電氣工程自動化維護技術(shù)的發(fā)展前景研究

［摘 要］隨著社會對清潔、高效能源的迫切需求以及實現(xiàn)“雙碳”目標的現(xiàn)實需求，建設(shè)新型電力系統(tǒng)成為電力行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。安全高效是新型電力系統(tǒng)的基本前提，為提升電力系統(tǒng)維護的效率，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化、智能化轉(zhuǎn)型，文章針對電氣工程自動化維護技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢開展了研究。

［關(guān)鍵詞］電力系統(tǒng)；自動化維護技術(shù)；新型電力系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)；新能源

［中圖分類號］TM76 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）09–0120–03

隨著新能源政策的深入實施和智能電網(wǎng)建設(shè)的加速推進，電氣工程自動化維護技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用正迎來廣闊的發(fā)展前景。特別是《十四五規(guī)劃綱要》中提出了加快智能電網(wǎng)建設(shè)的重大部署，強調(diào)智能電網(wǎng)和電氣工程技術(shù)的深度融合，為電氣工程自動化維護技術(shù)的應(yīng)用提供了堅實的政策支持和市場需求。在政策推動和市場需求的雙重推動下，電氣工程自動化維護技術(shù)將在智能電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用，成為未來電力行業(yè)技術(shù)進步和可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。

1 電氣工程自動化維護技術(shù)的應(yīng)用

1.1 輸電線路巡檢與故障診斷的電氣自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

現(xiàn)代輸電線路巡檢系統(tǒng)通過配置無人機和機器人等先進設(shè)備，實現(xiàn)對高壓輸電線路的全方位巡檢。無人機搭載紅外熱成像儀、光學(xué)相機和激光雷達，能夠?qū)崟r捕捉線路的溫度、外觀和幾何信息。這些數(shù)據(jù)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)（如4G/5G）實時傳輸至地面控制中心，由人工智能（AI）算法進行分析，快速識別線路的熱點、裂紋、異物等故障點?；贕IS 技術(shù)，巡檢系統(tǒng)可生成線路的三維模型，實現(xiàn)故障點的精準定位與可視化展示，從而提高巡檢效率和準確性。

通過安裝在輸電線路上的智能傳感器，系統(tǒng)可實時監(jiān)測線路的電流、電壓、振動、溫度等參數(shù)。當檢測到異常參數(shù)時，傳感器將數(shù)據(jù)傳輸至SCADA 系統(tǒng)，觸發(fā)預(yù)警機制。SCADA 系統(tǒng)結(jié)合PLC 和DCS，能夠?qū)€路狀態(tài)進行實時監(jiān)控和分析，自動識別故障類型，如短路、斷線、接地故障等，并生成詳細的故障報告。運維人員可通過HMI 界面遠程查看故障信息，并采取相應(yīng)的應(yīng)急處理措施。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，系統(tǒng)還可以對線路狀態(tài)進行趨勢預(yù)測，提前識別潛在故障，優(yōu)化維護計劃，降低輸電線路的故障率和運維成本。

1.2 智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)與遠程控制技術(shù)的應(yīng)用

智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)與遠程控制技術(shù)是現(xiàn)代電氣工程自動化維護中的核心技術(shù)，智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)通過配置先進的傳感器和監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)對變電站設(shè)備的實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集。這些數(shù)據(jù)包括電壓、電流、溫度、濕度等關(guān)鍵參數(shù)，可通過無線通信技術(shù)（如4G/5G）實時傳輸至控制中心。利用PLC 和SCADA系統(tǒng)，控制中心能夠遠程控制變電站的運行狀態(tài)，進行故障診斷與預(yù)警，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

遠程控制技術(shù)則依托于云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過HMI 界面實現(xiàn)對變電站設(shè)備的遠程操作。遠程控制技術(shù)的應(yīng)用使得運維人員可在任何地點通過移動終端對變電站進行監(jiān)控和操作，大幅提高了運維效率和反應(yīng)速度。結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，還可以進行設(shè)備狀態(tài)預(yù)測與健康管理，延長設(shè)備使用壽命，減少停電風(fēng)險。某智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)與遠程控制技術(shù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)見表1。

智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)與遠程控制技術(shù)在電氣工程自動化維護中展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力，通過整合先進的傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)和遠程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對變電站設(shè)備的實時監(jiān)測與智能管理，大幅提高了電力系統(tǒng)的運行效率和安全性。遠程控制技術(shù)的引入，使得運維人員能夠更加靈活地應(yīng)對設(shè)備故障和突發(fā)事件，減少了人工干預(yù)的需求，提高了響應(yīng)速度，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，系統(tǒng)不僅可進行故障診斷和預(yù)測，還可以實現(xiàn)設(shè)備健康管理和壽命預(yù)測，延長設(shè)備的使用壽命，降低維護成本。

