基于电力物联网的配电设备监测与故障预警研究

基于电力物联网的配电设备监测与故障预警研究

张思文

上海旋荣科技股份有限公司 上海200001

摘要：配电站区域是智能电网建设的核心部分。配电设备虽然处于电网的“末端”，但却是与电力用户关系最密切的关键设备。各种设备的运行状态直接关系到电网的稳定运行和供电质量，因此对配电设备的监测是必不可少的。配电设备数量庞大，维修管理难度很大。与传统的手工检测方式相比，信息技术的发展和智能电网的建立推动了配电设备监控模式向自动化方向发展。不再需要人工爬杆，降低了运维人员的劳动强度，提高了工作效率。此外，配电设备的异常对电网的可靠运行具有重要的现实意义。

关键词：电力物联网；配电设备监测；故障预警

1电力设备状态监测分析

电气设备的状态检测主要是根据测试方法和分析诊断技术，掌握电气设备的运行状态，以提高设备运行的安全性和稳定性。电力设备状态检测主要是及时发现电力设备的隐患和故障，降低出现重大问题的概率。在运行中，电气设备将受到电力、供热、机械和环境等负荷的影响，并会出现老化、损坏、特性降低等问题。同时，设备的绝缘材料也会受到高温、高压等因素的影响，导致绝缘性能降低。设备的导电材料将被氧化和蚀刻，冲击韧性将降低。机械系统部件也可能发生无效动作等变化。这些情况的发生可能会导致电气设备故障和潜在的安全风险。加强设备状态检测，妥善处理设备问题。目前，常用的电力设备状态检测方法有两种：在线检测和光电检测。首先，在线检测是指实时在线检测电气设备的运行状态。根据传感器获得设备的运行参数，该参数反映了设备的运行状态，而不影响系统的运行。例如，电力设备在线监测系统由断路器在线监测装置、避雷器绝缘在线监测装置和温度在线监测装置组成。系统功能相对完善，可以对电力设备的状态参数进行监控。与停机检查相比，在线检测不会影响电能的产生和传输，但传感器信号会受到其他信号的影响，检测结果不够准确。根据电气设备制定实际程序更为复杂。其次，在光电检测的情况下，根据光/电信号和光/电信号之间的转换来检查电气设备的工作状态。它具有良好的绝缘性能，不受外部磁场的影响，并具有高相频特性。

2物联网技术

物联网（IoT）主要通过信息采集终端和各种采集技术获取信息，通过网络载体将数据传输到信息处理中心，处理中心进行分析并返回控制指令，实现设备的智能控制。相关技术主要包括RFID技术、传感器技术、红外识别技术、GPS技术和激光技术等，可用于实现基于检测设备、嵌入式技术、通信设备等通信协议的目标识别、检测、定位和管理。具有稳定的传输特性，在许多领域有着广泛的应用。在配电站区域设备状态监测方面，监测过程所需的“连接和稳定传输的对象”与物联网的特点非常吻合，可以利用物联网技术实现配电设备的识别、数据的远程传输。数据反馈和分析。

3泛在电力物联网在电力设备状态监测中的应用

3.1异响监测及预警

变压器的内部和外部部件紧密相连。当内部部件发生故障时，产生的振动将反映在变压器外壳中，导致变压器产生异常噪音。异常分贝和音调可能因内部操作条件而异。在此基础上，将变压器的噪声信号作为特征值反映变压器的运行状态，分贝和音调作为判断配电变压器是否有故障的判据。声音信号通过麦克风等声音传感器采集，采集电路由LM386芯片放大器组成。根据变压器噪声标准，10kV油浸式配电变压器噪声不大于44dB。由于环境噪声，相应的警告等级为1级50dB，2级60dB，3级65dB，4级68dB，5级70dB。当2级及以上噪声持续一定时间时，认为配电变压器存在故障隐患，派运行维护人员到现场进行故障排除和处理。

3.2红外热成像监控系统的应用

热在高压设备中起着关键作用，可以反映电气设备的运行状态。因此，可以根据部件的热检测来确定电气设备的故障源，使检测系统能够发出正确的动作指令。红外热像仪技术在温度检测中发挥着关键作用，比其他传感器监测系统更完善。根据电气设备的红外辐射，可以识别电气设备的热点。红外热像仪在电气设备检测中的应用可以有效检测隔离开关、断路器和线路的故障，收集电气设备的热信息，并根据热信息自动生成温度扩散的热图像。并用正常热图像进行数据分析，以判断电气设备是否存在故障。红外热像仪检测系统的结构相对简单，只有扫描系统和显示模块。第一个是扫描系统。扫描系统由红外热成像透镜、成像电路、红外探测器和探测器读取电路组成。当系统运行时，红外热像仪的透镜可以收集电气设备的红外辐射信息，并将信息传输给探测器。探测器可以根据辐射热进行反应，然后系统根据探测器的反射自动生成电子热图像。第二，显示模块。显示模块包括计算机服务器和溶液显示仪器。显示模块可以求解电子热图像，诊断电气设备的故障，并为故障诊断提供数据。在操作过程中，系统将图像缩小，然后将图像传输到计算机服务器进行图像信息解决，然后存储相关信息。总之，红外热像仪检测系统可以将故障温度值与阈值进行比较，并融合设备的相对温差来判断故障。红外热像仪在温度测量中的应用应首先将红外辐射信息转换为温度信息。在配电站的高压电气设备发生故障之前，可能会发生一些温度变化，例如温度升高，这使得无法用人眼分析红外光谱的辐射热。因此，红外热像仪可以将辐射热转换为热图像，在监视器上显示数据信息，并以不同的颜色显示不同的温度，从而掌握电气设备的故障。

3.3避雷器状态预警等级设置

为了满足室外环境下的实际采集需求，采用了一种小型的单旋转中心式电流互感器来提取总漏电电流。三台电流互感器固定在避雷器横臂上，分别取样。采用Butterworth低通滤波器获得总漏电流的基本分量。当电阻电流有上升趋势时，应特别注意避雷器的状态。根据《电气设备预防性试验规程》的规定，增加1倍时，应派运行维护人员进行检查，并及时发出警告。

3.4变电站环境监测系统的应用

配电站环境监测系统由终端节点、上位机监测中心和中继节点组成。首先，终端节点主要由能够收集和传输数据的传感器组成。无线中继器可以接收信息，并通过无线专用数据传输到上位机监控中心。上位机监控中心分析数据并发出报警信号。其次，中继节点可以将终端节点与主机监控中心相结合，以提高系统的完整性。上位机监控中心还可以并行处理接收到的信息，详细记录机械故障信息，并发出自动报警信号。总之，配电站环境监测系统采用客户定义的网络协议和并行传输通信模式。通信节点的IP地址是唯一的。节点的工作模式取决于单个通信节点和无线中继器之间的通信链路的结构和停止。在正常运行模式下，可以根据明确的标准创建通信链路，但在维护模式下，无线中继器根据实际情况管理通信链路的建立和停止。系统中的传感器根据RTC公司和EEPROM采集和存储数据，并根据加密芯片对数据进行加密，提高了传输数据的安全性。

4结论

无处不在的电力物联网在电力设备状态监测中发挥着重要作用。应加强红外热像监测系统和环境监测系统的优化设计，以满足物联网监测系统的实际需要，提高设备的快速配置、应用程序部署和在线服务生成，保证电力设备的稳定运行。

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