電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)的應用探析

國網(wǎng)建德市供電公司 程 鵬 杭州龍源電力有限公司 孫衛(wèi)忠

1 電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)構成

1.1 信息采集模塊

該模塊負責采集電力設備所處環(huán)境的各項參數(shù)數(shù)據(jù)。包括安裝在設備周圍的傳感器和數(shù)據(jù)采集設備，用于實時監(jiān)測環(huán)境因素如溫度、濕度、振動等的變化。傳感器將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并傳輸?shù)较到y(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析模塊[1]。信息采集模塊參數(shù)與原理見表1。

表1 信息采集模塊參數(shù)與原理

1.2 數(shù)據(jù)處理和分析模塊

數(shù)據(jù)處理和分析模塊負責接收和處理來自信息采集模塊的數(shù)據(jù)。將采集到的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)進行存儲、整理和分析，以便監(jiān)測和評估設備的運行狀態(tài)。該模塊可應用數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計分析和機器學習等技術，識別潛在的異常情況和故障風險。通過實時監(jiān)測和分析，系統(tǒng)可生成報告和圖表，提供對設備環(huán)境狀況的全面了解[2]。傅里葉變換在信號處理、圖像處理、通信等領域具有廣泛應用，可提取信號的頻譜信息，用于濾波、頻譜分析、信號壓縮等操作。

離散形式：X（k） = Σ[x（n）× exp（-j ×2π× k× n / N）]

逆變換：x（n） = （1/N）×Σ[X（k）× exp（j×2π × k× n / N）]

其中，X（k）表示頻域上的復數(shù)結(jié)果，表示信號在第k個頻率點上的幅度和相位信息。x（n）表示時域上的信號，n表示時間索引，N表示信號的總采樣點數(shù)。

1.3 報警和控制模塊

首先，報警和控制模塊的核心功能是監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度、氣壓、風速、風向等因素，對于電力設備的正常運行至關重要。一旦數(shù)據(jù)超出了預設的安全范圍，比如過高的溫度、異常的濕度或氣壓，系統(tǒng)將立即作出反應。實時的監(jiān)測有助于防止?jié)撛诘膯栴}在加劇之前被及時發(fā)現(xiàn)。其次，當系統(tǒng)檢測到異常情況或超出安全范圍時，報警和控制模塊將觸發(fā)警報通知相關人員。警報通知可以通過多種方式進行，如短信、郵件、電話呼叫等。無論何時何地，相關的工作人員都能夠及時獲知設備環(huán)境的異常情況，迅速的通知機制有助于提高問題的響應速度，降低潛在故障或事故的風險。

2 電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)技術

2.1 傳感器技術

電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)中的傳感器技術起著關鍵作用，通過感知環(huán)境中的溫度、濕度、壓力、光照和氣體等物理量，傳感器能夠?qū)⑦@些信息轉(zhuǎn)化為電信號或數(shù)字信號進行采集和處理。不同類型的傳感器利用各自的核心原理和實現(xiàn)方式，實現(xiàn)對環(huán)境信息的準確測量和監(jiān)測。參數(shù)示例包括測量范圍、精度、響應時間等，這些參數(shù)的選擇應根據(jù)具體的應用需求進行合理配置[3]。傳感器技術類型與原理見表2。

表2 傳感器技術類型與原理

2.2 通信技術

通信技術在電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)中扮演著重要角色，為傳感器采集到的環(huán)境信息提供了可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道。有線通信基于有線傳輸介質(zhì)和通信協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的傳輸速率和較長的傳輸距離；而無線通信則通過無線電波傳輸數(shù)據(jù)，利用無線傳感網(wǎng)、藍牙等技術實現(xiàn)靈活的數(shù)據(jù)傳輸方式。在選擇通信技術時，需要綜合考慮傳輸距離、傳輸速率、信號強度、數(shù)據(jù)傳輸可靠性等參數(shù)，以滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。通信技術原理與參數(shù)見表3。

表3 通信技術原理與參數(shù)

2.3 數(shù)據(jù)處理技術

數(shù)據(jù)處理技術能夠?qū)鞲衅鞑杉降脑紨?shù)據(jù)進行有效的處理和分析，從而提取出有用的信息和特征。數(shù)據(jù)處理技術包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)分析等環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集通過傳感器對環(huán)境信息進行實時采樣，采集到的數(shù)據(jù)需要具備一定的采樣頻率和采樣精度。數(shù)據(jù)預處理階段對采集到的數(shù)據(jù)進行濾波和去噪處理，以去除干擾和提高信號質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理技術原理與參數(shù)見表4。

表4 數(shù)據(jù)處理技術原理與參數(shù)

