智能传感技术在高压电气设备运行状态监测与维护中的应用研究

引言

高压电气设备是电力系统安全运行的重要基础，其运行状态直接关系到电力系统的可靠性和稳定性。随着社会用电需求的不断增加和新能源并网规模的持续扩大，电力系统运行环境日益复杂，设备运行负荷逐渐加大，故障风险随之上升。传统监测与维护方式主要依赖定期巡检和经验判断，这种方式不仅存在滞后性与主观性，还容易造成故障隐患未能及时发现，影响电力供应的安全性与连续性。智能传感技术的发展为电气设备状态监测与维护提供了新契机。通过在设备关键部位安装多类型传感器，能够实时采集电气量、机械量、温度、湿度、气体成分等运行参数，再结合智能分析模型进行综合处理，实现设备运行状态的实时掌握与预测。与传统方式相比，智能传感技术在数据采集的全面性、信息处理的智能化和监测结果的精准性方面具有显著优势，不仅能够实现故障早期预警，还能为设备寿命评估与维护决策提供科学依据。因此，研究智能传感技术在高压电气设备运行状态监测与维护中的应用路径与效果，对于推动电力系统数字化与智能化转型具有重要意义。

一、高压电气设备运行状态监测的需求与挑战

高压电气设备在长期运行中易受电压冲击、温度变化、机械应力和环境条件等因素影响，导致绝缘老化、接头过热、部件磨损等问题。传统监测方式多依赖人工巡检或定期检测，这种方式存在三大不足：其一，监测间隔较长，难以及时捕捉设备运行过程中的动态变化；其二，依赖人工经验，存在主观判断偏差，准确性不足；其三，缺乏对运行数据的全面采集与长期积累，不利于趋势分析与故障预测。因此，在现代电力系统中，需要建立一种实时、精准、智能的监测体系，以全面掌握设备运行状态，实现故障隐患的早期识别和预测性维护，保障系统的安全与稳定。

二、智能传感技术的原理与应用优势

智能传感技术是集传感器、数据采集、信号处理与智能算法为一体的综合系统。其基本原理是通过传感器实时采集设备运行过程中的各类物理量和化学量，并将其转化为电信号或数字信号，经过智能算法的处理与分析，得到设备运行状态的全面评估与预警信息。智能传感技术在高压电气设备中的应用优势主要体现在三个方面：一是数据采集全面化。传感器能够在设备关键部位实时监测温度、湿度、电流、电压、振动和气体成分等多维度数据，覆盖范围广泛。二是监测结果智能化。通过引入人工智能和大数据分析技术，能够对采集数据进行深度挖掘，实现趋势分析、故障诊断和寿命预测。三是运维方式科学化。智能传感技术能够支撑从“事后维护”向“预测性维护”转变，使设备运维更加主动和高效，降低运维成本并提升系统可靠性。

三、智能传感技术在高压电气设备监测中的应用路径

在具体应用中，智能传感技术在高压电气设备的状态监测中主要体现在以下几个方面。其一是温度监测。通过红外温度传感器或光纤温度传感器，能够实时监测电缆接头、开关触点和变压器绕组的温度变化，及时发现局部过热问题。其二是局部放电检测。利用超声波传感器和高频电流传感器，可有效捕捉绝缘材料中产生的局部放电信号，实现绝缘缺陷的早期识别。其三是振动与声学分析。通过加速度传感器与声发射传感器，能够监测设备机械部件的振动状态，识别潜在的机械松动与磨损隐患。其四是油气在线监测。在油浸式变压器中，气体传感器能够实时检测油中溶解气体的成分与浓度，帮助判断绝缘老化与故障特征。这些应用路径的结合，使智能传感技术能够对高压电气设备的运行状态形成全方位、立体化的监测。

四、智能传感技术在故障预警与维护决策中的作用

智能传感技术不仅能够实现运行状态的实时监测，还能够为故障预警和维护决策提供支持。通过对传感器采集数据的长期积累和大数据分析，可以建立设备运行特征模型与健康评估体系，对设备可能发生的异常进行预测。比如，在温度监测中，智能算法能够识别温升趋势，预测接头过热可能带来的故障风险。在局部放电检测中，算法能够分析放电信号的特征参数，判断绝缘缺陷的严重程度。在振动与油气监测中，数据的趋势分析能够为设备寿命评估提供依据。基于这些数据，电力企业能够制定科学的维护策略，实现按需检修与预测性维护，从而减少突发性故障，降低停机时间与维护成本，提升设备整体运行效率。

五、智能传感技术应用的挑战与发展方向

尽管智能传感技术在高压电气设备运行状态监测与维护中展现了显著优势，但在实际应用中仍面临一些挑战。首先，传感器的长期稳定性与抗干扰能力有待提升，尤其是在高压强电环境中，信号采集的准确性可能受到影响。其次，数据处理与分析对智能算法提出了更高要求，现有算法在复杂工况下的鲁棒性与泛化能力不足。再次，设备间的数据互联与平台建设仍不完善，不利于形成统一的监测体系。未来发展方向主要包括三个方面：一是加强传感器的功能集成与抗干扰设计，提升其在复杂环境下的适应性；二是优化智能算法，利用人工智能与机器学习技术提升数据分析的精度与实时性；三是推动监测平台的互联互通，构建覆盖全系统的智能运维平台，实现数据共享与综合决策。

结论

智能传感技术作为电力设备状态监测的重要手段，在高压电气设备运行与维护中展现出广阔的应用前景。研究表明，智能传感技术能够实现设备运行状态的实时监测与多维度评估，有效提升故障预警与寿命预测能力，推动运维模式由被动向主动转变。尽管在传感器性能、智能算法与平台建设方面仍存在不足，但随着信息技术与电力装备技术的不断发展，这些问题必将得到逐步解决。未来，智能传感技术将在电力系统智能化与数字化转型中发挥更大作用，为保障电力系统的安全稳定运行提供坚实的技术支撑。

参考文献

[1] 李伟 . 智能传感技术在高压电气设备状态监测中的应用研究[J]. 电力设备管理 , 2021(10): 45-49.

[2] 张强 . 基于传感器网络的电力设备智能监测与维护技术 [J].电网技术 , 2022(08): 88-94.

[3] 王磊 . 智能传感技术在电气设备故障诊断中的应用与发展[J]. 高电压技术 , 2023(05): 72-78.​

作者简介：徐鹏（1995.03），男，汉，璧山，专科，初级工程师，研究方向电气工程。蒋维春（1982.02），男汉，四川资阳，本科，初级工程师，研究方向电气工程。