徐立东 陈德兵 梁长春 岳 强 廖 渠 王 军

（华北油田第四采油厂，河北廊坊  065600）

 

摘 要：物联网技术作为一种创新的信息通信技术，正深刻改变着集输电力设备的传统维护模式。以往依赖人工定期巡检和事后维修的模式已无法满足现代电力系统对安全、效率及智能化的需求。本文探讨了物联网技术如何通过实时监控、数据分析与预测性维护等手段，重塑集输电力设备的维护策略，为集输电力设备维护带来革命性的变化，推动电力行业智能化、高效化发展。

关键词：物联网技术；集输电力设备；维护模式

中图分类号：TP311.5；TP212 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2024）13-0005-03

 

1技术背景

物联网技术（IoT）作为信息技术与通信技术融合的产物，其核心在于通过互联网连接物理世界中的各类物体，实现数据的自动采集、传输、处理与应用^[1]。这一技术的发展，特别是在传感器技术、云计算、大数据分析以及机器学习领域的进步，为传统工业领域，尤其是集输电力设备维护管理带来了前所未有的变革机遇。在传统模式下，集输电力设备如变压器、断路器等关键电力设施的维护主要依赖定期人工巡检和故障后的维修。这种模式不仅效率低下，而且难以及时发现潜在故障，增加了系统运行风险，影响电力供应的稳定性和安全性。随着电网规模的扩大和对供电可靠性的更高要求，传统维护方式已难以满足现代电力系统的运维需求^[2]。

物联网技术带来的变革。（1）实时监控与远程诊断。物联网技术通过部署在集输电力设备上的各种传感器（如温度、振动、电流电压传感器等），实时收集设备运行状态数据，实现远程监控。这些数据通过无线网络传输至云端或数据中心，利用云平台进行即时分析，快速识别异常状况，减少人工现场检查的需求^[3]。（2）预测性维护。结合大数据分析和机器学习算法，对历史及实时数据进行深入挖掘，可以预测设备的健康状况和潜在故障，提前采取维护措施，从被动响应转变为预防性维护。这显著降低了突发故障率，延长了设备使用寿命，同时优化了维护资源分配，减少了不必要的维护成本。（3）智能管理与决策支持。通过整合物联网收集的数据与企业管理系统，可以实现维护计划的自动化调度，优化维护流程，提升运营效率。同时，基于数据的洞察为企业决策提供了科学依据，助力管理层作出更加精准的战略规划。（4）能源互联网集成： 物联网技术也是构建能源互联网的基础之一，它促进了电力系统与其他能源系统的深度融合，实现跨系统数据共享与协调控制，为电网的灵活性、互动性及高质量发展奠定了基础。

综上所述，物联网技术通过提高维护活动的智能化、自动化水平，显著改善了集输电力设备的维护效率与可靠性，推动电力行业向更加智慧、高效、安全的方向转型。

2创新思路及制作

2.1创新思路

（1）智能感知与预测性维护。利用先进的传感器技术，如温度、振动、电流电压传感器等，实时监测集输电力设备的运行状态。这些传感器不间断地收集设备的各项参数，通过物联网传输至云端平台。结合大数据分析与机器学习算法，平台能识别异常模式，预测潜在故障，从而从被动维护转变为预测性维护。这意味着可以在故障发生前进行干预，减少突发停机，提高设备可用性和寿命。

（2）资产健康管理平台。建立一个综合资产健康管理平台，整合来自不同集输电力设备的数据，提供统一的视图和分析工具。该平台不仅能展示实时状态，还能基于历史数据和算法模型，生成维护建议、优化维护计划，甚至自动调度维护资源^[4]。平台还可支持移动应用，使现场工程师能快速访问设备信息，接收任务指令。

（3）增强现实辅助维护。结合增强现实（AR）技术，为现场维护人员提供直观指导。通过AR眼镜或移动设备，工作人员可以看到设备的虚拟叠加信息，如故障部位标识、维修步骤动画等，大幅提高维修效率和准确性，同时降低培训成本。

（4）边缘计算与即时响应。在靠近设备端部署边缘计算节点，处理关键数据，实现即时分析与决策。这有助于快速响应紧急情况，减少数据传输延迟，确保关键操作的即时执行。比如在检测到设备过热时，立即启动冷却系统，避免事故扩大。

