物聯(lián)網(wǎng)技術在輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測中的應用

沈慶胤

摘要：電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，加強了人們對電網(wǎng)規(guī)模的研究，并且在此基礎上構建了網(wǎng)絡信息傳輸平臺，從而提高電網(wǎng)運行的智能化，充分發(fā)揮了網(wǎng)絡能夠快速運行的特點，掌握網(wǎng)絡運行過程中的全部信息，特別是實時監(jiān)測輸變電設備的運行狀態(tài)，從而達到遠程控制的最終目的。本文主要分析探討了物聯(lián)網(wǎng)技術在輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測中的應用情況，以供參閱。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術；輸變電設備；狀態(tài)監(jiān)測；應用

輸變電設備在線監(jiān)測系統(tǒng)通過傳感器技術、廣域通信技術和信息處理技術實現(xiàn)對輸變電設備運行狀態(tài)的實時感知、監(jiān)視預警、分析診斷和評估預測，其建設和推廣工作對提升電網(wǎng)智能化水平、實現(xiàn)輸變電設備狀態(tài)運行管理具有積極而深遠的意義。

1物聯(lián)網(wǎng)技術的簡介及構建

基于物聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術是為載體實現(xiàn)虛擬空間信息共享的技術。通過網(wǎng)絡協(xié)議相關的虛擬空間實現(xiàn)運營的。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為高端技術的產(chǎn)生和發(fā)展提供了平臺，包括跟蹤GRS的函數(shù)技術，紅外定位技術和定位功能等等。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括感知層、網(wǎng)絡層和應用層三層結構。感知層的功能是接受范圍內(nèi)的網(wǎng)絡信息，網(wǎng)絡結構的連接，通信設備是使用短距離無線通信網(wǎng)絡連接，使感知層可以有效地接受各種網(wǎng)絡信息系統(tǒng)操作和控制的傳播信息，并將信息傳輸?shù)街付ǖ脑O備。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡層主要是為各種各樣的信息開發(fā)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。物?lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用程序?qū)影娔X、智能手機和平板電腦等，使計算機在應用程序?qū)雍陀脩裘g交換。

2基于物聯(lián)網(wǎng)的輸變電設備狀態(tài)監(jiān)控架構

輸變電設備是電力系統(tǒng)的中樞，隨著技術的發(fā)展，其越來越呈現(xiàn)出種類雜、數(shù)量大的特點，由此導致設備運行信息難掌控、檢修計劃難安排等問題。為了真正推進狀態(tài)檢修、科學減小設備運行風險，將物聯(lián)網(wǎng)技術引入至輸變電設備的狀態(tài)監(jiān)測是非常必要的。但因輸變電設備的交織耦合特點，其物聯(lián)網(wǎng)建設將著重解決物理層面和信息層面的強關聯(lián)性以及高混雜性等問題。為此需研究輸變電設備的信息模型、網(wǎng)絡架構、感知體系、通訊模型與接口規(guī)范、網(wǎng)絡與信息安全等內(nèi)容。而以上內(nèi)容需由一個總體架構來統(tǒng)領。筆者根據(jù)國際上對物聯(lián)網(wǎng)體系架構的研究成果，結合輸變電設備全壽命周期管理的要求，提出具有通用性、起支撐規(guī)范作用的體系架構，該架構由智能感知層、數(shù)據(jù)通信層、信息整合層、智能應用層構成。1）智能感知層。電力傳輸和轉(zhuǎn)換設備系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)智能感知層是基于物聯(lián)網(wǎng)為載體，傳感裝置的應用包括智能傳感器、GPS全球定位系統(tǒng)（GPS）、紅外傳感器、EPC標簽等等。電力傳輸和轉(zhuǎn)換設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)生成的智能感知，并收集資產(chǎn)信息。感知層收集到的信息，包括電力傳輸和轉(zhuǎn)換的傳感器網(wǎng)絡設備狀態(tài)，信息采集、信息操作及信息網(wǎng)格操作，為輸電線路和設備安裝的信息收集提供包括氣象信息、自然災害預警等信息。2）數(shù)據(jù)通信層。該層負責給解析數(shù)據(jù)提供傳輸通道，需具備異構網(wǎng)絡接入支持、移動性支持等能力。根據(jù)信息上傳過程，數(shù)據(jù)通信層應為“傳感器網(wǎng)絡層+變電站層+供電公司層”結構。其中：①傳感器網(wǎng)絡層為各類傳感器、電子標簽與智能終端之間建立連接通道，主要由光纖、寬帶電力線載波等組成。②變電站層是基于IP分配的可擴展網(wǎng)，其負責將智能終端初步處理后的數(shù)據(jù)通過串口通信、LonWorks、CAN或光纖上傳至變電站計算機監(jiān)控系統(tǒng)。③供電公司層也是基于IP分配的可擴展網(wǎng)，其負責將各變電站信息匯集至輸變電設備全景信息平臺并提供縱向交互，一般需要光纖組網(wǎng)。3）信息整合層。即輸變電設備全景信息集成平臺，應采用面向服務架構SOA及企業(yè)級服務總線來組建。該層通過對多源異構數(shù)據(jù)的特征提取和關聯(lián)挖掘，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的縱向整合與橫向集成。4）智能應用層。基于物聯(lián)網(wǎng)的輸變電設備狀態(tài)監(jiān)控不但要能獲取足夠的有效信息，還應契合狀態(tài)評估、風險評估、預測預警等智能化需求。

