220kV變電站泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)研究

李曉霞

摘 要：變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備領(lǐng)域的融合應(yīng)用，具有智慧化、多元化、生態(tài)化的特征，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略的重要組成部分。以220kV變電站智能物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)的試點建設(shè)為例，探索研究了220kV變電站泛在電力聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)的整體方案和應(yīng)用技術(shù)。

關(guān)鍵詞：220kV;變電站;物聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用技術(shù)

伴隨電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，發(fā)電裝機容量的持續(xù)增加以及分布式新能源的大量涌現(xiàn)，電網(wǎng)的連接主體日益增多并成為能源革命的中心環(huán)節(jié)和能源輸送和轉(zhuǎn)換利用的樞紐，對其靈活調(diào)節(jié)能力和智能化、數(shù)字化發(fā)展提出了新的更高要求。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是解決電網(wǎng)技術(shù)問題、突破電網(wǎng)發(fā)展瓶頸的有效途徑，是電網(wǎng)公司的全面創(chuàng)新和深刻變革，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將帶動電網(wǎng)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，引領(lǐng)國家能源互聯(lián)網(wǎng)高質(zhì)量建設(shè)。

1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

1.1物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)的概念由MIT的KevinAshton在1998年首次提及，他指出將RFID技術(shù)和其他傳感器技術(shù)應(yīng)用到日常物品中構(gòu)造一個物聯(lián)網(wǎng)。緊接著的第二年由KevinAshton帶頭建立的Auto-IDcenter對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進行了更為清晰的描述：依靠全球RFID標(biāo)簽無線接入互聯(lián)網(wǎng)，使得從剃須刀到歐元紙幣再到汽車輪胎等數(shù)百萬計的物品能夠被持續(xù)地跟蹤和審計。

電力行業(yè)對“物聯(lián)網(wǎng)”的理解應(yīng)該是：物聯(lián)網(wǎng)是一個實現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、人員及所在環(huán)境識別、感知、互聯(lián)與控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其實質(zhì)是實現(xiàn)各種信息傳感設(shè)備與通信信息資源的（互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)甚至電力通信專網(wǎng)）結(jié)合，從而形成具有自我標(biāo)識、感知和智能處理的物理實體。實體之間的協(xié)同和互動，使得有關(guān)物體相互感知和反饋控制，形成一個更加智能的電力生產(chǎn)、生活體系。

1.2物聯(lián)網(wǎng)的特征

物聯(lián)網(wǎng)作為通信、信息、傳感、自動化等技術(shù)的融合，具有全面感知、可靠傳遞和智能處理的特征。全面感知就是讓物品會說話，將物品信息進行識別，利用RFID、傳感器、二維碼等能夠隨時隨地采集物體的動態(tài)信息。并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸后臺，進行信息共享和管理。可靠傳遞指信息通過現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)資源進行實時可靠傳輸。智能處理就是通過后臺的龐大系統(tǒng)來進行智能分析和管理。真正達到人與物的溝通、物與物的溝通。

2 物聯(lián)網(wǎng)感知層網(wǎng)絡(luò)

2.1可跟蹤性

可跟蹤性是指不管在任何時候都可以通過物聯(lián)網(wǎng)獲取與自己相關(guān)物品的信息與坐標(biāo)，同時還可以對物品周邊的環(huán)境有一定的了解。該技術(shù)一般被應(yīng)用在航空物流領(lǐng)域中，客戶可以通過物聯(lián)網(wǎng)建立與自身行李之間的聯(lián)系，并及時對自己的行李做出準(zhǔn)確定位。

2.2可監(jiān)控性

物聯(lián)網(wǎng)的可監(jiān)控性能夠通過對物品的監(jiān)控來了解人類的喜好和行為。將其應(yīng)用在酒駕處理上，能夠更好的對駕駛員的清醒程度予以實時掌控，防止酒駕的發(fā)生，保證駕駛員和出行人員的安全。

2.3可連接性

物聯(lián)網(wǎng)具有較強的開放性特征，其可以通過與通信網(wǎng)絡(luò)以及廣電網(wǎng)絡(luò)的連接，擴大監(jiān)管范圍。尤其在食品和老人健康監(jiān)管中，發(fā)揮著巨大優(yōu)勢。220kV變電站輸電設(shè)備在大電壓和大電流的運行模式下，設(shè)備參數(shù)的在線監(jiān)測能夠有效保證高壓隔離，抵御強電磁干擾。對于部分參數(shù)的的測量，要合理應(yīng)用短距離無線通信技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

3 數(shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能組成

數(shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)按照功能特性，可以分為：

（1）數(shù)字化220kV變電站內(nèi)部系統(tǒng)

數(shù)字化220kV變電站內(nèi)部系統(tǒng)是數(shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的站端，由220kV變電站監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)和安全工器具管理系統(tǒng)等組成，各子系統(tǒng)遵循統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，將數(shù)字化220kV變電站的一次設(shè)備、二次系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。在數(shù)字化220kV變電站一次設(shè)備本體上、運行場所中增設(shè)先進的傳感器、射頻探頭等輔助信息采集設(shè)備，組成數(shù)字化220kV變電站站內(nèi)的局域物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)字化220kV變電站運行設(shè)備的自動監(jiān)控、可視化監(jiān)視以及智能巡檢等功能，為220kV變電站運行設(shè)備故障的預(yù)警、快速定位、原因分析和應(yīng)急處理提供強大的技術(shù)支持，既保障了數(shù)字化220kV變電站運行過程中的安全性和可靠性，又提高了數(shù)字化變電站的信息化水平。為數(shù)字化220kV變電站與外部系統(tǒng)的信息互動提供了便利的通信基礎(chǔ)，有效地將新能源發(fā)電系統(tǒng)、數(shù)字化220kV變電站系統(tǒng)和節(jié)能用電管理系統(tǒng)等進行信息融合，保障了大理地區(qū)用電需求。

