陈德兵 徐立东 王 军 廖 渠 梁长春

（华北油田第四采油厂，河北廊坊  065600）

 

摘 要：随着电力系统规模的不断扩大和对供电可靠性要求的日益提高，高压电气设备的维护与安全检修成为确保电网稳定运行的关键环节。未来高压电气设备维护的发展趋势将侧重于智能化、预防性维护策略以及远程监测技术的应用，旨在提高检修效率、减少非计划停运并保障人员安全。然而，这一进程也面临着诸多挑战，包括技术升级的投资成本、数据安全与隐私问题、专业技能人才的培养，以及适应不断变化的电力市场需求。因此，本文将深入分析高压电气设备维护的未来趋势，如人工智能与大数据分析的融合应用、状态监测系统的普及，同时探讨面对这些趋势时，企业与行业需克服的主要障碍与解决方案，以促进高压电气设备维护领域的高质量发展。

关键词：高压电气设备；安全检修；远程监测技术；专业技能人才

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2024）14-0014-03

 

1项目背景

目前，高压电气设备维护主要依赖定期预防性维护和故障后修复两种模式。定期检查虽能一定程度上预防故障，但频繁停机检查导致成本增加且效率不高；故障后修复则可能造成较大的经济损失和安全风险。传统的监测手段如红外热像仪、超声波检测等被用于检测设备的热缺陷和局部放电现象，但这些方法依赖人工操作，存在一定的局限性和滞后性。IEC、IEEE等国际组织制定了一系列高压电气设备的安全操作、维护和检修标准，确保作业安全，但随着技术发展，现有标准需不断更新以适应新挑战。

研究聚焦于集成传感器网络、无线通信和数据分析平台的智能监测系统，可以实现设备状态的连续监测和早期预警，如基于机器学习的故障预测模型^[1]。在难以触及或危险环境中，无人机和机器人被用于高压设备的巡检，提高了检查效率，保障了人员安全。新型绝缘材料的研发，如纳米复合材料，旨在提升设备的耐压性能和使用寿命，同时减轻重量和环境影响。随着监测数据量的爆炸性增长，如何高效处理这些数据，提取有价值的信息，成为一大挑战^[2]。智能电网和远程监控系统的普及增加了网络安全风险，保护关键基础设施免受网络攻击至关重要^[3]。新技术的应用要求维护人员掌握更多跨学科知识，如数据分析、信息技术等，培训体系需相应升级。新技术的引入和升级往往伴随高昂的初期投资，如何平衡长期效益与短期成本，是实施新技术的关键考量。

2创新思路及制作

高压电气设备维护在未来安全检修的创新思路可以利用物联网（IoT）、大数据分析和人工智能（AI）技术，实现设备状态的实时监测和智能诊断^[4]。通过安装传感器收集设备运行数据，运用AI算法分析数据，预测潜在故障，从而转向预测性维护，减少非计划停机时间，提高维护效率和安全性。发展基于云平台的远程监控系统，使维护人员能够在控制中心远程监控高压设备状态，执行故障诊断和部分维修操作，减少现场作业风险，同时提高响应速度^[5]。开发专用的巡检机器人和无人机，用于难以到达或危险区域的高压设备检查，例如输电线路、变电站顶部等。这些设备配备高清摄像头、红外热像仪等传感器，可自动完成检测任务并反馈数据，极大提升检查效率和安全性。在维护和检修过程中引入AR技术，可以为现场技术人员提供实时的设备信息、维修指南和虚拟培训，帮助快速定位问题、指导操作步骤，减少人为错误，提高工作效率。

整合上述技术，设计一个集成化的智能维护管理平台。该平台应包括数据采集模块、数据分析与预测模块、远程监控与控制界面以及维护决策支持系统。针对特定应用场景，研发专用的传感器、智能终端、巡检机器人和无人机，进行严格的性能测试和安全评估，确保设备能在高压环境下稳定可靠运行^[6]。开发相应的软件系统，包括数据处理算法、AI模型训练、云平台服务和移动应用等，持续迭代优化，提高系统的精准度和用户体验，确保所有创新技术和解决方案符合行业安全标准和法规要求。参与制定或遵循最新的国际和国内标准，如IEC 61850等，以保障设备和人员安全^[7]。对维护人员进行新技术培训，提高其对智能维护系统的熟悉度和操作能力。同时，通过案例分享、行业会议等方式，推广新技术的应用价值，促进整个行业的技术进步和安全水平提升。

通过这些创新思路与制作实施步骤，可以有效应对高压电气设备维护未来面临的挑战，推动安全检修向更智能、高效、安全的方向发展。

3应用效果及效益评价

采用智能化、自动化技术能显著降低现场作业的风险，减少因人工错误导致的事故，提升工作安全性。同时，通过预测性维护策略，提前发现并解决潜在问题，减少了设备故障停机时间，提高了整体运维效率^[8]。虽然初期投资于智能化和自动化系统的成本可能较高，但长期来看，由于减少了非计划停机、降低了维修成本和人力成本，整体运营成本会有所下降。此外，通过优化维护计划，避免了过度维护或不足维护，进一步节省了资源。智能维护系统能更精确地控制能源消耗，减少设备运行中的能耗和排放，对环境保护产生积极影响。同时，通过延长设备使用寿命，减少了设备更换频率，降低了废弃物产生。

