设备故障

本书围绕电力无线传感网技术创新应用，聚焦于低功耗无线传感网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用，具体包括电力发电厂监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，输电线路的电力巡检和运维管理，变电站内电力设备的运行状态、环境状态等在线监测，配电领域储能和配电自动化业务的监控和故障定位系统，用电采集和精准负荷控制业务的监测和分析管理等。介绍了无线传感网及其产业发展现状，概述了无线传感网主流技术，总结提炼了电力无线传感网在电力领域的应用情况，分析研究了电力无线传感网的应用价值和挑战，探讨提出了电力无线传感网技术应用发展趋势及建议。 无线传感网是大量的静止或移动的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络，可以感知、采集和处理信息，并将获得的详尽信息发送给需要的用户。 “十四五”期间，国家电网有限公司服务新型电力系统构建需求，将“全力推进电力物联网高质量发展”作为重点工作任务之一，其中的各项工作部署均离不开无线传感网的支撑。无线传感器网中众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等。潜在的应用领域可以归纳为军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。新型电力系统的一些重要的、需要被监控的设备上可以安装传感器，实时监控设备的运行状况。采用无线传感网络技术，将监测到的重要参数上传到集中处理平台，智能电力系统可以根据参数的变化，及时发现设备故障等，主动预防可能发生的各种事故。 与传统有线网络相比，无线传感网络具有很明显的优势，主要有：低能耗、低成本、通用性、网络拓扑、安全、实时性、以数据为中心等。无线传感网给电力行业带来应用价值的同时，也面临着极大的挑战。通用无线传感网技术无法满足某些特定的业务需求，变电站、输电线路等某些复杂的电力现场环境对于功耗控制、传输距离、组网灵活性等方面有特定需求，需要结合电力物联网的业务需求和应用场景来实现功耗和连接性能的协同优化；在终端接入和数据传输方面，设备和数据量均呈爆发式增长，海量数据给电力物联网带来了资源和数据传输带宽的压力；传感节点大多布置在户外环境中，恶劣环境和网络攻击均影响传感节点的运行和信息传递，因此，提升终端接入安全和抗干扰能力是保证电力物联网健康发展的重要基础；传感器小型化、无源化技术有待突破，利用电网沿线的磁场、电场、振动及温差等外部条件，实现微源取能是关键难点。为此，电力企业需要弥补现有的不足和短板，结合电力行业发展战略，研究低功耗无线传感网的网络与安全连接技术，全方位地提高感知数据的颗粒度、广度和维度，并持续积极探索基于人工智能的知识赋能、５G通信技术、基于边缘计算的技术、数据开发服务技术等方面融合发展。 联系人：陈姗姗 手 机：13261508443 邮 箱：chenshanshan@eptc.org.cn

噪声与振动是运行设备的固有特性，绝大部分异常状态(工况)都会伴随振动与声的变化 。异常振动会带来结构松动、绝缘老化、材料疲劳等问题，对电网安全稳定运行造成重大隐患。声振检测与诊断技术具有非接触、不停电、可连续等优点，可及时发现设备早期潜伏性缺陷，可以作为现有监测手段的必要补充。讲座将介绍变压器、绝缘子、水轮发电机等电力设备声纹识别技术，包括抗干扰检测方法、特征量提取与模式识别、基于人工智能的声纹识别技术等。

无人机+AI的巡检方式在电力巡检中采用目标物位置计算及闭环反馈控制的方法，使无人机巡检系统具备抗干扰、自识别、自追踪、自调整的功能；利用高精度视频设备对城市电力设施设备如输变配线路、杆塔及相关设备、配电设备进行可见光观测，通过模式识别和系统算法的应用，精确自动对焦城市电力设备故障发生点，自动拍照，自动识别故障类型及严重程度；从而起到降低巡检成本，提高巡检效率，保障巡检的准确性的作用。

地下空间是国家国土空间的重要资源，也是基础设施建设的重要方向。盾构工程建设作为地下空间工程建设中一个核心环节，面临着分散难监管、安全隐患难排查、施工效率难保障、掘进风险难把控、设备故障难定位、盾构施工数据难存储等诸多难题。随着盾构装备向复杂化、巨型化发展，以及施工规模的扩大，如何对工程建设现场进行有效监控和管理，是所有施工单位和建设单位需要解决的问题。中铁工程服务有限公司以远程数据采集为手段，依托大数据处理技术与移动互联网技术成功开发研制了盾构在线监测云平台，为地下空间建设项目提供了施工现场集成化管理和智能分析预警服务。

异常振动和声响是设备故障的重要表征之一，尤其针对特高压高抗、换流变等高负荷运行设备，异常振动和声响更为频繁，但是当前针对异常声响的检测判断主要通过人耳完成，存在辩识准确度低、可靠性差等问题，难以满足现场运维检测要求。而声学成像系统通过非接触式声学阵列传感器同步采集多个传声器的噪声信号，运用麦克风阵列成像算法获得不同频率噪声的空间位置，进而获得异响信号的空间位置和信号特征，并可形成视频信号，从而快速有效地判断异常声响的来源和性质，协助评估异常故障的危害和设备运行风险。

新型电力系统的发展给电网安全带来了一系列挑战，包括自然灾难、设备故障、电网管理、恶意破坏等传统风险，以及大规模可再生能源接入和信息技术快速发展等新兴安全问题。文章梳理了国外电力系统及我国新型电力系统的发展特征和形势，研判了新型电力系统下的电网安全风险和挑战，并从预测预警预判技术、极端气候对电网的影响、网络信息安全、风险管理标准4个方面梳理了全球应对电网安全的措施。在此基础上，提出加强电网前瞻性规划部署、提升电网资源配置效率和整体韧性、推动先进技术研发和应用、完善风险管理措施等应对建议，期望为我国电网提高电力供给能力、安全稳定性、韧性提供参考依据。

