變電站智能巡視技術(shù)探討

[摘 要]隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大和智能化水平的持續(xù)提升，變電站作為電網(wǎng)的核心組成部分，其運維管理面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的人工巡檢方式已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代電網(wǎng)對高效、精準(zhǔn)、實時運維的需求。在此背景下，智能巡視技術(shù)應(yīng)運而生，并逐漸成為變電站智能化運維的重要手段。文章深入探討了變電站智能巡視技術(shù)的核心組成、應(yīng)用范圍與優(yōu)勢，并分析其在數(shù)據(jù)采集與處理、智能識別與診斷以及安全性與隱私保護等方面面臨的關(guān)鍵問題。

[關(guān)鍵詞]變電站；智能巡視；數(shù)據(jù)采集；智能識別；安全性

[中圖分類號]TM63 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）12–0036–03

Discussion on Intelligent Inspection Technology for Substations

ZHANG Huawei

[Abstract]With the continuous expansion of the power grid scale and the continuous improvement of intelligence level， substations， as the core component of the power grid， are facing unprecedented challenges in their operation and maintenance management. The traditional manual inspection method is no longer able to meet the needs of modern power grids for efficient， accurate， and real-time operation and maintenance. In this context， intelligent inspection technology has emerged and gradually become an important means of intelligent operation and maintenance of substations. This article will delve into the core components， application scope， and advantages of intelligent inspection technology for substations， and analyze the key issues it faces in data acquisition and processing， intelligent recognition and diagnosis， as well as security and privacy protection.

[Keywords]substation； intelligent patrol； data collection； intelligent recognition； security

1 概述

1.1 智能巡視技術(shù)的核心組成

1.1.1 感知層

（1）傳感器類型與功能。感知層是智能巡視技術(shù)的基礎(chǔ)，主要由各種傳感器組成，包括溫度傳感器、濕度傳感器、圖像傳感器、振動傳感器等，這些傳感器分別用于采集變電站設(shè)備和環(huán)境的溫度、濕度、圖像、振動等參數(shù)，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和故障診斷提供原始數(shù)據(jù)。例如，溫度傳感器可實時監(jiān)測變壓器的油溫，確保其運行在安全范圍內(nèi)。

（2）數(shù)據(jù)采集與傳輸方式。傳感器采集到的數(shù)據(jù)需通過有線或無線方式傳輸?shù)缴霞壪到y(tǒng)。有線傳輸方式穩(wěn)定可靠，但布線復(fù)雜；無線傳輸方式具有更高的靈活性，但可能受電磁干擾。因此在實際應(yīng)用中，需根據(jù)變電站的具體環(huán)境和需求選擇合適的傳輸方式。

1.1.2 網(wǎng)絡(luò)層

（1）通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和通信，需要采用標(biāo)準(zhǔn)化的通信協(xié)議，如MODBUS、OPCUA等，以確保數(shù)據(jù)的順暢傳輸和不同設(shè)備之間的兼容性，這些協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)的格式、傳輸速度、錯誤檢測等方法，保證了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的準(zhǔn)確性和可靠性。

（2）數(shù)據(jù)傳輸安全性。在網(wǎng)絡(luò)層中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩灾陵P(guān)重要。為防止數(shù)據(jù)被非法獲取或篡改，需要采用加密技術(shù)，如AES、RSA等，對數(shù)據(jù)進行加密處理。同時，還需建立訪問控制機制，只有授權(quán)的用戶才能訪問和修改數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的安全性。變電站網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)如圖1所示。

1.1.3 平臺層

（1）數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)。平臺層是智能巡視技術(shù)的核心，負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析。通過運用大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，可對海量數(shù)據(jù)進行深度挖掘和分析，提取出有價值的信息。

（2）智能決策與響應(yīng)機制。在平臺層中，還需建立智能決策與響應(yīng)機制。根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，自動生成巡檢報告和預(yù)警信息，并發(fā)送給相關(guān)人員。在必要時，還可以觸發(fā)應(yīng)急響應(yīng)機制，以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

