2024年基于智能传感和物联网技术的变电设备状态感知及主动分析系统报告

唐琪南方电网广东电网公司佛山供电局 目录 研究背景研究内容 展望与挑战 研究背景 》研究背景 形势所迫：十三五期间，电网规模爆发式增长，变电设备数量激增，在线检测范围不断扩大，检测点数量和非结构性数据大幅度增加，要逐步取代人力巡检，需要检测手段更加智能 生产所需：设备状态监测系统传感器型号多样，数控终端不统一，抗干扰能力、低功耗水平不足，后台算法集成度和智能化水平不足，建设及运维工作繁锁、费用高昂，需要更加智能化的传感技术和监测模式。 》重要意义 通过技术创新，实现变电全站设备运行状态的主动感知，提升设备状态自诊断决策能力，提高了生产效率，减少了人力成本，并有效推动了适用于变电环境的智能传感及物联网技术发展和应用。 国外研究状况 1、大部分传统国外仪器制造商的技术仍然停留在数年前的水平基本停留在带电检测仪器及在线监测仪器的制造。 2、在数据管理方面，除了少数采用电脑的设备，其他的大多采用纸质记录材料，缺之有效的数据管理系统，更谈不上可以用于整个地市或省级的大规模数据管理平台。 国内研究状况 1、某供电局：“智能变电站关键设备自诊断技术研究与应用”项目提出了智能变电站一、二次设备融合模型的建模方法 2、某省级电网：“输电线路运维智能化技术研究与示范应用研制出立体监测关键装备，研发出基于“点、线、面”结合的多维立体化监测系统，以及一体化运维数据融合与交互的全业务多信息协同联动智能化运维平台 3、某省级电网：基于物联网技术的多用途GIS绝缘缺陷智能检测系统的研究及应用、变电站多数据物联网智能巡视综合分析系统开发与应用研究、基于物联网的配电设备监测技术研究与应用。 》南网状况 南网先后发布了《数字化转型生产域行动计划》、《全域物联网建设方案》等文件。提出“以业务需求为导向，以提质增效为目标”，采用“试点先行、急用先行、逐步推广”的原则，全面推进全域物联网建设，来解决生产问题 02研究内容 一研究内容 依托南网重点科技项目及自主创新项目，基于智能传感、物联网、深度学习、数字建模等技术，研究了适用于电力设备状态感知的智能传感技术：适用于变电站环境的数控汇集技术；适用于电力设备的深度学习状态云诊断技术。历时5年搭建了变电设备状态全面感知及主动分析系统，探索基于此系统的变电站全站设备检测模式 成果1：变电站全站设备智能传感技术 分析GIS、变压器、断路器、避雷器、开关柜、刀闸、CVT、电容器等设备的运行状态及故障信息，研究适用于局放图谱、绝缘性能、机械特性、红外图谱、泄露电流、距离位置、温湿度等检测的即插即用智能传感，统一的检测数据格式规范，形成整套的传感器，支持结构化、非结构化数据类型，预留可扩展字节的设计二满足扩展零求 针对问题：传感器对微弱信号在噜杂环境的干扰抑制 解决方法：设计新型驱动电路（右腿驱动改进型）配合多通道L多频同步。 技术效果 针对问题：因干扰导致正弦信号失真使得相位采集困难 解决方法：石研究基于施密特触发器的差分相频采集装置及相关算法 针对问题：避雷器泄露电流，局放参考信号等远程相频同步问题 解决方法：石研究基于北斗授时与RTC计数相结合的相频校核及同步算法和装置 成果2：适用于变电站环境的主动感知及边缘计算技术 针对问题：数据汇集点多类型接入、主动感知、边缘计算 解决方法：石研究信道干扰解决多点接入，利用数据实时（准实时）召测来主动感知，通过信号初步分析诊断技术解决边缘计算 针对问题：传感器、数据汇控端的功耗问题 解决方法：硬件、软件两方面降低功耗，研究有效能耗最小化及短距离多跳等电路和算法 成果3：适用于电力设备的深度学习状态云诊断技术 针对问题：多类型设备缺陷图形和图谱分析，欠拟合和过拟合问题，运算量过大或准确率不足。解决方法：在ResNet基础上，研究缺陷训练模型、形成“理想正则化”及模式树改进算法 技术先进性 分析现有缺陷模型 提出“理想”正则化算法，构建新的缺陷训练网络，比GoogLeNet等国际先进网络计算量减少60%，缺陷图谱识别准确度提高到95%。 以实景建模对变电站全站设备进行模型设计，通过传感器将设备信息和测试数据关联到变电站三维模型场景中，进行可视化管理，可通过模型来监测和巡视设备，设置和检测传感器。实现模型-实物的数字映射，到“所观即所得“的自的。革新现有监测模式 03展望与挑战 未来展望-前途光明 变电领域：以智能传感器-物联网-云后台形成云-端协同的变电设备状态采集和诊断系统。对比现有的状态监测系统，提升了设备状态辅助诊断决策能力，减少了数据汇集点的数量，避免了电缆和光纤铺设和维护费用，提高了传感器的安装和调试效率，降低了人员的工作难度和强度，建设和维护成本降低80%。要对变电设备进行全面监测，实现变电数字化转型，物联网和智能传感是有前景的技术手段 新型电力系统：不完全依赖电网模型，在海量数据基础上，通过大数据和计算技术，透过数据关系发现电力系统运行规律。广泛应用小微智能传感器与智能云边端协同，实现数据可采集、状态可监控、程序可优化，实现电网的高可靠性、灵活化和透明化。物联网和智能传感是必要的技术手段。 现实挑战-任重道远 挑战1：根据应用环境和采集信号设计对应的智能传感器 挑战2：尺寸大、安装不便、校准困难、价格高，实现高度集成、微功耗、安全加密，并降低成本，挑战3：物联网通信的信息安全问题。可信wapi模组的功耗、体积，价格问题 THANKYOU