2.2制作实施步骤

（1）需求分析与规划。确定关键集输电力设备的维护痛点，制订物联网解决方案的目标和预期效益。

（2）技术选型与设计。选择合适的传感器、通信协议、云平台服务和数据分析工具设计系统架构，确保数据安全与隐私保护^[5]。

（3）原型开发与测试。开发系统原型，包括硬件部署、软件编程和云端平台搭建，进行实验室和现场测试，验证系统的功能和性能。

（4）集成与部署。在实际环境中集成系统，进行大规模部署，确保所有设备与系统顺畅对接。

（5）培训与优化。对维护团队进行系统使用培训，收集反馈并持续优化系统性能，根据实际运营数据调整预测模型和维护策略。

（6）持续监控与维护。持续监控系统运行状况，定期评估维护效果，不断迭代升级，以适应电网变化和新技术发展^[6]。

通过上述创新思路和技术实施步骤，物联网技术不仅能够显著提升集输电力设备维护的效率和智能化水平，还能从根本上改变传统的维护模式，推动电力行业的数字化转型。

3应用效果及效益评价

3.1应用效果

（1）效率提升。物联网技术的应用显著提高了集输电力设备维护的效率。通过实时监控和预测性维护策略，维护团队能够在故障实际发生之前采取行动，减少了不必要的现场检查次数，降低了维护成本，同时确保了电力供应的稳定性和可靠性^[7]。

（2）成本节约。预测性维护减少了因突发故障导致的紧急停机和维修，这不仅减少了直接的维修费用，还避免了因停电造成的生产损失。长期来看，设备的生命周期得以延长，整体运营成本降低。

（3）安全性增强。物联网系统能够实时监测集输电力设备的安全指标，如过热、漏电等，及时预警，有效防止安全事故的发生，保障人员安全和设备完好。

（4）决策支持优化。通过收集和分析大量设备运行数据，管理层可以获得更加精确的设备性能评估，为资产投资决策、设备升级换代等提供数据支持，实现资源的最优配置。

3.2效益评价

（1）经济效益。物联网技术通过预防性维护减少非计划停机时间，增加生产效率，直接转化为企业经济效益的提升。同时，优化维护计划和资源分配可以减少维护成本。长期而言，整体运维成本的下降将为企业带来显著的经济回报。

（2）社会效益。在公共事业领域，物联网技术的应用确保了电力供应的稳定可靠，提升了社会公众的生活质量，减少了因电力中断带来的不便和社会成本支出。

（3）环境效益。更高效的设备运行和维护意味着能源使用更加合理，有助于减少能源消耗和碳排放，符合高质量发展的要求，对环境保护产生积极影响。

综上所述，物联网技术在集输电力设备维护模式中的应用，不仅带来了直接的经济效益，还提升了设备安全性，增强了决策科学性，同时产生了积极的社会和环境效应，是传统维护模式向智能化、高效化转型的重要推动力^[8]。

4面临的挑战

物联网技术在改变传统集输电力设备维护模式的过程中，虽然带来了诸多便利和效率提升，但也面临着一系列技术挑战。

（1）实时监测与响应速度。物联网通过传感器实时监测集输电力设备状态，但确保数据传输的低延迟和系统对异常情况的即时响应是一大挑战，这要求高度可靠的网络连接和高效的事件处理机制。

（2）预测性维护的精确性。利用大数据分析和机器学习技术预测设备故障，提高了维护的主动性。然而，确保算法模型的精确性，减少误报和漏报，需要高质量的数据集和不断优化的算法模型。

（3）能源效率与续航能力。物联网设备，尤其是部署在偏远地区的集输电力设备上的传感器，其能源供应和续航能力是一个重要考量，太阳能收集技术等可持续能源解决方案的集成与优化是一大挑战。

（4）环境适应性。集输电力设备通常在恶劣环境中工作，如极端温度、湿度、电磁干扰等。物联网组件需要具备高度的环境适应性和耐用性，确保在各种条件下稳定运行。

（5）成本与投资回报。物联网技术部署初期涉及较高的硬件、软件及运维成本，合理规划投资，确保技术升级带来的长期效益（如降低维护成本、提高设备可用性）超过初期投入，是企业必须考虑的问题。

（6）技术培训与人员转型。物联网维护模式要求操作人员掌握新的技能，如数据分析、智能平台操作等。组织内部的技术培训和人员转型计划的制订与实施，对于成功过渡到新维护模式至关重要。

