（湖南省维克奇节能环保科技有限公司湖南长沙410001）
摘要：电力是智能电网最重要的核心部分,它的正常运行是电网安全的根本保证，随着网络技术、传感技术和计算机技术的快速发展,从最新智能电网的研究趋势分析，采用人工智能的方法对电力设备在线监测和状态维护已成为这一领域的发展潮流，网络技术应用于智能电网中，为电力工业的发展开辟了全新的途径。
关键词：智能电网；电力设备；监测
本文介绍了智能电网中电力设备安全运行的前景,详细叙述了电力设备在线监测系统的开发和应用,利用人工智能诊断实例论证了电力设备智能化监测系统的可行性和实效性。
一、智能电网的定义和特点
虽然各国为智能电网赋予了不同的含义,但都力图使电力系统更加安全、可靠、经济、清洁、高效、互动。智能电网是将先进的传感测量技术、信息技术、通信技术、计算机技术、自动控制技术和原有的输配电基础设施高度集成而形成的新型电网。智能电网以标准化接入为基础,以信息共享、智能决策和综合调控为主要手段,具有多指标自趋优运营能力,提高电网运行效率并支持客户端广泛的附加服务。作为新型的智能化服务网络,智能电网能提供适应未来社会经济发展需要的优质电力与服务,具有提高能源效率、减小对环境的影响、提高供电的安全性和可靠性、减少电网的电能损耗、实现与用户间的互动和为用户提供增值服务等多个优点,主要表现为:
1、坚强。电网发生大扰动和故障时仍能保持供电而不发生大面积停电;在自然灾害、极端气候条件或人为破坏下仍能安全运行;确保信息安全和防计算机病毒能力。2、自愈。实时在线评估电网状态,事先预测、及时发现、自动诊断和快速消除故障隐患;在尽量减少人工干预下,快速隔离故障和自我恢复,最小化或避免供电中断。3、兼容。支持可再生能源的正确接入,适应分布式发电和微电网,标准化电力和通讯的界面接点,需求侧管理功能更加完善和提高,实现与用户的交互和高效互动。4、经济。支持电力市场和电力交易的有效开展,实现资源的合理配置,降低电网损耗,提高能源利用效率,为用户提供可承受电价水平的电力。5、集成。实现电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型,实现标准化、规范化和精细化管理,提升管理效率。
二、电力设备在线监测技术
1、传感技术的开发。为了确保电力设备的安全运行,电力部门采用了各种不同且行之有效的监测手段,电力设备在线监测是一项很有发展潜力的新技术[2],传感器特性是在线监测的关键,传感器的实质是用来模拟人类的感官功能.目前,先进的传感技术和数字信号的采集与人工智能(AI)的完美结合,实现了智能化的在线监测,这一高新技术正代表了当今对电力设备故障、老化在线监测的发展方向。近年来,随着“状态维修”概念的深入,电力设备在线监测技术已成为该领域专家关注的热点，电力学院科研人员经过多年的研制,成功开发了一套新型电力设备在线监测系统,该系统包括传感器、信号处理器、A/D转换器和人工智能诊断系统。感器、红外线传感器等组成.由于电力设备在线监测项目的不同,需要采用各种不同类型的传感器,将获取的被测信号转换成单一的电磁信号,并通过电缆或无线传输到信号处理器.信号处理器由专用型集成电路运算放大器构成,其作用是将微弱的电磁信号放大，本系统采用了高速型AD9618集成模块,其转换速率SR最高可达1800V/μs,单位增益带宽BWG>8GHz,可直接用于快速A/D转换器.A/D转换器的作用是将随时间连续变化的模拟信号转换为时间离散的数字信号,并输入计算机系统，本系统采用集成的逐次比较型ADC0804模数转换器,这种A/D转换器具有转换速度快、精度高的特点,分辨率达8位,转换时间为100μs.同时,为了提高系统的抗干扰性能,对输入、输出信号采用光电偶合器进行隔离,甚至采用光纤传输进行光电隔离，人工智能诊断系统用于分析、检测、判断运行中电力设备所测定的相关数据,以得出相应的诊断结论,即实现高集成化、高自动化、高智能化的在线监测.电力设备安装在线监测系统后,将受到系统全方位的监测.
2、传感技术的应用。目前,电力设备在线检测较常用的传感器有:红外、光纤、电流、湿度、气敏、超声波、振动等传感器.例如变压器局部放电(PD)的电流传感器在线监测,其电流传感器选用环形、开口结构,且自积分式有源宽带高频电流传感器,其灵敏度为8～10μV/μA,测量频率为10～250kHz,带宽为300Hz，传感器用罗可夫斯基线圈制成,与被测变压器仅有磁耦合,而无电气连接,符合在线检测要求,且容易安装在变压器各个部位.单相500kV变压器PD监测系统电流传感器(CT)的安装位置，每台变压器安装5个电流传感器,CT安装的位置分别为500kV套管末屏、铁心、夹件,以及中性点接地引下线、外壳地线.传感器的安装不改变变压器原有的运行机制,使用电流传感器“直接插入定位法”,并采用干扰平衡装置。从被测点的选位角度分析,可选择靠近变压器内部容易出现放电的位置,如高压套管、管底座、分接开关等处.
3、在线监测技术与状态维修。电力设备维修的发展经历了故障维修、计划维修、状态维修3个阶段,其中状态维修是传感技术与计算机技术完美结合的产物。目前,电力系统正积极推行“状态维修”的管理模式,以替代以往的“计划维修”，实时的电力设备在线监测系统日臻完善,为电力设备实行“状态维修”提供了强有力的支撑。传感技术是在线监测系统的关键所在,传感器的开发和应用,为电力设备在线故障诊断开创了一片新天地。近年来,一些大型电力设备厂商,纷纷将目标锁定在新型传感器的开发应用上,在制造电力设备时,将各类传感器的传感探头直接嵌入电力设备的探测热点处,以取得运行时电力设备的监测信号，从监测效果来看,非常有效,因而有推广应用价值。
电力设备监测和维护的根本目的是为了电力设备的安全和可靠运行,并延长其使用寿命，电力设备的在线监测和状态维护技术,与研发的AI故障诊断、老化评估相结合,并以此建立预警机制,将提升电力设备运行的安全、可靠、自愈、预测的能力,可以为智能电网的建设提供技术保障。
参考文献：
[1]董其国.输电线路运行故障分析与防治[M].北京:中国电力出版社,2013,（09）.
[2]王昌长.电力设备的在线监测与故障诊断[M].北京:清华大学出版社,2015，（12）.
[3]刘迎春.传感器原理设计与应用技术[M].北京:国防科技大学出版社,2013，（08）.