3應用物聯(lián)網(wǎng)技術解決輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測中存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)技術是以無線傳感網(wǎng)絡技術、射頻識別RFID技術等作為物體智能識別、監(jiān)測的手段，其無線傳感網(wǎng)絡技術可有效解決有線通信方式的弊端?；谖锫?lián)網(wǎng)的RFID射頻識別技術以射頻通信數(shù)據(jù)通信，并結合無線通信網(wǎng)絡借助GPRS等無線遠程傳輸方式，可實現(xiàn)對輸變電設備的實時同步管理，為輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測提供了新的智能化手段。在物聯(lián)網(wǎng)的感知層，輸電設備在桿塔、輸電線路上部署傳感器，變電設備在變壓器、GIS設備、容性設備等設備上部署傳感器，利用物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術、傳感器技術，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)采集裝置和智能傳感網(wǎng)絡，實時采集輸變電設備的各種狀態(tài)信息。其中，傳感器以小型化、無線化為發(fā)展方向，以實現(xiàn)感知層輸變電設備的全范圍監(jiān)測。在物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層，輸變電設備智能監(jiān)測裝置之間實現(xiàn)信息匯聚和交互后，通過電力專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、光纖（OPGW）和無線寬帶網(wǎng)絡等將實時狀態(tài)信息傳送至變電站和輸變電設備監(jiān)測中心；在物聯(lián)網(wǎng)的應用層，輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)平臺及其輔助系統(tǒng)在實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析及可視化展示外，應加強與SCADA系統(tǒng)等其他應用系統(tǒng)的信息綜合能力，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多方位綜合分析。物聯(lián)網(wǎng)技術在輸變電設備狀態(tài)監(jiān)測中的應用如圖1所示。

4結束語

綜上所述，電網(wǎng)智能化發(fā)展，輸變電設備作為電網(wǎng)的基礎設備，要確保其穩(wěn)定運行，可以運用物聯(lián)網(wǎng)技術對輸變電設備狀態(tài)進行監(jiān)測。在具體應用中，要物聯(lián)網(wǎng)技術以充分了解，注重根據(jù)輸變電設備監(jiān)測需要而發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術的靈活性，以確保所監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息準確，以提高電網(wǎng)運行質(zhì)量。

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（作者單位：天津天源國電電力技術有限公司）