物聯(lián)網(wǎng)在輸配電設(shè)備中的運(yùn)用研究

竇書星 韋舒天

摘要：為了研究物聯(lián)網(wǎng)在輸配電設(shè)備中的運(yùn)用現(xiàn)狀與下部發(fā)展。首先通過對物聯(lián)網(wǎng)的定義與體系結(jié)構(gòu)等方面的基礎(chǔ)原理進(jìn)行探討，明確了物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)特點和典型應(yīng)用偏向。然后引出物聯(lián)網(wǎng)在輸配電設(shè)備中的運(yùn)用框架，并結(jié)合筆者多年相關(guān)科研研究成果。為同行提供建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；輸配電；設(shè)備；運(yùn)用

1引言

隨著國家能源利用與調(diào)換的科學(xué)化。以電力行業(yè)中常見的輸配電工序及其系列性調(diào)整方案為例，在電網(wǎng)平穩(wěn)性思維框架下必須進(jìn)行輸變電設(shè)備關(guān)鍵組成元件的安全可靠性評估，在電網(wǎng)輸配點一體化的智能電網(wǎng)框架下執(zhí)行相關(guān)參數(shù)的智能檢測與管理。在此筆者基于自己高?？蒲泄ぷ鹘?jīng)驗。在理論結(jié)合實際框架下，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用引入輸配電環(huán)節(jié)。全面論證計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)能源行業(yè)的有效融合能極大促進(jìn)管理質(zhì)量提升，全面推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2.1物聯(lián)網(wǎng)的定義與體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)即為及時通訊，以“物連物”為基礎(chǔ)構(gòu)架的信息傳感技術(shù)與相關(guān)設(shè)備。具體運(yùn)用過程中可以進(jìn)行實時監(jiān)控、連接和交互，并通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)管理，全面協(xié)同人與網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，達(dá)到科學(xué)控制和量化識別的綜合管理目的。在智能電網(wǎng)運(yùn)用環(huán)節(jié)具有極大優(yōu)勢。在物聯(lián)網(wǎng)原理上其架構(gòu)可以簡單分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中感知層可以由電網(wǎng)中各個溫度、濕度和位置傳感器等進(jìn)行設(shè)備設(shè)施的參數(shù)收集與識別。而在物聯(lián)網(wǎng)的中心是由互聯(lián)網(wǎng)、寬網(wǎng)格、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計算平臺組成的網(wǎng)絡(luò)層。在應(yīng)用層面良好的人機(jī)交互頁面和相關(guān)的行業(yè)技術(shù)規(guī)范能通過實施數(shù)據(jù)進(jìn)行不同模型下的分析，在預(yù)測、關(guān)聯(lián)和權(quán)重方面進(jìn)行多方位信息參照。全面捕獲信息參數(shù)中的預(yù)測性規(guī)律并進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。當(dāng)然以上框架和應(yīng)用都需建立在數(shù)據(jù)傳輸和發(fā)布的正確性和及時性，以及物聯(lián)網(wǎng)傳感器的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議基礎(chǔ)之上的。

2.2物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)與典型應(yīng)用

任何基礎(chǔ)研究都需要相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行支持，其中物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行需要無線射頻識別技術(shù)（RFID 技術(shù)）、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、全球定位技術(shù)和激光掃描技術(shù)等相關(guān)媒介進(jìn)行不同程度的互為支撐。其中，無線射頻識別技術(shù)作為一種融合軟件開發(fā)、系統(tǒng)工程與加密解密技術(shù)的新型技術(shù)，利用后向散射原理，實現(xiàn)了對可移動物體或?qū)ο笾g的數(shù)字化通信，實現(xiàn)了位置的固定。在硬件方面由天線、接口模塊、處理模塊、收發(fā)模塊和電子標(biāo)簽幾大關(guān)鍵部分構(gòu)成的RFID技術(shù)可以借助電子標(biāo)簽進(jìn)行一定權(quán)限的數(shù)據(jù)讀存和天線編碼的更改，目前最新電子標(biāo)簽實現(xiàn)了顯示、定位、記憶、自動讀取和輸入輸出等多種功能。當(dāng)前基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)多種優(yōu)勢其硬件已經(jīng)全面應(yīng)用在智能技能、智能交通、文物保護(hù)、食品安全管理、數(shù)字家庭、物流管理、智能建筑、智能社區(qū)、數(shù)字檔案館、數(shù)字圖書館、電力行業(yè)、農(nóng)業(yè)以及零售業(yè)等領(lǐng)域。而在輸變電設(shè)備狀態(tài)的檢測領(lǐng)域，就是利用一些通信與傳感檢測技術(shù)等來對輸變電設(shè)備中的信息進(jìn)行收集與分析，并實現(xiàn)存儲與轉(zhuǎn)發(fā)。

3物聯(lián)網(wǎng)在輸配電設(shè)備中的運(yùn)用

物聯(lián)網(wǎng)就是因為能實現(xiàn)物與物連接并且將信息進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)框架上的共享和拓展所以在終端運(yùn)營上可以無限制進(jìn)行設(shè)備設(shè)施的構(gòu)建與運(yùn)用，并且在全自動化的方式下進(jìn)行相關(guān)命令的下達(dá)和參數(shù)的分析處理。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與調(diào)峰方面發(fā)揮了極大的技術(shù)優(yōu)勢，相關(guān)智能電網(wǎng)系統(tǒng)的建立也正在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的最好詮釋。以下分別展開論述。