1.2 智能巡視技術(shù)的應(yīng)用

智能巡視技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，涵蓋了設(shè)備監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)控、安全防范等多個方面。在設(shè)備監(jiān)測方面，其可實時監(jiān)測變電站內(nèi)各種設(shè)備的運行狀態(tài)，如變壓器、斷路器、隔離開關(guān)等，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障并采取措施進行修復(fù)。在環(huán)境監(jiān)控方面，其可監(jiān)測變電站內(nèi)的溫濕度、風(fēng)速等氣象條件，以及有害氣體濃度等環(huán)境參數(shù)，確保設(shè)備在良好的環(huán)境下運行。在安全防范方面，其可對變電站周界進行實時監(jiān)控，防止非法入侵和破壞。

智能巡視技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①提高了巡檢效率，通過自動化、智能化的方式實現(xiàn)了對變電站的全面、實時、精準(zhǔn)監(jiān)測；②降低了人力成本，減少了人工巡檢的頻率和勞動強度；③增強了故障預(yù)警能力，通過數(shù)據(jù)分析可提前發(fā)現(xiàn)潛在故障并采取措施進行修復(fù)，避免了故障的擴大和蔓延。

2 變電站智能巡視技術(shù)的關(guān)鍵問題分析

2.1 數(shù)據(jù)采集與處理的挑戰(zhàn)

2.1.1 數(shù)據(jù)采集的實時性與準(zhǔn)確性

實時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集是智能巡視技術(shù)有效運行的前提。然而在實際應(yīng)用中，由于變電站設(shè)備眾多、運行環(huán)境復(fù)雜，以及傳感器性能差異等因素，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集并非易事。同時，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也面臨挑戰(zhàn)，如傳感器老化、干擾等因素都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差的增大。因此，如何提高數(shù)據(jù)采集的實時性和準(zhǔn)確性，是智能巡視技術(shù)需要解決的重要問題。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度與效率

變電站運行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量龐大，且包含多種類型的信息，這些數(shù)據(jù)需要經(jīng)過復(fù)雜的處理和分析，才能提取出有用的信息用于巡視和診斷。然而，數(shù)據(jù)處理算法的復(fù)雜度和計算效率通常成為制約因素。一方面，復(fù)雜的算法能夠提供更準(zhǔn)確的結(jié)果，但可能需要更長的計算時間。另一方面，簡單的算法雖然計算速度快，但可能無法滿足準(zhǔn)確性要求。因此，如何在保證數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性的同時，提高處理效率，是智能巡視技術(shù)面臨的另一大挑戰(zhàn)。針對上述問題，可考慮采用高性能的計算平臺和優(yōu)化的數(shù)據(jù)處理算法，以提高數(shù)據(jù)處理的實時性和準(zhǔn)確性。同時，也可以考慮引入數(shù)據(jù)降維、特征提取等技術(shù)，降低數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度。

2.2 智能識別與診斷的難點

2.2.1 故障模式的識別與分類

變電站設(shè)備故障模式多樣，不同故障可能表現(xiàn)出相似的癥狀。因此，如何準(zhǔn)確識別并分類不同的故障模式，是智能巡視技術(shù)需要解決的關(guān)鍵問題，這要求算法具有強大的特征提取和模式識別能力，能夠從海量數(shù)據(jù)中提取出有效的故障特征，并進行準(zhǔn)確的分類。

2.2.2 診斷算法的準(zhǔn)確性與魯棒性

診斷算法的準(zhǔn)確性和魯棒性是衡量智能巡視技術(shù)性能的重要指標(biāo)。準(zhǔn)確性是指算法能夠正確診斷出故障的概率；魯棒性指算法在面對噪聲、干擾等不利條件時，仍能保持較高診斷性能的能力。然而，在實際應(yīng)用中，由于變電站運行環(huán)境的復(fù)雜性和不確定性，很難保證診斷算法始終具有高的準(zhǔn)確性和魯棒性。為解決上述難點，可考慮引入深度學(xué)習(xí)、機器學(xué)習(xí)等先進技術(shù)，提高故障識別和診斷的準(zhǔn)確性。同時，也可以通過增加訓(xùn)練樣本、優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)等方式，提高算法的魯棒性。