1.3 電力設(shè)備的紅外熱成像檢測與維護應(yīng)用

電力設(shè)備的紅外熱成像檢測與維護應(yīng)用是電氣工程自動化維護技術(shù)中的創(chuàng)新領(lǐng)域，為電力設(shè)備的健康狀態(tài)監(jiān)測和維護提供了高效而可靠的解決方案。紅外熱成像技術(shù)利用物體的紅外輻射，通過記錄和分析物體表面的溫度分布，非侵入性地檢測電力設(shè)備的異常情況。紅外熱成像儀在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用體現(xiàn)在以下多個方面。

（1）通過紅外熱成像儀，工程師能夠在設(shè)備運行時實時捕捉溫度分布圖像，準確識別電力設(shè)備的熱異常點。這有助于及早發(fā)現(xiàn)潛在故障跡象，避免設(shè)備因長時間運行而導(dǎo)致的過熱、短路等問題，提高電力系統(tǒng)的安全性。

（2）通過監(jiān)測設(shè)備的溫度分布，可精準定位故障點，有助于提前制訂維護計劃和進行精準的維修。這不僅提高了維護的效率，還降低了停機時間，減輕了維修成本，推動了電力設(shè)備的可靠性和壽命的提升。

（3）紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用于電力設(shè)備的預(yù)防性維護能通過建立設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)庫，進行長期的溫度趨勢分析，實現(xiàn)對設(shè)備健康狀況的預(yù)測。這種先進的預(yù)測性維護手段有效避免了計劃外的故障，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性。

1.4 電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)測與智能預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用

電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)測與智能預(yù)警技術(shù)是電氣工程自動化維護技術(shù)的重要組成部分，為電力系統(tǒng)運行提供了高效、智能的解決方案。遠程監(jiān)測技術(shù)通過先進的傳感器和監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)了對電力系統(tǒng)各個關(guān)鍵節(jié)點的實時監(jiān)控。該項技術(shù)的應(yīng)用使得電力公司能夠遠程實時了解電網(wǎng)運行狀況，可對異常情況進行快速響應(yīng)，提高其對電力系統(tǒng)的實時管理水平。通過實時獲取數(shù)據(jù)并傳輸至中心監(jiān)測站，運維人員可及時發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的潛在問題，提前采取措施，有效避免了由于故障而引發(fā)的不必要損失。遠程監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用不僅能提高電力系統(tǒng)的運行效率，還降低了運維成本。相較于傳統(tǒng)人工監(jiān)測方式存在的時間滯后、覆蓋范圍受限等問題，遠程監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的全面實時監(jiān)控。智能預(yù)警技術(shù)是遠程監(jiān)測的重要補充，通過結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，可實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的智能化處理和預(yù)測，同時，系統(tǒng)能夠識別出潛在風(fēng)險并發(fā)出預(yù)警，使運維人員能夠在故障發(fā)生之前做出針對性的應(yīng)對措施。

2 電氣工程自動化維護技術(shù)發(fā)展前景

2.1 智能電網(wǎng)與電氣工程的深度融合

電氣工程自動化維護技術(shù)在智能電網(wǎng)的發(fā)展中至關(guān)重要，智能電網(wǎng)通過應(yīng)用先進的傳感器、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的智能化、自動化和信息化。在智能電網(wǎng)中，自動化維護技術(shù)可通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，提高設(shè)備的可靠性和壽命。例如，變電站自動化系統(tǒng)（SAS）可通過采集和分析實時數(shù)據(jù)，進行故障診斷和預(yù)測性維護，從而減少停電時間和維護成本。電力線通信（PLC）技術(shù)通過電力線傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)的信息化管理，進一步提升了電網(wǎng)的穩(wěn)定性和效率。智能電網(wǎng)與電氣工程的深度融合效果見表2。

電氣工程自動化維護技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景廣闊，通過智能傳感器、PLC 技術(shù)和先進的信息處理技術(shù)，電力系統(tǒng)實現(xiàn)了更加高效的監(jiān)測和維護，提高了電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。隨著智能電網(wǎng)市場的不斷擴大，自動化維護技術(shù)也將不斷發(fā)展和完善，為電力行業(yè)帶來更多的創(chuàng)新和變革。未來，結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)分析，電氣工程自動化維護技術(shù)將進一步提升電網(wǎng)的自愈能力和智能化水平，實現(xiàn)更加高效、綠色和可靠的電力供應(yīng)體系。