3.1針對智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

輸變電設(shè)備需要進(jìn)行實時的運(yùn)行狀態(tài)檢查和相關(guān)關(guān)鍵部件的壽命測試。其中運(yùn)用智能化與自動化的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)架可以在長效發(fā)展的基礎(chǔ)上不斷依托計算機(jī)技術(shù)的升級和相應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的完善進(jìn)行智能電網(wǎng)功能性的騰飛。

3.2在輸變電設(shè)備狀態(tài)中的運(yùn)用

在輸變電設(shè)備狀態(tài)的檢測與相關(guān)維保工作的輔助環(huán)節(jié)主要依靠感知層進(jìn)行相應(yīng)工序的完成。其中在桿塔以及其他設(shè)備進(jìn)行不同方式和型號的傳感器部署安裝。在當(dāng)前輸電線路不同工況環(huán)節(jié)進(jìn)行特征參數(shù)的收集，并通過實時傳輸進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化記錄與分析。當(dāng)前依據(jù)筆者所見，相關(guān)輸電線路的在線監(jiān)測業(yè)務(wù)已經(jīng)能全面實現(xiàn)風(fēng)偏監(jiān)測、圖像和視頻監(jiān)測以及微氣象監(jiān)測等高空及時性參數(shù)的收集。在供電環(huán)節(jié)當(dāng)前主要是以太陽能供電方式為主，其他研究機(jī)構(gòu)對高壓電磁取電進(jìn)行了相關(guān)的研究，發(fā)現(xiàn)其效果并不理想。因此就要從全新的角度上出發(fā)，增強(qiáng)高低溫儲能能力，對供電工作的模式也要進(jìn)行優(yōu)化，增強(qiáng)整個系統(tǒng)中的供電能力。其次，變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐著變電設(shè)站中的智能化，因此在實際應(yīng)用上就用應(yīng)當(dāng)要在滿足變電站智能化改造的基本要求。且在物聯(lián)網(wǎng)分層結(jié)構(gòu)中，感知層主要體現(xiàn)在了過程層上，因此應(yīng)用層要對應(yīng)著站控層。

3.3輸變電設(shè)備全壽命的周期管理

從長期效益出發(fā)，綜合各種因素對資產(chǎn)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，在滿足經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上降低資產(chǎn)的生命周期成本。而電網(wǎng)資產(chǎn)的生命周期管理就是要實現(xiàn)安全管理，從而實現(xiàn)資產(chǎn)管理的組合。結(jié)合我國的基本國情，分析了電網(wǎng)企業(yè)在行業(yè)市場中的技術(shù)和市場特點。通過不斷總結(jié)管理實踐經(jīng)驗，以適應(yīng)新的發(fā)展需要。此外，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以對電力設(shè)備的全景式狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)控，并將其屬性關(guān)聯(lián)起來對其壽命進(jìn)行評估，為其循環(huán)成本等情況提供最高效的輔助功能。同時，還可以實現(xiàn)電力資產(chǎn)的有效生命周期關(guān)聯(lián)，提高設(shè)備診斷過程的真實性和準(zhǔn)確性。它還有助于科學(xué)管理的制造和安裝階段。

在實際應(yīng)用中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在變電站設(shè)備中收集各種信息，包括環(huán)境和測試等。通過運(yùn)用科學(xué)的統(tǒng)計方法，分析設(shè)備的現(xiàn)狀和未來發(fā)展因素，從而形成一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備自身風(fēng)險評估方法。通過使用新型傳感器等技術(shù)手段，對輸變電設(shè)備的狀態(tài)特性進(jìn)行評估，還結(jié)合一定的理論數(shù)據(jù)，形成了有效的評估方法，并建立了完善的檔案。

3.4深化研究內(nèi)容

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，輸變電設(shè)備的狀態(tài)和使用壽命也有一定的規(guī)模。因此，為了更好地支持智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，必須做好深化工作，實現(xiàn)長期發(fā)展。首先，在GPS等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對全景狀態(tài)信息和智能監(jiān)控模型的研究。應(yīng)加強(qiáng)對存儲、計算和信息智能監(jiān)測裝置的研究。加強(qiáng)對信息集成技術(shù)和通信協(xié)議的研究。加強(qiáng)對智能管理技術(shù)和測試評價技術(shù)的研究。加強(qiáng)對電力專用傳感器實際應(yīng)用的研究。加強(qiáng)監(jiān)測設(shè)備可靠供電的研究。明確電磁干擾在實際管理應(yīng)用中存在的問題，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行研究。必須不斷開發(fā)信息可視化的顯示平臺。深化數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和周期管理的應(yīng)用。應(yīng)擴(kuò)大對“云”技術(shù)的研究，以提高監(jiān)控和周期管理應(yīng)用程序的有效性。

4結(jié)語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)上的運(yùn)用已經(jīng)全面體現(xiàn)了計算機(jī)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新性。在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)任務(wù)融合上相關(guān)的邊緣學(xué)科還需長足發(fā)展。當(dāng)前相關(guān)技術(shù)人員需要繼續(xù)創(chuàng)建電力網(wǎng)絡(luò)芯片設(shè)計、應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)體系、信息安全、軟件和測試平臺全面推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用中突破。在產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)形成算法、軟件、硬件為一個完整體系的共創(chuàng)發(fā)展，根據(jù)筆者當(dāng)前說見，智能電網(wǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將有效整合通信基礎(chǔ)設(shè)施和電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施資源，提高電力系統(tǒng)的信息水平，提高現(xiàn)有電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的利用率，實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和綠色增長。

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（作者單位：1.南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院；

2.國網(wǎng)湖州供電公司）