基于物联网技术的智能电气设备在线监测 与故障诊断

王 成,刘先锋

(江西电力职业技术学院 江西 南昌 330038)

0 引言

随着我国社会经济的不断发展,各种先进技术的水平也处于不断上升的趋势。物联网技术作为5G时代较为重要的先进技术之一,其在各行各业中也逐渐有着极其重要的应用。基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统便是针对电气设备管理和应用而开发出来的一种监测系统,其能够实时监测到电气设备的运行状态,并根据运行状态来判断其是否存在故障问题,既能够保证电气设备的高效运行,又能够降低电气设备故障造成的影响。

1 物联网技术概述

物联网技术(Internet of Things,IoT)起源于传媒领域,是信息科技产业的第三次革命。物联网是通过信息交换,按约定的协议,将任何物体与网络相连接,物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能[1]。

物联网技术指的是通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位技术以及激光扫描器等各种先进技术装置对目标物体行动过程进行相关信息数据采集的一种技术。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络,随着物联网“万物可连”时代的到来,可在物体与物体、物体与人之间进行连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网技术在电气设备管理中同样也有着较为重要的应用,通过物联网能够对电气设备的运行状态进行实时监测,既能够保证电气设备的运行质量,又能够降低电气设备出现故障的可能性,对于电力相关行业的发展有着极其重要的推动作用。

2 基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统架构

2.1 传感技术

传感技术是电气设备在线监测技术中的核心技术,传感技术的精准度和监测结果的准确性直接受到传感设备精确度的影响。对于在线监测技术来说,得出精准的数据非常关键,所以相应的传感技术必须在精确性上得到进一步发展,传感技术在这个过程中经历了多次更新和变革。通过对传感技术进行更新和优化,使其获取的数据准确性更高,数据是在线监测技术功能性得以发挥的重要标准,通过观察相关设备的运行数据,即可判断该设备是否存在异常情况。科技的发展日新月异,相关人员应加强对传感技术的研究,提高其数据分析能力,进一步提高检测过程中获取数据的准确性,深化检测技术的灵敏程度。目前阶段,若想实现传感技术的高灵敏度,需要投入更大的资产成本,并且具有高灵敏度的传感器造价也比较高。因此,应对现有技术进行积极地创新,减少高灵敏度传感器的造价成本,才能在最大化提高经济效益的基础上,实现传感技术灵敏度的提高,确保传感器能在运行中对数据更好地收集与分析,为电气设备的稳定运行提供保障。

2.2 数据采集模块

数据采集模块[2]是基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统的基础模块之一,也是系统监测作用发挥的根本所在。数据采集模块主要是通过电光互感器、电子互感器、智能传感器等传感器来对电气设备运行过程中产生的电压、电流等相关状态参数数据进行全面收集,而后再将这些数据传输到中心控制平台进行数据分析处理,通过数据处理结果来判定现阶段电气设备的运行状态是否正常。数据采集模块能够直接关乎电气设备运行状态的判断结果,如果数据采集模块存在问题的话,那么所采集到的电气设备运行数据信息与实际信息之间将会出现一定的差别,在进行数据信息分析的时候也无法保证分析结果的可靠性,最终可能会因为数据采集不够精准而导致判断错误的现象发生,从而对变压机的正常运行工作造成影响。因此需要定期做好数据采集模块的检测工作,这样才能够更好地保证数据采集结果的精准性和可靠性,从而为电气设备运行监测工作的顺利开展奠定坚实良好的基础。图1为基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统架构图。

图1 基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统架构

2.3 中心控制平台

中心控制平台是基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统的关键所在,工作人员不仅能够通过中心控制平台及时掌握电气设备的实际运行状态,而且还能够利用中心控制平台来对电气设备的运行参数进行远程调试,以此来保障电气设备处于最佳运行状态。同时中心控制平台还能够起到分析电气设备运行状态参数数据的作用,当基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统内的数据采集模块将电气设备运行状态参数数据全部采集完毕并传输到中心控制平台之后,中心控制平台便能够自动将所有的数据进行分析,并比对电气设备以外正常运行的状态参数数据,从而给出最终的数据分析、比对结果,如果数据分析、比对结果存在异常的话,则意味着电气设备存在运行故障隐患,维修人员便需要立即停止电气设备运行,并对其进行及时检测维修,以此来避免电气设备故障造成其他更为严重的影响。

2.4 云服务平台

智能电气设备在线监测与故障诊断系统与云服务平台之间也有着较为紧密的联系,云服务平台主要是通过虚拟化技术来实现的,通过虚拟化技术来为云计算服务提供基础架构层面的支撑。中心控制平台所接收到的电气设备运行参数数据会全部存储到云服务平台中,通过云端服务器[3]来记录电气设备的运行历史,这样所有的数据便能够得到有效的保存。云服务平台下电气设备在线监测与故障诊断如图2所示,当电气设备出现运行故障或者其他问题的时候,工作人员便能够通过查询电气设备的历史运行数据,并根据电气设备历史运行数据的变动情况来判断其故障具体情况,同时也能够将电气设备历史运行数据作为证据来对相关负责人员进行惩处,以此来提高电气设备运行管理力度,督促工作人员能够在电气设备后期运行过程中更加认真负责地进行监测管理。

