薛长青
国网青海省电力公司检修公司 810000
摘要: 当前电网形态正在发生深刻变化，电网规模不断扩大，设备容量不断提升，变电设备故障会造成电网停电和重大经济损失，电网运行控制迫切需要对设备状态进行全面感知。变电设备自身由于功能、用材不断改进，结构日趋复杂，传统的传感技术和设备故障诊断技术已不能满足电网应用需求。在应用层面，由于运行环境恶劣、电磁干扰，许多设备状态监测装置现场应用性能不稳定，监测装置本身存在故障率、误报率高及数据可信度存疑等问题，变电设备状态感知技术研究与应用面临严峻挑战。变电设备在正常运行时和故障前后，通常伴有“电、声、光、化、热”等多种特征信息，通过对设备不同的特征信号开展带电检测或在线监测，感知和分析设备状态，可以发现和消除很多类型的设备缺陷和隐患，进而避免设备故障及由此引发的电网安全事故。
关键词:变电设备，智能传感，应用
前言: 智能传感与状态感知技术是电网数字化、物联网、大数据、智能化的基础，而各类感知传感器及终端是电网运行状态的神经末梢，各个维度的感知数据支撑着电网生产指挥决策体系，是电网可靠运行的重要保障。随着大、云、物、移、智、链等技术在电网中的深度应用，电力设备状态感知技术也正在向智能化设备融合的方向转变。鉴于此，本文对目前以电、声、光、化、热物理量为监测对象的感知技术及其在变电设备状态感知中的应用情况进行了总结，分析了相应的参数性能和优缺点，然后介绍了有助于提升变电设备状态感知能力并亟待推广的新型感知技术，最后针对电网发展情况，展望了变电设备状态感知和决策体系的发展趋势。
一、变电设备状态感知技术及应用现状
随着设备状态检修策略的全面推进和智能电网建设的加速发展，变电设备状态监测及故障诊断技术得到了广泛应用。变电设备状态监测系统的安全性、可靠性、稳定性以及测量结果的准确性，直接影响状态检修策略的有效开展以及设备状态的可视化和有效监控。目前各类传感技术应用繁多，效果参差不齐。
（一）电气量感知技术
电气量是感知变电设备绝缘问题的有效手段。通过电压、电流的检测，可以获取变压器铁芯、夹件的接地电流、电缆护层接地电流、套管末屏电流值等，从而判断设备内部的绝缘状态。采用相对介损及电容量实时感知技术，可以及时发现套管缺陷、套管受潮、电容屏缺陷等故障，但是对于套管底座脱落、内部产气等缺陷故障还不敏感。实际运维中，也存在套管末屏监测引起接地不良的风险，因此进一步推动多种感知手段与一次设备融合设计，对于提高设备的可靠性尤为重要。
二、基于物联网的设备本体智能化感知体系
在设备本体自身感知方面，依托各类设备状态传感器、在线监测装置等，可构建电网设备物联网系统，实现设备信息互联互通，建立带电检测和在线监测技术标准体系，建立统一的数据模型，实现设备识别、状态感知、状态分析无缝衔接，从而为管控系统全面设备状态分析提供技术基础。传感器与设备本体一体化融合设计成为发展趋势。变电站重要设备如变压器、开关设备等在设计时，在器身预留传感窗口或内置高可靠性传感器，可提升设备的自感知、自诊断能力，实现设备状态的可知、可控。根据电力设备重要程度进行智能化分级，分别针对“海量”、“常用”、“主要”设备标准化典型设计需求，推行设备模块化设计，可大幅降低物联网传感器大量部署所带来的检修工作难度。
三、基于智能装备的立体巡检体系
除了设备本体感知技术外，基于站内其他面向非单一设备的智能巡检装置也成为变电设备智能感知体系中的一个重要组成部分。搭载红外热像仪、可见光采集、声学传感等感知设备的巡检机器人，在集成综合导航、机器视觉、机械性能、电磁兼容性及续航方面都取得了进步，显著提高了机器人巡检的稳定性和数据采集质量，正逐步在电力系统中得到推广应用。随着巡检机器人数量及数据量的不断增加，对智能化分析算法提出了更高的要求，采用自充电的方式还存在一定的风险，自主导航及定位也还需要进一步突破。未来，应建立基于智能装备的立体巡检体系，应用直升机、无人机、巡检机器人等智能装备，开展多维度线路、变电站立体化巡检工作，建立巡检数据中心，实时/定期接入管控系统，实现日常巡检工作无人化巡检信息收集自动化，巡检结果处理智能化，从而逐步减少甚至替代传统人工巡视。
四、智能传感器性能检测校验体系
电力系统智能传感器的使用环境严酷，大大提高了对其性能和可靠性的要求，为保证感知设备及装置感知的有效性及准确性，需开展检测性能、取电性能、可靠性、通信一致性等一系列性能测试工作。但是，多数电力智能传感器无法沿用已发布的在线监测装置检测标准，智能传感器标准体系仍需完善；智能传感器种类繁多，检测项目繁杂，检测效率无法得到保证检测流程需要更加自动化、智能化；检测环境需贴近应用场景，可通过真型变电设备试验平台模拟实际运行条件下的典型缺陷，从而验证变电设备物联网技术各个功能模块的有效性。完善感知装置检测标准体系，完善完整的可靠性评估与试验方法，实现智能传感器检测校验，全面建设实验室检测能力，是提升状态感知性能的必然趋势。
结束语:
当前电网规模不断扩大，设备可靠性要求不断提升，运维人力投入总量受限，资产管理效益要求越来越高，变电设备状态感知策略在不断发展演变，各类感知技术也不断扩展，逐渐向电力应用场景全面覆盖方向发展。新一代设备智能管控体系应满足设备状态的全面感知、业务数据的相互贯通、信息传输的安全高效、运行风险的主动预警等应用需求，实现多目标优化下的设备管理智能决策。
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