基于物联网技术的牵引变电所巡检与运行维护方案设计

基于物联网技术的牵引变电所巡检与运行维护方案设计

史英杰

中铁电气化局运管公司上海维管处合肥维管段

摘要：随着物联网技术的日新月异，其在各个领域得到了广泛的应用，其中包括电力领域的牵引变电所巡检和运行维护。论文首先介绍了物联网技术以及它在电力牵引变电所的实际应用需求。接下来，展开了一项基于物联网技术的牵引变电所巡检与运行维护方案设计。最后，对该方案进行了一系列的实验测试，并且对比了传统的巡检方法，实验结果充分显示了物联网技术在牵引变电所巡检与运行维护方面的巨大优势。这一设计方案为物联网在电力领域的进一步推广提供了实践参考。

关键词：物联网技术; 牵引变电所; 巡检与运行维护; 实时监控; 数据分析

引言

随着物联网技术的迅猛发展和深入应用，电力牵引变电所的巡检和运行维护也开始迎来创新的机会。物联网技术的应用不仅可以增强巡检效率，提高巡检的准确性，而且可以在问题出现之前提前进行预防和处理，从而降低安全风险，保证牵引变电所的稳定运行。然而，将物联网技术应用到牵引变电站的巡检和运行维护中，需要合理设计和管理方案。

1、物联网技术及其在牵引变电所的应用需求

物联网，是Internet of Things的缩写，是互联网、传统通信网络和电网一体化的网络，并在其基础上发展起来的一个网络精神[1]。简单来说，物联网就是将所有能行使独立功能的物品通过信息感知设备如无线射频识别(RFID)、红外感应器等，按约定的协议连接到网络上进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网技术的出现，正在对牵引变电站巡检与运行带来翻天覆地的变革，是未来电力系统监控与运维工作的新方向[2]。物联网能有效提高牵引变电所的智能化水平，即使在复杂环境下也能实现自动化、精确化的设备监测，减少由于人为巡查不及时、不准确造成的电力事故。物联网技术可以大大降低人力成本以及巡检时间，减轻工作人员的劳动强度，节约社会资源。物联网技术可以实时获取运行数据，及时发现并处理问题，及时调整运行参数，优化设备运行状态，确保电力供应的稳定。

在物联网技术的应用需求方面，从现场设备的状态检测、巡检、故障诊断、定期维护等日常运行环节，到资源调度、故障应急处理、设备寿命预测和更换等高层决策环节，需求无处不在。例如，基于物联网的数据收集系统，可以将传统的人工巡查方式替换为自动化、智能化的巡查方式;基于物联网的设备状态监测系统，可以提前发现和预测设备的故障，减少故障率，提高设备的运行效率;基于物联网的资源调度系统，可以实现動态的资源调度，尤其在突发的，不可预测的状况下，能做到快速、准确的决策，减少因故障引起的停机时间及其带来的经济损失。

结合物联网技术，对牵引变电站的运行维护方式进行全新的方案设计，不仅是一种挑战，也是一种机会。只有充分理解物联网技术以及牵引变电站运行的特性和需求，才能设计出最适合的解决方案，实现对牵引变电站的有效管控，提高变电站的运行效率和可靠性，提供更好的电力供应服务。

2、基于物联网技术的牵引变电所巡检与运行维护方案设计

2.1 物联网系统部署与数据采集

物联网的核心技术在于利用网络通信技术，通过各种传感器来获取物理世界中的各种数据。在牵引变电所中，部署物联网技术，需要根据牵引变电所的设备运行特性，选择酌在恰当的传感器。如电流传感器、电压传感器、温度传感器、振动传感器等，它们可以实时获取设备运行的电流、电压、温度、振动等重要参数。

物联网系统的部署需要依照牵引变电所的实地情况布置一定数量的支持物联网通信的网关设备，以保证数据实时、准确、高效地上传到数据中心，物联网系统的部署过程中还需要完成设备的接入，确保设备与系统的互联互通，以形成牵引变电所的数据采集与监控全景。

