智能技术在变电运维中的应用研究

王梅琦

摘要：文章概述了变电运维的基本概念，并以AcrelCloud-1000变电所运维云平台系统为例，结合传感器技术、数据采集与传输技术以及数据分析与处理技术，探讨了智能化技术在变电运维中的应用。通过具体案例和实际数据的分析，文章详细阐述了智能化技术如何提高运维效率、降低运维成本以及提升运维安全性。具体而言，自动化和智能化的设备巡视和操作显著提高了运维效率，而实时监测和预警系统则使智能化技术能够及时发现潜在的安全隐患，从而极大地提升了运维安全性。

关键词：变电运维；智能化；技术分析

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）13-0132-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

随着科技的飞速发展，智能化技术已逐渐渗透到各行各业，变电运维领域亦不例外。变电运维作为电力系统稳定运行的重要保障，其技术水平直接关系到电网的安全与稳定运行。智能变电站是基于新一代信息技术和自动化控制技术的新型电力系统，具有高可靠性、高安全性和高效率等特点，因此得到了广泛的应用[1]。智能变电站的运维能有效保障其安全运行，并提高变电运维的效率。

1 变电运维技术概述

1.1 变电站基本概念

变电站的主要功能是将发电机发出的电能进行升压或降压，以满足不同负荷的需求[2]。在此过程中，变电站设备需要进行变压、断路等操作，以确保电能的安全传输和分配。同时，变电站还需根据实际需求对电能进行调节和平衡。

1.2 变电运维流程

变电运维包括按照规定的巡视时间和路线对所辖的变配电设备进行巡视，发现问题及时汇报并处理。同时，根据调度命令进行设备的投切操作，定期对设备进行维护保养，包括清扫、紧固、校准以及更换磨损部件等。此外，还需定期对变配电设备进行停电检修，并在设备发生异常或故障时，迅速进行故障定位和隔离，及时通知维修人员进行处理，以尽快恢复设备的正常运行。

1.3 变电运维现状

尽管智能牵引变电所的推广正在加快，但配电环境的智能化程度仍不够高。现有的信息处理能力可能无法满足实时监测和快速响应的需求，特别是在处理大量实时数据和复杂网络配置信息时，性能可能受到限制。尽管电力行业已经研究了二次回路可视化技术，但这些技术在智能牵引变电所的实际应用中仍需进一步验证和优化。随着高速铁路的普及，研究智能牵引变电所的二次设备智能运维变得尤为重要。智能电网与传统电网的对比如表1所示。

2 智能化技术在变电运维中的应用

2.1 传感器技术

在变电运维中，AcrelCloud-1000平台在变电所内部部署了多种传感器，如多功能仪表、温湿度监测装置、摄像头和开关量采集装置等。这些传感器可以实时监测变电站内变压器、断路器等重要运行设备的状态[3]。平台通过传感器获取变压器的功率、负荷率等数据分析运行状态，发现异常及时处理，保障电网稳定运行。变电所运行数据如表2所示。变压器1的功率为1 200 kW，负荷率为55 %，温度为65 ℃，湿度为45 %，电压为110 kV，电流为50 A。这表明变压器1在正常运行范围内，负荷适中，没有过热或过湿的现象。变压器2的功率为1 500 kW，负荷率为70 %，温度为72 ℃，湿度为50 %，电压为220 kV，电流为75 A。尽管变压器2的负荷率稍高，但仍处于正常运行范围内。不过，由于其温度较高，需要持续监测以防过热。断路器1和断路器2的温度分别为35 ℃和32 ℃，均处于正常范围内。回路1的功率为400 kW，负荷率为25 %，电压为10 kV，电流为20 A。这表明回路1的负荷较轻，运行平稳。回路2的功率为600 kW，负荷率为35 %，电压为15 kV，电流为30 A。与回路1相比，回路2的负荷稍重，但仍处于正常范围内。

2.2 数据采集与传输技术

AcrelCloud-1000平台依靠高算力边缘计算网关，处理智能仪表和传感器采集的数据，并将其上传至云服务器。数据采集和传输都依赖网络通信技术。平台使用有线/无线网络传输模式，确保数据能够稳定、高效地上传至云服务器。即使在网络故障时，数据也会存储在本地，待网络恢复后再继续上传，以保证数据完整性。AcrelCloud-1000平台数据传输如表3所示。

在5次数据传输尝试中，有4次成功上传，1次因网络故障导致上传失败。表明该平台的数据传输机制是可靠的，但在某些情况下，如网络故障，可能会导致数据传输失败。失败的数据传输数据大小为1.2 MB。尽管上传失败，但AcrelCloud-1000平台的设计确保数据被安全暂存本地，待网络恢复后继续上传。传感器和智能仪表采集数据均匀，显示数据采集过程有序规律。只要网络良好，传感器和智能仪表无论采用有线还是无线传输方式，都能成功上传至云服务器。

