变电运维中的智能化技术应用与发展趋势分析

贺 欢，周纯玉

（1.国网陕西省电力有限公司渭南供电公司，陕西 渭南 714000；2.国网陕西省电力有限公司超高压公司，陕西 西安 710016）

0 引 言

随着科学技术的发展，在电力系统中智能化技术的应用水平越来越高，变电站运维管理逐步实现了智能化。智能化技术在变电运维中的应用主要涵盖设备监测、故障诊断与预警、设备状态评估以及优化维修等方面。通过物联网和传感器技术，实时监测变电设备并采集数据，可以获取设备工作状态、温度、振动等相关指标。基于大数据分析和人工智能算法，可以快速处理和精确分析这些数据，实现故障预测和设备状态评估。同时，智能化技术可以为运维人员提供智能报警和实时监控功能，及时发现设备异常和故障，缩短故障处理时间，增强电网可靠性和稳定性。因此，针对变电运维的智能化技术应用与发展趋势分析尤为重要。

1 变电运维中智能化技术的应用现状

1.1 缺乏自动化监测与诊断技术

现有的变电运维模式中，设备状态监测和故障诊断仍然主要依赖于人工操作和巡检[1]。这种依赖人工的方式不仅费时费力，还存在一定的主观性和误判的可能性。缺乏高效的自动化监测与诊断技术意味着在故障发生时无法及时准确地进行诊断，从而延长了故障处理的时间。

1.2 数据处理和分析能力不足

智能化运维需要处理和分析大量的数据，包括传感器数据、历史记录等。然而，现有的变电运维模式缺乏相应的数据处理和分析能力，难以从海量数据中提取有用的信息，并进行准确的故障分析。

1.3 技术集成和系统互联的困难

技术集成要实现智能化的变电运维，需要集成和互联不同的技术组件和系统。然而，现有的变电运维模式在技术集成和系统互联方面存在一定的困难，缺乏统一的标准和接口，限制了智能化技术在变电运维中的应用和发展。

2 针对变电运维问题的解决对策

2.1 开展变电运维自动化设备故障诊断

为克服现有变电运维模式中缺乏自动化监测与诊断技术的问题，可以广泛应用物联网技术，实现设备状态的数据实时采集。物联网技术将传感器节点、通信网络和云平台相连接，使设备能够实时传输各种参数和状态信息，从而实现设备状态的远程监测和故障的及时诊断[2]。变电运维能够快速确定发生故障的设备，避免逐一排查检修厂站内各设备，一旦设备出现故障或异常情况，系统会自动发出警报并提供相关的故障诊断信息，运维人员能够快速确定发生故障的设备。变电运维自动化设备故障诊断流程如图1所示。

图1 变电运维自动化设备故障诊断流程

变电运维自动化设备故障诊断的流程主要包括以下几个步骤。首先，通过物联网技术实时采集设备的各种参数和状态信息；其次，利用数据分析和机器学习算法处理和分析采集到的数据；再次，根据设备的工作规律和特征，判断设备是否存在异常情况，如果出现异常，通过比对设备的数据和正常工作模式进行故障诊断，确定故障的具体原因；最后，生成故障报告，并提供相应的故障修复方案给运维人员[3]。通过这个流程，可以实现设备故障的快速诊断和准确判定，提高变电运维的效率和可靠性。

该任务流程可部署适用于变电设备的高性能传感器。这些传感器能够监测温度、湿度、振动等关键参数。设备状态监测和故障诊断的物联网技术可以通过传感器采集的各种参数和状态信息，电流负载评估公式为

式中：P为电流负载能力；U为电压；I为电流；cosθ为功率因素。根据电流负载能力的计算结果，可以评估设备当前的负荷情况，并评估是否存在超负荷运行的风险。物联网技术可以应用各种公式分析和计算传感器采集的设备参数和状态信息，从而实现对设备状态的远程监测和故障的及时诊断。该方法有助于提高设备的运行安全性和稳定性，降低故障风险，并有效提高变电系统的可靠性和可用性。

