配電安全在線監(jiān)測系統(tǒng)

配電安全在線監(jiān)測系統(tǒng)

摘要：電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行是保障企業(yè)生產(chǎn)和民生的基本任務(wù)和要求，配電變壓器作為系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵設(shè)備，其運行狀態(tài)顯得尤為重要。配電對高速公路安全行車的重要性不言而喻，收費、監(jiān)控、照明、通信均離不開電力。據(jù)公開資料顯示，我國供電系統(tǒng)的平均故障率遠(yuǎn)高于其他發(fā)達(dá)國家。溫度是一個可以反映供電回路（高壓柜、低壓柜、電纜接頭、供電電纜）是否處于正常運作的重要因素，也是引發(fā)火災(zāi)的必要因素。為了保障供電設(shè)備的穩(wěn)定運行，對關(guān)鍵部位的溫度實行在線監(jiān)側(cè)和預(yù)警，避免因過熱而引發(fā)火災(zāi)和大面積停電事。關(guān)鍵詞：配電安全；在線監(jiān)測系統(tǒng)引言配電線路不僅要承擔(dān)輸電線、金具以及線路保護裝置等本身載荷，還要經(jīng)受大風(fēng)吹刮、雨水沖刷等自然因素的影響，甚至還會遭遇地理沉降、山體滑坡自然災(zāi)害的破壞。這些不可避免因素很有可能導(dǎo)致配電線路故障，影響配電網(wǎng)安全可靠運行。實現(xiàn)配電線路故障的在線監(jiān)測，及時對故障進行檢修和處理，對配電網(wǎng)安全可靠運行具有重要作用。1配電線路非電氣量監(jiān)測（1）紅外檢測技術(shù)。不僅可以在遠(yuǎn)距離對目標(biāo)進行非接觸的在線監(jiān)測，而且響應(yīng)迅速，能夠快速地獲取被測設(shè)備的狀態(tài)信息。同時，它還具有抗電磁干擾，安全穩(wěn)定，性價比高等優(yōu)點，并且可以在不干擾被測設(shè)備運行的條件下進行故障診斷分析。因此，紅外測溫技術(shù)已逐漸成為電力行業(yè)在線監(jiān)測的有效技術(shù)手段。（2）光纖傳感技術(shù)。通過光纖進行測溫，測溫點可以多點分布，可以對成千上萬個點進行測溫，能夠同時在空間和時間上對外界環(huán)境的連續(xù)溫度信息進行測量，信息通過光纖進行傳播。因此，這種溫度監(jiān)測方法在未來電網(wǎng)光纖配套之后，有較大的發(fā)展空間。2配電安全在線監(jiān)測系統(tǒng)2.1基于深度遷移學(xué)習(xí)的配電線路絕緣子狀態(tài)監(jiān)測方法隨著人民生活水平的日益提高，可靠穩(wěn)定的電力供應(yīng)已經(jīng)成為人民生活不可或缺的一部分。而配電線路作為保障供電的關(guān)鍵，其運行更多地取決于絕緣子在不同大氣條件下的可靠性和穩(wěn)定性。而污染物在絕緣子表面的沉積會造成絕緣失效，導(dǎo)致閃絡(luò)甚至絕緣子斷裂，引發(fā)重大事故。因此如何準(zhǔn)確有效地監(jiān)測配電線路絕緣子，及時發(fā)現(xiàn)絕緣子狀態(tài)異常，以便提前采取措施運維，防止重大事故發(fā)生，具有重大的工程意義。目前對于絕緣子狀態(tài)的檢測研究已取得了一定的成果。傳統(tǒng)的絕緣子狀態(tài)檢測方法通過人工登桿實現(xiàn)，檢測準(zhǔn)確性高，但勞動強度大，對檢修人員體力要求較高，且檢測效率低。還有研究采用直升機搭載的攝像機進行檢查，但該方法存在一定的風(fēng)險性，精度也有待提高。目前，航測法是較為新穎的一種絕緣子狀態(tài)檢測方法，但其中涉及到的圖像處理算法需要具備更強的通用性和魯棒性，并且需要能夠識別和分類多種故障。配電線路的絕緣子一般由玻璃、聚合物或陶瓷制成，其存在多種類型和形狀，包括單個或串盤、長棒或線柱。隨著配電線路環(huán)境的變化以及使用時間的推移，絕緣子的狀態(tài)由健康狀態(tài)變?yōu)榕R界狀態(tài)，如果一段時間內(nèi)不采取必要的措施，絕緣子的臨界狀態(tài)將進入風(fēng)險狀態(tài)，引發(fā)擊穿和事故。同時，由于雷擊和放電的發(fā)生，絕緣子有可能會完全損壞，健康狀態(tài)可能直接轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)險狀態(tài)。2.2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計及應(yīng)用環(huán)網(wǎng)柜因其體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、進出線靈活等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于城市配電網(wǎng)，其設(shè)備健康狀態(tài)直接影響到用戶供電可靠性。環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部空間狹小，大負(fù)荷長時間運行時，受環(huán)境溫度和接頭發(fā)熱的影響，設(shè)備溫度易升高。此外，對于北方工業(yè)城市，還存在粉塵污染，環(huán)網(wǎng)柜受環(huán)境污穢影響，可能導(dǎo)致絕緣水平下降，發(fā)生局部放電擊穿等小故障，若不及時處理極易導(dǎo)致故障擴大引發(fā)安全事故。傳統(tǒng)的電力設(shè)備人工定期巡檢模式，費時費力且難以及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障隱患，已無法滿足數(shù)量持續(xù)增長的環(huán)網(wǎng)柜精益運維的需要。