2.3 数据分析与处理技术

AcrelCloud-1000平台是一款基于互联网＋大数据、移动通讯等技术开发的云管理系统，它利用应用服务器和数据库服务器对采集到的数据进行处理和分析。平台还部署了带有边缘计算功能的智能融合终端装置，用于感知和识别变电网的运行状况、设备状态和环境情况等。根据生产和管理需求，平台上传必要的数据到云平台。AcrelCloud-1000平台组织架构如图1所示。

云平台运用智能化技术和各类传感器，从海量数据中提取有价值的信息。例如，平台提供用能月报功能，支持用户按照总用电量、变电站名称和编号等条件查询该站的用电情况。用户只需在相应的查询框中输入条件，系统即可自动检索并生成相应的用电情况报告。此外，平台还通过边缘计算设备和AI摄像机实时采集变电站内各设备的运行状态视频数据，并借助AIBOX的智能分析功能，判断设备是否正常运行，及时发现异常状态。

3 智能化技术对变电运维效果的影响

3.1 提高运维效率

传统的变电运维主要依赖人工巡检和操作，工作量大且效率低下。而智能运维管理系统能够自动化地完成一系列重复性的运维任务。AcrelCloud-1000 变电所运维云平台系统从感知层、传输层、应用层到展示层，实现了对变电站运维的全面管理[4]。

感知层中的多功能仪表、温湿度监测装置、摄像头和开关量采集装置等协同工作，提供全面实时数据。传输层主动采集设备数据并进行规约转换，智能网关通过交换机将数据上传至服务器。即使在网络故障的情况下，数据也能本地存储，并在网络恢复后上传。应用层对传输层的数据进行分析，应用和数据库服务器负责数据的处理、存储和管理。对于小型变电所，可以合并服务器以节约资源。服务器需固定IP 地址以接收智能网关的数据。展示层允许用户通过各种终端访问平台，实时了解变电所运行状态，做出决策。集中监控IT、机房环境和监控系统实现实时监控、远程控制和智能诊断，从而提高运维效率，减少人工参与。

3.2 降低运维成本

传统的变电运维方式需要大量的人力资源进行日常巡检和维护，导致人员成本较高。智能化技术的应用，通过实时监测和数据分析，能够准确判断设备的运行状态和潜在故障，从而减少了人工巡检的频率[5]。传统的人工巡检方式不仅成本高，而且效率低下，容易受到人为因素的影响。鹏城变电站是深圳供电局“5G+智能电网”生态圈中的一个5G集中应用示范点。在深圳市“5G智慧之城发布会”上，该项目荣获5G智慧样板项目授牌。智能设备监测流程图如图2所示。

借助智能技术，实现了全天候监测，确保能够及时发现异常情况。常规巡检工作可由智能设备代劳，从而大幅减少了人力成本。巡检机器人沿预设轨迹缓慢且稳定地移动，通过高清摄像头精确检查变电站内的各个设备。无论是开关、压板、指示灯还是仪表等，均可被这些智能设备准确识别和读取。相关信息以1 ms的速度迅速传至指挥中心，有效提升了电网设备的巡检效率高达270 %，极大地减轻了人工巡检的负担。

3.3 提升运维安全性

在传统变电运维工作中，由于环境和人为因素的影响，存在一定的安全隐患。然而，通过引入智能化技术，利用智能感知和预警系统实时监测变电设备的运行状态，能够及时发现潜在的安全隐患。借助数字化技术和人工智能算法，配电室实现了对设备的预测性维护和优化运行。此外，“数智化装备”如机器人、无人机、传感器等的应用，使得设备巡视和操作实现了自动化和智能化。这些装备能够全天候连续工作，实现精确、规范、快速的设备巡视和操作，极大地提高了工作效率。通过人工智能、控制策略等技术的协同应用，产生了超越“1+1”的效果。智能运维体系实现了对变电运维全流程的数字化闭环管理，涵盖了“智能巡视”“智能操作”和“智能安全”三个方面。其中，“智能巡视”能够及时发现设备缺陷，预防故障恶化；“智能操作”通过远程和程序化操作，降低了人为失误的风险；“智能安全”则全面管控了作业安全风险。智能化技术能够识别设备缺陷，其识别率高达93%，远超人眼的判断能力。这意味着智能化技术能够更早地发现设备隐患，有效避免线路停电等风险。

4 结束语

智能化技术通过实时监测和预警系统，能够及时发现潜在的安全隐患。与传统的运维方式相比，智能化技术不受人为因素和环境因素的影响，能够利用先进的算法和模型对变电设备的运行状态进行准确判断，及时发现异常情况，显著提升运维安全性，为电力系统的稳定运行提供了重要保障。

参考文献：

[1] 袁野. 电力通信机房的智能化运维技术分析[J]. 电子技术，2022，51（11）：272-273.

[2] 吴琼，张梓桐. 基于智能化设备的变电运维技术的研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术， 2023（12）：83-88.

[3] 王振善. 浅谈变电运维中隐患风险分析与应对技术[J]. 通讯世界，2015，2（4）：107-108.

[4] 任永贵，帕拉沙提·谢叶. 变电运维技术中的智能化技术分析探讨[J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术， 2022（9）：3.

[5] 李晓明. 变电运维中的风险控制技术分析[J]. 集成电路应用，2023，40（10）：116-117.

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