该技术基于数据中台和知识中台构建运维 AI 大模型，开发了多场景算法模型和边缘智控一体机、故障诊断一体机、安全隐患一体机等产品，采用系统级、过程级与设备级等多层级环保设施及设备运维能效管控系统等关键核心技术，实现设备智能化监测与故障诊断、系统能效优化与智能控制，为企业提供过程控制、能效优化、设备故障诊断和设备安全等智慧运维综合解决方案。

大立科技的智能巡检机器人，拥有的各项核心技术可对变电站设备进行全天候巡检、数据采集、视频监控等，实现站内设备的安全运行，若发生异常紧急情况时，机器人可作为移动式监控平台，代替人工及时查明设备故障，降低人员的安全风险。

党和国家对质量高度重视，“质量强国”已写入质量发展纲要、政府工作报告和国家“十三五”规划。国网公司深入推进电网设备质量管理，提出“优化采购评审规则，严格专业检测，加强设备厂商业绩评价，进一步选好选优设备”和“选质量最好的设备、选管理最强的乙方”的统一部署。2015年以来，湖北公司在国网设备部指导下，健全设备质量监督管控体系，创新开展供应商设备质量评价工作，强化运维专业缺陷、故障等多维信息向物资采购部门的反馈，提高采购设备质量，推进“质量强网”。首次采用知识图谱技术，利用图数据库和人工智能领域的最新成果，将各业务系统的数据和外部互联网信息全面融合，形成电力装备质量管理全景知识，精准发现数据间内在的本质关联关系，真正挖掘数据资产价值。 一是首次提出一套全过程设备质量评估技术体系，制定并发布了变压器类、高压开关类、输电线路类、高压电缆及附件类、无功补偿类设备质量评级技术导则等五项国网公司企业标准。二是建立一套设备质量评估管理体系，下发了《国家电网有限公司运检环节电网设备供应商绩效评价管理办法》《国网湖北省电力公司设备质量评级管理规范》《国网湖北省电力公司设备抽检监造技术监督指导意见》等，为规范开展设备质量评级工作，推动评级结果的落地应用奠定基础。三是构建评估信息系统，推进成果在国网公司系统全面应用。开发电网设备质量评估模块和一体化评价计算软件，实现评价工作全流程线上流转，提高评价工作效率和结果可视化水平。组织国网系统内27家单位，自2017年至2019年开展五轮供应商设备绩效评价和应用，评价结果应用于国网公司物资招标采购。四是不断优化电力设备质量评估机制，创新探索省公司和国网公司两级评价算法。充分落实“谁使用，谁评价”的原则，应用最新一轮评价数据开展两级评价算法研究与试算。五是创新应用知识图谱技术等人工智能技术，全方位挖掘数据价值。开展电网关键主设备质量提升分析研究，应用知识领域映射地图，深度探索设备缺陷及质量问题发展进程与结构关系，多维度分析设备故障或缺陷原因及规律，为促进供应商产品质量提升和运维检修策略优化提供具体建议。 电网设备全过程质量评估的推广应用，一方面从生产厂家设计制造环节开始，有效提升设备质量水平；另一方面为电网设备的招标采购提供决策依据，严格把控入网设备质量第一关口，对维护电网安全稳定具有重要的意义。

电网末端业务的分割是制约供电企业提升供电服务保障能力的管理瓶颈。本项目以承担国家电网公司业务融合试点为契机，依托智能电力物联技术推进营配业务末端融合，构建一体化供电服务保障体系，完善顶层设计，优化内部组织架构，因地制宜，优化整合末端与核心部门设置，推行市、县、供电所三级垂直管理模式。依托台区经理负责制，构建网格化客户服务模式。拓展台区经理综合业务能力，建立网格化客户服务模式，打造营配专业复合型人才队伍。深化末端数据贯通，提高基础数据保障。开展末端数据采集与治理，提高源头数据质量，搭建末端数据融合支撑平台，提高数据集成效率，建立数据同源维护机制，保障数据一致性。智能电力物联技术推动末端业务融合应用。提升设备智能感知能力，打造输变配主动运维模式；采用多种大数据算法，建立末端业务分析模型；开发智能营销全业务终端，助力末端业务融合应用。拓展新能源业务，持续优化营商环境。全方位推进电网末端新能源业务开展，主动引导客户实施电能替代项目。建立完善的全员综合保障体系。推行精益工分制全员绩效管理，健全安全风险及廉洁风险防控机制。 本项目实施后，处于电网末端的供电所内营销和配电不仅业务融合，对于配电线路和设备故障可快速响应，自主抢修，运维能力显著增强，有力促进地区经济发展和社会安全稳定。通过构建一体化供电服务保障体系，基层供电所结构性缺员问题得到根本性解决，优化整合后，全能型供电所集10千伏运维抢修、营销服务、业扩报装、光伏发电及电动汽车等新型业务受理于一体，业务融合覆盖无死角，组织模式更加集约高效，大幅提升供电服务保障能力。大连供电将低压光伏发电、电动汽车充换电设施运维等新型业务由市、县公司下发至全能型供电所管理，在业务受理、现场勘查、合同签订等环节大大缩短了并网时间，新能源接纳业务蓬勃开展，电能替代惠及广大客户。本项目深入推进末端业务融合，拓展新能源业务，持续优化营商环境，同时建立完善的全员综合保障体系，从而不断提高末端电网安全运行水平，转变企业发展方式，有效提升供电服务保障能力，具有显著的经济效益和社会效益，在辽宁省公司及国网公司均具有良好的推广应用前景。