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過感知層的延伸，基于狀態(tài)感知和執(zhí)行控制端設(shè)備，通過邊緣計算就地評估設(shè)備狀態(tài)，可實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜故障點快速精準(zhǔn)的鎖定，并與站內(nèi)保護裝置相配合，實現(xiàn)就地故障自愈，滿足供電安全和高供電可靠性的需要；同時，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)對歷史數(shù)據(jù)和實時運行狀態(tài)綜合處理，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜健康狀態(tài)的動態(tài)評估，達(dá)到提前預(yù)警的效果。2.2.1終端感知層終端感知層主要包括二次終端和傳感器，實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)柜運行狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境量的監(jiān)測和控制。環(huán)網(wǎng)柜一次設(shè)備、二次設(shè)備采用一體化設(shè)計，系統(tǒng)考慮整套設(shè)備一、二次設(shè)備間的接口匹配性，可增強二次終端設(shè)備的兼容性、擴展性、互換性，降低現(xiàn)場安裝施工及調(diào)試維護強度，并可有效避免因一、二側(cè)壽命不匹配所導(dǎo)致的設(shè)備利用率低及資源浪費問題。2.2.2邊緣計算層物聯(lián)管理單元的應(yīng)用層微應(yīng)用APP可根據(jù)需求定制開發(fā)，實現(xiàn)邊緣計算功能，并與平臺應(yīng)用層交互數(shù)據(jù)處理結(jié)果，避免大量數(shù)據(jù)實時上傳，以獲得更快的響應(yīng)速度，大幅提升處理效率，實現(xiàn)實時可控在控。例如，對于環(huán)境監(jiān)測功能，通過配置環(huán)境調(diào)節(jié)APP，在數(shù)據(jù)超限時通過本地邊緣計算層啟動相應(yīng)的加熱、除濕、排氣等裝置，并向云主站發(fā)送研判及指令執(zhí)行情況，數(shù)據(jù)超限期間持續(xù)向主站推送相應(yīng)環(huán)境量值，直至異常值降至正常范圍內(nèi)。云主站同時向供電服務(wù)指揮系統(tǒng)推送預(yù)警信息及相應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，派發(fā)主動運檢任務(wù)單，運維人員根據(jù)各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，可分析出哪個間隔出現(xiàn)密封不良、絕緣能力下降等問題，從而開展針對性的消缺工作。消缺成效以環(huán)網(wǎng)箱間隔監(jiān)測數(shù)據(jù)變化為評價依據(jù)，實現(xiàn)根本性的閉環(huán)管控。2.3供配電系統(tǒng)中壓開關(guān)設(shè)備溫升在線監(jiān)測方法供配電系統(tǒng)是供電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的統(tǒng)稱，其中，供電系統(tǒng)包含兩個系統(tǒng)，分別是電源和輸配電;配電系統(tǒng)是由多種配電設(shè)備和設(shè)施組成，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓的變換和分配。供配電系統(tǒng)在運行過程中，想要實現(xiàn)電能的供應(yīng)和分配，均需依靠中壓開關(guān)設(shè)備完成，中壓開關(guān)設(shè)備是用于實現(xiàn)中壓供配電系統(tǒng)的控制與保護的關(guān)鍵設(shè)備，其運行狀態(tài)與中壓供電系統(tǒng)的運行安全存在直接關(guān)聯(lián)。中壓開關(guān)設(shè)備指的是中壓電力系統(tǒng)中的配電柜、發(fā)電機、變壓器、開關(guān)柜、控制箱等設(shè)備的統(tǒng)稱，其在運行過程中，如果發(fā)生溫度過高，則會導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生不同程度的故障，影響供配電系統(tǒng)的正常電力服務(wù)的提供。因此，實時監(jiān)測中壓開關(guān)設(shè)備的溫度情況，是保證供配電系統(tǒng)運行安全程度的基礎(chǔ)。為避免開關(guān)設(shè)備溫度過高，引發(fā)相應(yīng)的故障，研究供配電系統(tǒng)中壓開關(guān)設(shè)備溫升在線監(jiān)測方法，及時監(jiān)測溫度劣化過程，準(zhǔn)確感知開關(guān)設(shè)備的溫度狀態(tài)，并且，在供配電系統(tǒng)發(fā)生其他故障時依舊能夠準(zhǔn)確感知開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)，且感知結(jié)果的殘差較小，均在0．7以內(nèi)的范圍變化，并且能夠在溫度劣化過程中及時預(yù)警，有效實現(xiàn)開關(guān)設(shè)備的實時、在線監(jiān)測。結(jié)語配電線路不同于高電壓等級的輸電線路，需要更多的運維費用投入。費用上受限是配電線路在線監(jiān)測技術(shù)的最大限制因素，同時影響著相關(guān)研究朝著經(jīng)濟性、合理性的目標(biāo)前進。相較于高電壓等級線路的在線監(jiān)測技術(shù)，配電線路相關(guān)技術(shù)和研發(fā)還處于相對落后地位，需要進一步研發(fā)配電領(lǐng)域的探測單元、通信單元和故障定位方法。Reference[1]丁鋮.聲表面波技術(shù)在礦井電纜中間接頭測溫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子世界,2020,587(5