余和丢失，部分变电站在实时数据监测与分析过程中，可能存在数据冗余和丢失的问题，影响了数据的有效性和准确性。

5 智能化技术在电力变电站维护中的具体应用案例

5.1 设备故障诊断与预测

随着科技的发展，智能化技术在电力变电站维护中的应用越来越广泛，如设备故障诊断与预测，可以基于人工智能（AI）进行故障诊断，通过收集和分析电力变电站的实时运行数据，如温度、电流、电压等，AI 系统可以自动识别设备的异常状态，并对可能发生的故障进行预测。一旦发现故障，AI系统还能给出相应的维修建议，从而提高故障诊断的准确性和效率。机器学习（ML）在故障预测中的应用，利用机器学习算法，可以对电力变电站的设备运行数据进行分析，挖掘数据中的规律，预测设备的故障趋势［3］。通过这种方式，可以实现对设备故障的早期预警，为维修决策提供依据。物联网（IoT）技术在设备监测中的应用，通过在电力变电站的设备上安装传感器，可以实时收集设备的运行数据，并通过物联网技术将数据传输至监控中心。这样，维修人员可以实时了解设备的运行状态，及时发现并处理潜在的故障。大数据分析在故障诊断中的应用，通过收集和整合电力变电站的运行数据，可以对设备的运行状况进行全面分析。利用大数据分析技术，可以发现数据中的关联性和规律，从而为设备故障诊断提供有力支持。虚拟现实（VR）技术在设备维护中的应用，通过虚拟现实技术，可以监控电力变电站的设备和环境，为维修人员提供便利。这样，维修人员可以在环境中进行精准的故障排查，提高维修效率和安全性[4]。

5.2 设备巡检与维护

智能化技术在电力变电站维护中的应用，可以显著提高设备巡检与维护的效率和质量。比如无人机巡检，利用无人机搭载的高清摄像头和红外热像仪等设备，可以对变电站的设备进行实时、全方位的巡检。无人机巡检不仅可以减少人工巡检的工作量，还能发现人工巡检难以观察到的设备安全隐患，提高巡检质量。机器人巡检，智能机器人可以自动执行变电站的巡检任务，通过搭载的各种传感器和检测设备，对设备进行实时监测。机器人巡检不仅可以提高巡检效率，还能减少人员在高压环境中的风险，提高巡检安全性。智能诊断与预测性维护，利用大数据分析和机器学习等技术，可以实时监测变电站设备的运行数据，分析设备的运行状况，预测设备的故障趋势。这样，可以实现对设备的预测性维护，减少突发性故障，提高设备的可用率[5]。

5.3 实时数据监测与分析

智能化技术在电力变电站维护中的应用，可以显著提高实时数据监测与分析的效率和准确性。比如利用物联网（IoT）技术在数据采集，通过在电力变电站的设备上安装传感器，可以实时收集设备的运行数据，如温度、电流、电压等。借助物联网技术，这些数据可以实时传输至监控中心，为数据分析提供基础。利用大数据分析在实时数据监测，利用大数据分析技术，可以对收集到的实时数据进行深入挖掘，发现数据中的关联性和规律，这样，可以实时掌握设备的运行状况，及时发现潜在的故障隐患。人工智能（AI）在数据分析中的应用，通过应用机器学习和深度学习等 AI 技术，对实时数据进行智能分析，实现对设备故障的预测和诊断[6]，可以提前采取措施，避免设备故障，提高电力系统的稳定性。云计算在数据处理中的应用，是利用云计算技术，对实时数据进行高效处理和存储，为数据分析提供强大的计算能力。同时，云计算还可以实现数据的远程共享，方便各级管理人员随时查看和分析数据。实时数据可视化，通过将实时数据以图表、曲线等形式进行可视化展示，可以让运维人员更直观地了解设备运行状况，及时发现异常，提高故障诊断和处理效率。

总之，智能化技术在电力变电站维护中的应用，可以提高设备故障诊断与预测的准确性和效率，降低故障率，提高电力系统的稳定性和安全性。随着技术的不断发展，未来电力变电站维护将更加智能化和自动化[7]。