图2 云服务平台下电气设备在线监测与故障诊断

2.5 设备管理模块

整个电力系统中所涉及的电气设备数量是非常多的,管理起来十分困难,利用智能电气设备在线监测与故障诊断系统中的设备管理模块便能够快速地确定电气设备的分布位置,而且电气设备的各个方面应用情况也能够记录到电气设备管理档案中,从电气设备安装到电气设备报销期间所有工作的开展均能够通过设备管理模块对其进行严格的把控。电气设备内部的组成零件也是较为复杂的,零件的维修更换等也均需要通过设备管理模块来进行实现,同时在电气设备应用阶段还需要定期进行电气设备维护保养、检修工作,设备管理模块则能够对电气设备的维护保养计划进行具体的制定,并对每次电气设备维护保养过程中出现的问题和具体解决方法进行记录,以此来辅助电气设备管理相关工作更加顺利地开展,从而进一步提高电气设备运行的稳定性和安全性。

2.6 远程监控模块

远程监控模块则主要指的是对电气设备进行监控监测的模块[4],通过数据采集模块能够及时收集到电气设备运行的状态参数等信息数据,而远程监控模块则能够对电气设备的运行环境进行监控,电气设备所处的运行环境对于其运行效果也有着较大的影响,通过远程监控模块一方面能够确保电气设备处于安全运行环境中,另一方面则能够对电气设备与其他电气设备之间的连接进行监控。远程监控模块主要由摄像头等前端监控电气设备和远程监控子系统组成,其所监控到的画面能够直观地展现到监控中心大屏上,而且监控中心大屏上还会将所监测到的电气设备的运行参数数据也展现出来,工作人员通过观看监控中心大屏便能够及时对电气设备的实际运行状态进行掌握,而且在进行电气设备故障维修的时候,维修人员也能够根据监控录像和电气设备运行参数来分析故障问题所在,从而推动电气设备故障维修工作更加顺利地开展。

2.7 外端连接模块

外端连接模块相当于是基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统中的应用层,其他模块的相互配合主要是实现对电气设备的运行状态参数进行监测,而外端连接模块则能够将电气设备监测数据传输到其他的外界电气设备中。其中最为常用的外端连接电气设备是手机APP、Web网络应用和客户端等,基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统具有自己的网站界面,用户通过正确的账号、密码便能够实现系统界面的登录,而后便能够根据自身的权限来对电气设备的运行监测数据进行查询。外端连接模块使得查询电气设备运行监测数据的方式增多,这将进一步提升电气设备运行监测的效率,工作人员如若在进行其他工作无法处于监控中心大屏附近的时候,便能够通过手机APP或者登录系统界面等方式来随时随地地对电气设备的运行监测数据进行查看。

3 基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统应用的重要性

3.1 及时排查出电气设备存在的故障隐患问题

电气设备作为电力系统正常运行的重要设备,如果出现故障问题的话,那么便可能会造成整个电力系统的运行故障,从而使得电力系统无法为用户提供其所需求的电力能源,最终造成当地地区整体经济的损伤。因此基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统在电力行业中的应用便显得极其重要,通过智能电气设备在线监测与故障诊断系统能够对电气设备的运行数据进行实时监测收集,并通过分析电气设备运行数据的变化情况来判断其是否存在安全故障隐患问题,如果电气设备存在运行故障隐患问题,基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统就能够将其运行情况全部反馈给中心控制平台,工作人员根据提示信息及时了解到电气设备的故障隐患位置和故障原因,并针对具体情况对其进行维修处理,避免电气设备在运行过程中出现更加严重的故障,对整个电力系统的正常运行造成影响。智能电气设备在线监测系统结构组成如图3所示。

图3 智能电气设备在线监测系统

3.2 延长电气设备的使用寿命

基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统的应用对于电力行业的发展有着极其重要的影响作用。电力行业内的电气设备数量、类型较多,管理起来较为困难,任何电气设备问题都可能会对整个电网造成严重的影响,而通过智能电气设备在线监测与故障诊断系统则能够对电气设备的运行情况进行及时的监测管理[5-6]。从电气设备正常运行开始,管理人员便能够根据监测系统对其运行信息数据进行全面的监测,实时根据电气设备产生的运行数据对其使用寿命进行分析判断,当电气设备存在故障隐患问题时,该系统能够提前进行预警,维修人员根据系统预警信息对电气设备故障隐患问题进行排除,以此降低电气设备运行过程中出现故障的可能性,从而有利于进一步延长电气设备的使用寿命。同时当电气设备内部的零部件使用寿命达到上限时,工作人员根据物联网反馈情况及时进行更换,以此来达到确保电气设备运行安全的目的,进一步提高电力系统的整体运行安全性[7-8]。

4 结语

综上所述,基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统能够起到的应用效果是极其重要的,通过基于物联网技术的智能电气设备在线监测与故障诊断系统对电气设备运行过程中所生成的信息数据进行实时监测、收集,能够有效地根据电气设备的运行数据变化情况来判断出其运行状态,如电气设备存在故障隐患,其运行数据将会出现较大的变动,这时工作人员便根据系统提供的信息对电气设备的故障隐患问题进行排除,来达到提前预防电气设备运行故障的目的,并以此来通过物联网技术推动电力行业快速的发展。