2.2 部署变电设备传感器网络

变电站需要部署适用于变电设备的传感器网络，实时采集设备的各种参数和状态信息。这些传感器利用物联网技术将数据传输至大数据平台进行存储和处理[4]。随后，利用大数据分析技术挖掘和分析这些数据，提取设备状态的特征和趋势。变电站传感器数据如表1 所示。

表1 变电站传感器数据

由表1 可知，气温呈逐渐升高的趋势。从08:00—12:00，温度从35 ℃上升到达38 ℃；湿度整体上呈现出轻微的波动，但变化并不明显。从60%上升到65%，幅度较小，而在温度最高的时候，湿度稍有下降，为64%。相对于温度和湿度的变化，振动传感器值的变化幅度相对较大，08:00 的传感器值为0.05，12:00 升到了0.18，其后的传感器值有所下降，但整体仍保持在较高的范围。通过数据的汇总和可视化呈现，运维人员可以直观地了解设备的工作状态和变化趋势。

2.3 制定统一的技术通信协议

为实现不同变电设备之间的互联互通，确保设备间能够高效地传输数据和进行通信，需要制定一个统一的技术通信协议。技术通信协议应该考虑到变电设备之间的不同类型、品牌和通信接口的差异性。针对不同类型的设备（变压器、断路器、继电器等），需要确定统一的数据格式和标准化的参数定义，以确保不同设备能够正确解读和处理收发的数据。对于设备间的通信接口，采用Modbus 通信协议根据不同设备的支持情况和特性，制定相应的通信规范和指导，确保设备间的互联互通。Modbus 通信协议设备互联互通数据如表2 所示。

表2 Modbus 通信协议设备互联互通数据

表2中，变电站通过采用统一的Modbus通信协议，不同设备可以使用相应的Modbus 地址进行指令的发送和接收，从而实现互联互通。例如，可以通过读取Modbus 地址为1001 的设备的寄存器来获取变压器的温度信息。在制定统一的技术通信协议时，发送方和接收方都持有由可信第三方（如数字证书颁发机构）签发的数字证书。在通信过程中，发送方使用自己的私钥加密数据，并附带自己的数字证书，接收方使用发送方的公钥解密数据，并通过验证数字证书的合法性来确保发送方的身份可信。引入数据加密和身份认证等机制，能够确保通信过程中的数据传输的可靠性和完整性，提高整个系统的安全性和保护能力。

3 变电运维智能化技术的发展趋势分析

变电运维是电力系统中至关重要的一环，随着科学技术的不断进步和应用，其发展也呈现出明显的智能化和自动化趋势。

人工智能技术的应用将实现变电设备的智能化监测和故障诊断。利用人工智能算法和机器学习模型，可以实时处理和分析大量的传感器数据，识别设备可能存在的故障或异常情况，并提供相应的预警和建议[5]。人工智能技术通过深入分析历史数据，可以挖掘设备运行规律和特征，发现潜在的风险和问题。

此外，大数据分析技术与模型建立和优化相结合，可以实现对设备的智能化维护和故障预测。利用数据分析，可以确定维护的最佳时间、方式和资源配置，最大限度地提高设备的可靠性，提前预防或避免设备故障导致的损失。

在人工智能深入发展的同时，虚拟现实和增强现实技术将为变电站运维带来新的发展机遇。运维人员通过虚拟现实和增强现实技术可以实时观察和操作设备，不受时间和空间限制，提高工作效率和安全性。运维人员可以通过虚拟现实技术进行设备的3D 仿真和模拟，帮助运维人员更好地理解设备的结构和工作原理，并进行安全操作指导。

4 结 论

智能化技术在变电运维中的应用已经取得了显著成果，并且具有广阔的发展前景。传感器网络、云计算、人工智能以及大数据分析等技术手段的不断演进，将为变电运维带来更高效、可靠的解决方案。因此，未来的发展中，智能化技术将持续发展并成为变电运维的主流趋势，为变电站的安全稳定运行提供更好的支持。