综上所述，物联网技术在传统集输电力设备维护中的应用虽充满潜力，但需克服从技术实施到人员培训等多方面的挑战，以实现维护效率与设备可靠性的显著提升。

5展望未来

物联网技术在改变传统集输电力设备维护模式方面展现出巨大潜力，其未来展望主要集中在以下几个方面。

（1）智能化与自动化程度加深。随着AI、机器学习技术的不断进步，物联网系统能更精准地预测故障，自动调度维修资源，甚至实现部分维护任务的自主执行，进一步减少人工干预，提高效率。

（2）全面集成与优化。未来的集输电力设备维护体系将更加集成化，不仅限于单个设备或系统，而且将跨越整个电网，形成智能电网生态系统^[9]。这种全网视角的管理将使资源分配更合理，应急响应更迅速。

（3）边缘计算与高效数据处理。边缘计算技术的应用将使数据处理更靠近数据源，减少数据传输延迟，提高决策速度。这对于需要即时反应的集输电力设备维护至关重要，尤其是在处理大量传感器数据时更加突出。

（4）增强安全性措施。面对日益增长的网络安全威胁，物联网技术将整合更先进的加密技术和安全协议，确保数据传输和设备控制安全，防止非法入侵和数据篡改。

（5）可持续性和绿色维护。未来物联网维护模式将更加注重环保和能源效率，利用物联网技术监控能耗，优化运行策略，减少资源浪费，并促进可再生能源的集成使用。

（6）用户参与透明度。消费者和企业用户将通过对用户友好的界面获取更多关于电力消耗和设备健康状况的信息，增加用户参与度，促进资源的合理使用^[10]。

（7）标准化与互操作性。推动行业标准的建立和完善，确保不同厂商的设备和服务能够无缝对接，简化系统集成和维护过程，降低总体应用成本。

总之，物联网技术在集输电力设备维护领域的未来应用将朝着更智能、更高效、更安全和更可持续的方向发展，深刻改变电力行业的运维模式。

 

参考文献

[1] 李毓英.工业互联网智能网关的研究与实现[J].无线互联科技,2021(17):13-14.

[2] 王田.移动智能网的过负荷控制机制研究[D].重庆大学, 2002.

[3] 胡章宇,壮而行,王杰.基于智能网关和云平台的变频器远程控制系统设计[J].电子技术,2021(11):112-113.

[4] 邵向阳,尹剑仑,孟令浩,等.基于边缘计算的电力智能网关模型开发框架[J].电工技术,2023(12):116-118.

[5] 程立,陈桂友,丁浩川,等.基于电力物联网的配电房智能网关研制[J].湖北电力,2021(5):91-97.

[6] 张文.智能网关及其在变电站监控中的应用研究[D].安徽理工大学,2018.

[7] 程栋桥.高压电气设备维检策略探讨[J].科技与创新, 2021(24):56-57.

[8] 杨鹏.高压电气设备的维护对策分析[J].电子技术,2021 (7):266-267.

[9] 刘建超.高压电气设备检修试验中的问题与对策探讨[J].内蒙古煤炭经济,2023(17):175-177.

[10] 唐福勇,清科.新能源、智能网联成并购突破口[N].中国经济时报,2017-06-02(4).

 

作者简介：徐立东（1968—），男，江苏盐城人，中石油集团技能专家，首席技师，研究方向：油气集输，智慧油田建设，设备运维等。

 

How the Internet of Things Technology Changes the Traditional High-voltage Equipment Maintenance Mode

XU Lidong,CHEN Debing,LIANG Changchun,YUE Qiang,LIAO Qu,WANG Jun

(Fourth Oil Extraction Plant, North China Oilfield Company, Langfang  Hebei  065600)

Abstract:Internet of Things (IoT), an innovative fusion of information and communication technologies, is significantly revolutionizing conventional maintenance regimes for high-voltage equipment. The traditional practices of manual inspections on fixed schedules and post-failure repairs are proving insufficient to satisfy modern power systems' stringent requirements for safety, operational efficiency, and smart management. This paper investigates how IoT, leveraging real-time surveillance, advanced data analytics, and predictive maintenance techniques, is restructuring the preservation strategies for high-voltage assets. This transformation introduces a new era in maintenance, driving the electrical power sector towards higher levels of automation, intelligence, and overall performance optimization.

Key words:IoT technology;high-voltage equipment;maintenance paradigm