电预测性维护系统研发助力提升智能电网规模

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This article is part of our exclusive IEEE Journal Watch series（https://spectrum.ieee.org/collections/journal-watch/） in partnership with IEEE Xplore.

随着可再生能源被整合到系统中，电网将变得更加复杂。为了支持这些更动态的电网，研究人员提出了一种新颖的预测性维护系统，该系统可以预测关键部件——在何种情况下开关设备——何时可能出现故障并需要更换。

目前，配电网运营商会等到电网的某个组件出现故障后再进行更换。或者，当预估其寿命即将结束时，会每隔一段时间进行组件更换。然而，这种方法可能会产生一些组件运行中的不必要更换，甚至是在理想的“到期日”之后运行的组件——在极端情况下，还会增加不必要的困难和更高的成本。

研究人员打造的原型系统名为DigiGrid，它分析捕捉电网一般操作的数据。例如，它跟踪开关设备的安装时间，然后DigiGrid跟踪设备位置的地理信息系统（GIS）数据。此外，DigiGrid还可以分析来自一系列传感器的数据，包括用于确定电流的传感器、用于识别过热的热传感器、用于确定污染水平（例如灰尘或油烟）的空气质量传感器，以及用于识别可能损坏设备的动物入侵者的摄像头传感器。

德国帕德博恩大学的博士后研究员Philipp zur Heiden说：“DigiGrid利用这些信息，包括传感器数据，来计算当前的健康状况，并预测组件能够在没有错误的情况下运行多久。”

zur Heiden说，在现实世界中测试这样的系统将是一项挑战，因此研究人员调查了六家电网配电运营商，并研究了他们为更智能的电网组件付费的意愿。zur Heiden表示：“我们的付费意愿分析表明，配电网运营商愿意把钱花在智能产品的开关设备上。”他补充说，研究人员发现，能够可靠地报告当前状况的电网组件特别受重视。

自开发DigiGrid原型以来，zur Heiden表示他已与新的合作伙伴合作，使用人工智能协助配电网机械师完成维护任务，这是一个名为AProSys的项目（https://www.projekt-aprosys.de/）的一部分。

zur Heiden表示，随着未来越来越多样化和可再生的电网系统变得更加复杂，DigiGrid和AProSys等预测性维护技术将变得越来越有价值。他补充道，这种预测系统减少了电网不必要的成本、人员活动和停机时间。

此外，他补充道，可再生能源还增加了电网的双向性，在一天中的不同时间，多种不同的电源和电压朝着不同的方向流动。他说：“因此，配电网的中心部件将被更多地使用，需要更频繁地维护。”

研究人员上个月在《IEEE工程管理会刊》（https://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=17）上发表了他们的研究结果（ieeexplore.ieee.org/document/10388402）。