在電力系統(tǒng)中，變壓器是能量轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系電網(wǎng)安全。傳統(tǒng)人工巡檢模式存在實(shí)時(shí)性差、故障預(yù)警滯后等問(wèn)題，而變壓器智能感知與狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的全面感知、實(shí)時(shí)分析與精準(zhǔn)預(yù)警，為電網(wǎng)可靠運(yùn)行提供數(shù)字化支撐。?

平臺(tái)采用 “三層兩網(wǎng)” 架構(gòu)設(shè)計(jì)。感知層作為數(shù)據(jù)采集前端，部署多類型智能傳感器：在變壓器繞組、鐵芯安裝光纖光柵傳感器，實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，測(cè)量精度達(dá) ±0.5℃;油箱表面布設(shè)振動(dòng)傳感器，捕捉 10-1000Hz 頻段的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，識(shí)別鐵芯松動(dòng)、繞組變形等潛在故障;油枕部位安裝介損傳感器與微量水分傳感器，持續(xù)監(jiān)測(cè)絕緣油的介損值(精度 0.01%)與水分含量(分辨率 0.1ppm)。這些傳感器采用本質(zhì)安全型設(shè)計(jì)，耐受 – 40℃至 85℃的極端環(huán)境，確保在高電壓、強(qiáng)電磁干擾場(chǎng)景下穩(wěn)定工作。?

網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸與匯聚，采用 “無(wú)線 + 有線” 混合組網(wǎng)模式。對(duì)于戶外變電站，通過(guò) 5G 工業(yè)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)上傳，傳輸速率達(dá) 100Mbps，端到端時(shí)延控制在 50ms 以內(nèi);室內(nèi)配電房等復(fù)雜環(huán)境則部署工業(yè)以太網(wǎng)，結(jié)合光纖傳輸保證數(shù)據(jù)完整性。網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)置邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除噪聲干擾并提取特征值(如振動(dòng)信號(hào)的頻譜特征、溫度變化率)，將數(shù)據(jù)量壓縮 60% 以上，降低云端處理壓力。?

變壓器智能感知與狀態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)方案

應(yīng)用層是平臺(tái)的核心決策中樞，包含三大功能模塊。狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)可視化界面展示變壓器的實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)，如繞組溫度趨勢(shì)曲線、絕緣油介損變化圖譜等，支持多設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)比分析;故障診斷模塊基于深度學(xué)習(xí)模型，對(duì)振動(dòng)、介損等多維數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，例如通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別鐵芯振動(dòng)的異常頻譜，結(jié)合油中溶解氣體數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn) 95% 以上的早期故障識(shí)別準(zhǔn)確率;壽命預(yù)測(cè)模塊采用時(shí)序預(yù)測(cè)算法，基于歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)構(gòu)建老化模型，預(yù)測(cè)變壓器剩余壽命，誤差控制在 ±5% 以內(nèi)，為檢修計(jì)劃制定提供依據(jù)。?

平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是多物理場(chǎng)耦合感知技術(shù)，通過(guò)同步采集溫度、振動(dòng)、介損等跨物理量參數(shù)，建立故障關(guān)聯(lián)模型，解決單一參數(shù)診斷的局限性;二是動(dòng)態(tài)閾值預(yù)警機(jī)制，結(jié)合變壓器負(fù)載率、環(huán)境溫度等變量，自動(dòng)調(diào)整各參數(shù)的預(yù)警閾值，避免固定閾值導(dǎo)致的誤報(bào)(誤報(bào)率降低至 3% 以下);三是數(shù)字孿生映射技術(shù)，在虛擬空間構(gòu)建變壓器的數(shù)字模型，實(shí)時(shí)映射物理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，支持故障模擬與檢修方案預(yù)演。?

相較于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式，該平臺(tái)優(yōu)勢(shì)顯著：實(shí)時(shí)性方面，數(shù)據(jù)采樣間隔縮短至 1 分鐘，故障響應(yīng)時(shí)間從 24 小時(shí)縮短至 15 分鐘;準(zhǔn)確性上，通過(guò)多維度數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證，故障定位精度從傳統(tǒng)的 “間隔級(jí)” 提升至 “部件級(jí)”;經(jīng)濟(jì)性方面，預(yù)測(cè)性維護(hù)可減少 30% 的非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間，延長(zhǎng)變壓器使用壽命 5-8 年。?

平臺(tái)實(shí)施需分三階段推進(jìn)。第一階段(3 個(gè)月)完成傳感器安裝與網(wǎng)絡(luò)部署，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集;第二階段(6 個(gè)月)搭建應(yīng)用層功能模塊，完成模型訓(xùn)練與算法優(yōu)化;第三階段(3 個(gè)月)進(jìn)行試點(diǎn)運(yùn)行與迭代升級(jí)，最終實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接。通過(guò)該平臺(tái)的應(yīng)用，可構(gòu)建變壓器 “狀態(tài)感知 – 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警 – 智能決策” 的閉環(huán)管理體系，推動(dòng)電力設(shè)備運(yùn)維從 “定期檢修” 向 “預(yù)知維護(hù)” 轉(zhuǎn)型升級(jí)。?