2.3 安全性與隱私保護的考量

2.3.1 數(shù)據(jù)傳輸與存儲的安全性

變電站智能巡視技術(shù)涉及大量敏感數(shù)據(jù)的傳輸和存儲，這些數(shù)據(jù)一旦泄漏或被惡意篡改，可能對電力系統(tǒng)的安全運行造成嚴(yán)重影響。因此，如何保證數(shù)據(jù)傳輸和存儲的安全性，是智能巡視技術(shù)需要重點考慮的問題，這要求采用先進的加密技術(shù)、訪問控制機制等安全措施，確保數(shù)據(jù)的機密性和完整性。

2.3.2 隱私保護策略與措施

除數(shù)據(jù)傳輸和存儲的安全性外，還需要關(guān)注隱私保護的問題。在制訂智能巡視方案時，需充分考慮隱私保護的需求，采取相應(yīng)的措施來保護這些信息不被泄漏或濫用。針對安全性與隱私保護的問題，可考慮采用以下措施：①加強數(shù)據(jù)加密和訪問控制，確保只有授權(quán)人員能夠訪問敏感數(shù)據(jù)；②建立完善的隱私保護政策和管理機制，明確數(shù)據(jù)的收集、使用、存儲和共享規(guī)則；③定期對系統(tǒng)進行安全審計和漏洞掃描，及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)潛在的安全隱患。

3 變電站智能巡視技術(shù)的實施策略與建議

3.1 設(shè)備選型與集成方案

3.1.1 傳感器與通信設(shè)備的選擇

傳感器作為智能巡視技術(shù)的核心部件，其性能直接影響到數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性。在選擇傳感器時，應(yīng)關(guān)注其精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度及抗干擾能力。例如，對于溫度傳感器，其精度應(yīng)達(dá)到±0.5℃，以確保對設(shè)備溫度的準(zhǔn)確監(jiān)測。通信設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，其選擇應(yīng)考慮傳輸速度、穩(wěn)定性及兼容性，建議選擇支持4G/5G通信模塊的設(shè)備，以保證數(shù)據(jù)的實時傳輸。

3.1.2 系統(tǒng)集成與兼容性考慮

系統(tǒng)集成是將各個獨立的子系統(tǒng)或設(shè)備整合成一個統(tǒng)一、協(xié)調(diào)工作的整體。在集成過程中，應(yīng)充分考慮各子系統(tǒng)或設(shè)備間的兼容性，確保能夠無縫連接、協(xié)同工作。此外，還應(yīng)考慮系統(tǒng)的可擴展性，以便在未來需要時能夠方便地添加新的功能或設(shè)備。

3.2 持續(xù)改進與未來發(fā)展方向

3.2.1 技術(shù)迭代與升級路徑

隨著科技的不斷進步，新的技術(shù)和方法不斷涌現(xiàn)。為了確保智能巡視技術(shù)的先進性，需要定期對其進行迭代和升級。同時，還應(yīng)關(guān)注軟件算法的更新和優(yōu)化，以提高數(shù)據(jù)處理和分析的準(zhǔn)確性。

3.2.2 與其他智能技術(shù)的融合應(yīng)用

智能巡視技術(shù)可與其他智能技術(shù)相融合，共同提升變電站的智能化水平。此外，還可以考慮將智能巡視技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建一個更加全面、智能的變電站監(jiān)控系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

變電站智能巡視技術(shù)作為電網(wǎng)智能化運維的重要手段，其發(fā)展與應(yīng)用對于提升電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。通過深入探討智能巡視技術(shù)的核心組成、應(yīng)用范圍與優(yōu)勢，以及面臨的關(guān)鍵問題，可更加全面地了解這一技術(shù)的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)。在未來的實踐中，需要持續(xù)關(guān)注并解決這些關(guān)鍵問題，不斷優(yōu)化和完善智能巡視技術(shù)，以更好地服務(wù)于電網(wǎng)的運維管理，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣昌有.對變電站智能巡視技術(shù)的幾點探討[J].文淵（高中版），2022（6）：190-192.

[2] 謝旭琛，王祥東，鄧月輝，等.基于人工智能的變電站在線巡視算法研究[J].電子測試，2022，36（8）：41-42，34.

[3] 王猛.智能變電站二次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究[J].電子樂園，2019（16）：186.