2.4 數(shù)據(jù)安全技術

數(shù)據(jù)安全技術保護了系統(tǒng)中的敏感數(shù)據(jù)免受未經(jīng)授權的訪問、篡改和泄漏。數(shù)據(jù)安全技術涵蓋了多個方面，包括加密算法、認證與授權、審計與監(jiān)控以及數(shù)據(jù)備份與恢復。數(shù)據(jù)安全技術實現(xiàn)路徑如圖1所示。

第一，加密算法。通過將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為密文，使得未經(jīng)授權的用戶無法直接訪問和理解敏感信息。加密算法可以應用于數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲過程中。對于數(shù)據(jù)傳輸，SSL/TLS等協(xié)議用于保護數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上傳輸時的安全。而對于數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)被加密并存儲在數(shù)據(jù)庫或云存儲中，只有經(jīng)過授權的用戶才能解密和訪問這些數(shù)據(jù)。

第二，認證與授權。認證確保只有合法用戶可以訪問數(shù)據(jù)，而授權則決定了用戶對數(shù)據(jù)的訪問權限。認證通常采用多因素認證，例如用戶名和密碼結(jié)合生物特征識別或硬件令牌，以提高系統(tǒng)的安全性。授權則根據(jù)用戶的身份和角色，分配不同級別的訪問權限，確保了敏感數(shù)據(jù)只會被需要的人員訪問，減少了潛在的風險。

第三，審計與監(jiān)控，用于跟蹤數(shù)據(jù)的訪問和使用情況。審計記錄了誰、何時以及如何訪問了數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的任何修改。監(jiān)控則實時監(jiān)視系統(tǒng)的行為，可以發(fā)現(xiàn)異?；蚩梢苫顒?。有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在的威脅和風險，并采取適當?shù)拇胧獙Α?/p>

第四，數(shù)據(jù)備份與恢復。備份確保了數(shù)據(jù)在遭受破壞、災難或其他不可抗力事件時能夠迅速恢復。定期備份數(shù)據(jù)，同時確保備份數(shù)據(jù)本身也受到足夠的安全保護，以免備份數(shù)據(jù)也受到風險。在數(shù)據(jù)丟失或損壞時，數(shù)據(jù)恢復過程可以迅速將系統(tǒng)恢復到正常運行狀態(tài)，減少了潛在的業(yè)務中斷。

3 電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)的應用場景

3.1 在電力設備維護中的應用

通過監(jiān)測設備的溫度、濕度、氣體濃度、振動、噪聲、污染物濃度和供電質(zhì)量等關鍵參數(shù)，可實時了解設備的工作狀態(tài)，預測潛在故障風險，并采取相應的措施進行維護和保養(yǎng)。在電力設備維護中的應用場景見表5。

表5 在電力設備維護中的應用場景

3.2 在電力安全管理中的應用

利用電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)，可對電力設備進行定期的安全檢查和維護。通過監(jiān)測和記錄設備的工作狀態(tài)和環(huán)境信息，可及時發(fā)現(xiàn)設備的異常情況，如溫度升高、濕度過高、氣體泄漏等，以便采取相應的維護措施，防止設備故障和事故發(fā)生。電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)還可記錄和分析安全事件的發(fā)生和處理過程。

3.3 在能耗管理中的應用

一是能源消耗監(jiān)測與分析，包括電量、功率、電壓、電流等參數(shù)的監(jiān)測和記錄。通過對能源數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計，可了解設備的能耗情況，識別能耗高峰和能耗異常，為能耗管理和節(jié)能改進提供依據(jù)。二是能耗優(yōu)化與調(diào)度，通過分析設備的能耗模式和負荷特性，優(yōu)化設備的工作方案和參數(shù)設置，合理分配能源供給，提高能源利用效率，降低能耗成本。

4 電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢

一是大數(shù)據(jù)應用。隨著數(shù)據(jù)量的不斷增加，電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)趨向于更加注重大數(shù)據(jù)的應用。系統(tǒng)能夠收集和處理大規(guī)模的電力設備環(huán)境數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘和機器學習等技術，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律和趨勢，為電力設備的運維和管理提供更準確的參考和決策依據(jù)。

二是云計算與物聯(lián)網(wǎng)技術。通過云平臺的支持，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和共享，提供跨地域和跨平臺的訪問和管理能力。同時，通過物聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通，實現(xiàn)設備的自動化監(jiān)測和遠程控制，提高管理的便捷性和效率。

5 結(jié)語

通過對電力設備環(huán)境信息監(jiān)測管理系統(tǒng)的研究，深入了解了其構成、技術原理和應用場景。該系統(tǒng)在電力設備維護中可實現(xiàn)實時監(jiān)測和故障預警，提高設備的可靠性和運行效率。未來，可進一步提升系統(tǒng)的智能化水平，將人工智能和機器學習技術應用于數(shù)據(jù)處理和分析，實現(xiàn)更精準的故障預測和優(yōu)化決策。