2.2 实时监控与数据处理

物联网技术的实时监控功能是对牵引变电所运行状态全程无缝监控，主要通过数据中心接收和分析从物联网设备上获取的各类实时监测数据[3]。对运行状态数据进行实时分析和比对，能足晓设备运行状态，判断设备是否存在异常，可以快速发现并解决存在的问题，避免了设备损坏引发的一系列连锁反应。数据处理主要涉及到数据的存储、计算和分析，以及后续的维护决策支持。数据处理利用大数据技术，将物联网技术获取的大量分散的数据进行整合、清洗、聚类等处理，继而得到有用的、可以辅助决策的信息。实施具体的运行维护活动，如预测性维护、故障设备的快速查阅与更换等。

总的来说，基于物联网的牵引变电所巡检与运行维护方案设计，主要涉及对物联网技术的选型和部署、物联网系统的实时监控、数据处理等环节，其中，物联网技术的选型和部署是基础，物联网系统的实时监控和数据处理是重点。通过这一方案设计，能够有效增强牵引变电所的智能化水平，进一步提升其运行及维护效率和质量，降低运行风险，达到确保安全稳定运行的目标。

3、方案测试与效果评估

开展围绕基于物联网技术的牵引变电所巡检与运行维护方案的系统测试，这一过程对于验证方案的适用性和准确性至关重要。在系统测试中，将详细阐述测试方法并分析测试结果，以便以实证数据为基础进一步优化与调整。

3.1 系统测试方法与测试结果

为了更科学、详尽地评估基于物联网的牵引变电所巡检与运行维护方案，选用了混合系统测试方法，包括黑盒测试和白盒测试。黑盒测试是通过测试系统的输入和输出，检验系统功能是否符合预期，主要检验了物联网系统部署、数据采集、实时监控与数据处理等功能模块是否能正常工作。白盒测试则关注系统内部结构和操作，具体检查了系统的稳定性和效率。

测试结果显示，该方案在实际运行中，实时监控系统能覆盖所有需求点，数据采集准确、无遗漏，处理过程迅速而稳定。实际监控中，系统可实时获取牵引变电所设备运行数据，发生异常时能及时报警，达到了预期的效果。但也发现一些存在的问题，比如在网络环境不稳定的情况下，数据传输可能存在延迟，这需要在后续对网络环境和硬件设施进一步完善。

3.2 优势分析与对比传统巡检方法

将物联网技术用于牵引变电所巡检与运行维护，带来了许多优势。物联网技术的应用，使得对牵引变电所的监控从被动、散乱的状态，转变为了主动、集中的状态，极大地提高了巡检效率。由于物联网系统的普适性和扩展性，使得未来在牵引变电所更多设备的接入和维护成为可能，实现了巡检的全面化。再者，得益于实时传输和大数据处理技术，物联网技术能够实现对牵引变电所运行状态的实时监控和问题预警，提高了故障的预防能力和运行的安全性。

相较于传统的巡检方式，基于物联网的牵引变电所巡检与运行维护最大的优势在于信息的实时性和全面性。传统的巡检方法通常是人工完成，频次少，成本高，不能做到全面和实时。而物联网技术把传统工作电动化，数据化，有效地解决了这问题，使得运行状态的监控更加科学，全面，准确，可预见。它还省去了大量的人力成本，提高了效率。但是这并不意味着物联网技术能取代传统的人工巡检，两者应该是互补的关系。在物联网技术辅助下，传统的人工巡检可以更专注于质量和技术问题的查找和解决。在未来，物联网技术的进一步发展，将为牵引变电所巡检与运行维护创造更多的可能性。

结束语

本文讲述了一种新的电力管理方法，这种方法比过去的方法更准确，更高效，能提前发现并处理问题。但是，这种新方法也有一些需要解决的问题，如网络安全问题和设备使用能量问题。总的来说，新技术在电力管理中有很大的应用空间，它可以帮助电力设备变得更智能，提高电力系统的运行效率和服务质量。

参考文献

[1]宇占军.牵引变电所辅助监控系统远程巡检方案优化探究[J].电气化铁道,2020,31(04).

[2]杨龙赵闻蕾.牵引变电所智能监控系统[J].变频器世界,2020,(09).

[3]常海瑞.分析牵引变电所集中监控系统方案设计要点[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术,2019,(01).