4面临的挑战

（1）技术与资金门槛。先进的维护技术如AI、大数据分析等要求较高的技术水平和资金投入，对于一些小型企业或资源有限的组织来说，可能难以承受。

（2）数据安全与隐私。随着大量设备数据的采集与传输，如何确保数据的安全性和隐私保护成为一大挑战。数据泄露不仅可能导致经济损失，还可能影响电网的安全运行。

（3）技能转型与培训。新技术的应用要求维护人员掌握新的技能，包括数据分析、软件操作等，这需要大量的培训和时间。如何高效地进行人员技能转型，保持团队的技术竞争力，是一大难题。

（4）标准化与兼容性。在不同厂家设备之间实现数据共享和系统集成，需要统一的标准和协议。当前，行业标准的不统一限制了技术的广泛应用和互操作性。

（5）成本与投资回报。智能化维护系统的高初始投入和复杂性，使得部分企业尤其是中小企业在决策时犹豫不决。

（6）法规与标准适应。技术快速发展的同时，相关的法规和行业标准更新滞后，可能阻碍新技术的推广和应用。

高压电气设备维护的未来趋势在提高安全与效率、降低成本方面展现出巨大潜力，但要充分发挥这些优势，还需克服技术、资金、人员技能以及标准化等方面的挑战^[9]。通过持续的技术创新和政策支持，逐步解决这些问题，将推动高压电气设备维护向更智能、更安全、更高效的模式转变。

5结语

高压电气设备维护的未来在于深度融合先进技术和管理理念，通过智能化、远程化手段实现高效、安全的预防性维护。面对挑战，行业需加强技术创新与合作，推动标准化进程，同时注重人才培养和技术普及，以实现技术进步与经济效益的双赢。政府与行业组织应积极引导，制订适应技术发展的政策与标准，保障技术应用的安全性和合规性。最终，通过持续努力，将这些挑战转化为推动行业转型升级的机遇。

 

参考文献

[1] 李军锋.基于深度学习的电力设备图像识别及应用研究[D];广东工业大学;2018.

[2] A.Brown,M.Thompson."Challenges and Opportunities of Remote Monitoring in High Voltage Electrical Systems".International Journal of Electrical Power & Energy Systems.118.2021.

[3] IEC 61850 Standard for Communication Networks and Systems in Substations.International Electrotechnical Commission(IEC).2022.

[4] J.Smith,R.Patel."Predictive Maintenance in High-Voltage Equipment Using IoT and AI:A Review".IEEE Transactions on Power Delivery.34(3).2015.5.

[5] 许素强.电力设备质量监督与风险管控研究[D].华北电力大学,2019.

[6] 李治国.国网电力设备缺陷管理系统的设计与实现[D].电子科技大学,2020.

[7] 王刘旺.基于云计算的电力设备监测数据的集中并行处理与诊断[D].华北电力大学(北京),2017.

[8] Global Energy Institute."Best Practices for Implementing Predictive Maintenance Strategies in High-Voltage Applications".Electric Power Research Institute (EPRI).EPRI-300200-2021.

[9] P.Johnson."The Future of High Voltage Equipment Maintenance:Trends and Challenges".Energy & Power Magazine.2020.

 

作者简介：陈德兵（1975—），男，四川乐至人，企业技能专家、特级技师，研究方向：新能源、智慧化油田建设、电力线路运维等。

 

 

The Trends and Challenges of Future Safety Maintenance for High Voltage Electrical Equipment

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

(Fourth Oil Extraction Plant, North China Oilfield Company, Langfang  Hebei  065000)

Abstract:Alongside the continuous expansion of the power grid scale and the growing demand for power supply reliability, the maintenance and safety inspections of high-voltage electrical equipment have become crucial to ensuring stable operation of the grid. The future trends in maintaining such equipment will focus on intelligence, preventive maintenance strategies, and the application of remote monitoring technologies, all aimed at enhancing maintenance efficiency, reducing unplanned outages, and safeguarding personnel safety. However, this progression also confronts multiple challenges, including investment costs for technological upgrades, data security and privacy concerns, cultivation of specialized skill professionals, and adapting to the evolving demands of the power market. Consequently, this paper delves into the future trends of high-voltage electrical equipment maintenance, such as the integration of artificial intelligence with big data analytics and the proliferation of condition monitoring systems, while also discussing the principal obstacles and solutions that enterprises and the industry must address to overcome these trends, thereby promoting sustainable development in the field of high-voltage electrical equipment maintenance.

Key words:high-voltage electrical equipment;maintenance;safety inspections;intelligence;preventive maintenance;remote monitoring technology;investment costs;data security and privacy;skilled professionals; market demand changes