2.2 大數(shù)據(jù)與人工智能在電力設(shè)備預(yù)測性維護中的應(yīng)用

電氣工程自動化維護技術(shù)的發(fā)展前景中，大數(shù)據(jù)與人工智能在電力設(shè)備預(yù)測性維護中的應(yīng)用被認為是一項創(chuàng)新而前瞻的趨勢。通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備健康狀態(tài)的精準監(jiān)測和預(yù)測，這種深度融合為電力設(shè)備的運維提供了更加智能、高效的解決方案。通過采集和整合電力設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，包括溫度、電流、電壓等參數(shù)，系統(tǒng)可建立電力設(shè)備的全面數(shù)據(jù)模型。進一步依據(jù)數(shù)據(jù)模型和實時數(shù)據(jù)分析電力設(shè)備的運行情況，可有效識別異常運行模式并提前預(yù)測設(shè)備發(fā)生故障的時間，例如，在發(fā)電廠中，大數(shù)據(jù)技術(shù)可實時監(jiān)測渦輪機組的振動、溫度等數(shù)據(jù)，識別出潛在的故障跡象。

通過深度學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)能在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上自動學(xué)習(xí)設(shè)備的正常運行數(shù)據(jù)畫像和故障數(shù)據(jù)畫像。例如，對于變壓器的預(yù)測性維護，人工智能技術(shù)可分析歷史數(shù)據(jù)，識別出導(dǎo)致變壓器故障的潛在因素，并建立智能模型預(yù)測未來的故障發(fā)生概率。這種智能化的預(yù)測性維護方法大幅提高了對設(shè)備狀態(tài)的準確性和可靠性。此外，大數(shù)據(jù)與人工智能的結(jié)合也為電力設(shè)備的維護過程提供了更高效的決策支持。通過實時分析數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可快速識別出緊急的維護需求，并為維護人員提供詳細的故障排查指導(dǎo)。智能巡檢機器人結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，可在電力設(shè)備出現(xiàn)故障時自動巡檢并提供詳細的故障報告，為維護人員提供精準的修復(fù)方案。

2.3 高效節(jié)能電氣系統(tǒng)的廣泛推廣與應(yīng)用

高效節(jié)能電氣系統(tǒng)的廣泛推廣與應(yīng)用是實現(xiàn)可持續(xù)電力供應(yīng)的關(guān)鍵戰(zhàn)略。通過引入先進的電氣工程技術(shù)和自動化維護手段，電網(wǎng)公司可提高能源利用效率，降低運營成本，同時更好地滿足用戶對清潔能源的需求。電網(wǎng)公司可采用智能電網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面監(jiān)測和管理。通過大數(shù)據(jù)分析，電網(wǎng)公司能夠更加準確地預(yù)測電力需求峰谷，優(yōu)化電網(wǎng)負荷分配，從而提高電網(wǎng)運行的整體效率。這樣的智能電網(wǎng)系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)對分布式能源的智能管理，例如，合理調(diào)度太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電，最大化利用清潔能源，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。在電力設(shè)備方面，電力能源公司可推廣智能變電站監(jiān)測與遠程控制技術(shù)。引入先進的傳感器和遠程監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)對變電站設(shè)備的實時監(jiān)控和遠程操作，使得運維人員能夠迅速響應(yīng)設(shè)備異常，提高設(shè)備的可用性和穩(wěn)定性，當變電站設(shè)備溫度升高，系統(tǒng)可自動發(fā)出預(yù)警并建議相應(yīng)的維護措施，從而避免潛在故障的發(fā)生。

3 結(jié)束語

電氣工程自動化維護技術(shù)的廣泛應(yīng)用展示了電力領(lǐng)域在應(yīng)對未來高新能源占比的挑戰(zhàn)以及實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的巨大潛力。隨著傳統(tǒng)電力系統(tǒng)向數(shù)字化、智能化、精準化方向發(fā)展，有望建設(shè)更為安全、可靠、智能的電力體系，為社會實現(xiàn)清潔能源目標提供有力支持。

參考文獻

[1] 范娜娜，傅永強. 電力設(shè)備紅外熱成像檢測與維護應(yīng)用研究[J]. 電氣技術(shù)與能源，2021（2）：45-58.