（2）多能源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

調(diào)度系統(tǒng)作為數(shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)的管理端，主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)字化220kV變電站的運行及協(xié)調(diào)控制各清潔能源電廠的發(fā)電?；跀?shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息分析和綜合計算，調(diào)度系統(tǒng)能夠根據(jù)電網(wǎng)潮流的實時變化合理調(diào)控清潔能源電廠。白天以光伏電站和風(fēng)電新能源作為主要輸出，夜間則以水電為主要輸出。當(dāng)風(fēng)、光新能源出力不足時，則增加水電進行補償，充分利用和消納清潔能源發(fā)電。同時，調(diào)度系統(tǒng)還能根據(jù)數(shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供的實時數(shù)據(jù)，自動分析上網(wǎng)電價和存儲電價的經(jīng)濟性，有效指導(dǎo)分布式微網(wǎng)系統(tǒng)的運行，保證清潔能源和分布式能源的使用處于最優(yōu)經(jīng)濟狀態(tài)。

（3）智能用電管理系統(tǒng)

隨著大理地區(qū)旅游人口的增多，對綠色出行、智能家居和節(jié)能用電的需求越來越大。同時大理電網(wǎng)作為云南的智能電網(wǎng)試點，適宜建立分布式光伏微網(wǎng)、充電站、智能賓館和智慧交通等多用戶互動平臺。平臺內(nèi)的用戶通過用電管理系統(tǒng)APP就能夠獲取整個物聯(lián)網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)、實時電價和電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流信息，從而合理地制定用電計劃。另外，數(shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)為智能化分布式微網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用提供了強有力的技術(shù)保障，微網(wǎng)用戶能夠根據(jù)自身需求進行上網(wǎng)發(fā)電和使用電網(wǎng)電量，從而增加了“源、網(wǎng)、用”的聯(lián)系與信息互動。各用戶只需通過APP、移動客戶端，就能參與電力市場化交易，從而提高了用戶與電網(wǎng)、電網(wǎng)與電源之間的管理水平。

4 應(yīng)用層功能

4.1智能巡檢功能

系統(tǒng)主要通過視頻監(jiān)控、巡檢機器人等設(shè)備自動開展對斷路器、隔離開關(guān)、變壓器、電抗器、電容器等一次設(shè)備的外觀檢查、表計抄錄、油位監(jiān)視、分合位置識別等日常運維巡視工作，并自動對巡視結(jié)果進行分析處理、智能告警。系統(tǒng)可按照220kV變電站運維專業(yè)要求，自動生成運維巡檢報告，供運維人員遠(yuǎn)程瀏覽、判斷。

4.2數(shù)據(jù)采集與信息集成

數(shù)字化220kV變電站物流網(wǎng)系統(tǒng)由多個分系統(tǒng)組成，系統(tǒng)自身需要接收大量的信息，同時信息的類型也十分繁雜，如實時數(shù)據(jù)、非實時數(shù)據(jù)等。在系統(tǒng)建設(shè)和系統(tǒng)優(yōu)化的過程中，人們也將關(guān)注的焦點放在了采取針對性措施篩選、劃分和集成不同類型及來源的數(shù)據(jù)信息，其對系統(tǒng)未來的建設(shè)與發(fā)展也有著較為重要的影響。當(dāng)前數(shù)字化變電站運行和應(yīng)用過程中存在的通信問題，需積極嘗試創(chuàng)建更為完善的數(shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)平臺，且結(jié)合行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求建設(shè)數(shù)字化220kV變電站物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)層建設(shè)的過程中，可應(yīng)用數(shù)字化交換機和光纖傳輸通道來實現(xiàn)其作用。該通道可將原本分散的系統(tǒng)依據(jù)相同的通信協(xié)議達到信息集成的目的。

4.3設(shè)備操作聯(lián)動

220kV變電站智能物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)與220kV變電站站控層SCADA系統(tǒng)通過正向隔離裝置進行通信，SCADA系統(tǒng)通過UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）報文形式將遙控、遙信、遙測等一次設(shè)備的操作、告警信息傳輸至物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)SCADA系統(tǒng)中操作一次設(shè)備時，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)服務(wù)器收到相應(yīng)的UDP報文后智能聯(lián)動視頻攝像機調(diào)閱相應(yīng)的視頻畫面。當(dāng)SCADA系統(tǒng)一次設(shè)備出現(xiàn)SF6告警、保護跳閘等重要信息時，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)自動啟動相應(yīng)的巡檢任務(wù)，為運維人員提供詳細(xì)的巡檢結(jié)果。

5 結(jié)語

本文結(jié)合220kV變電站泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的試點建設(shè)經(jīng)驗，探索研究了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在220kV變電站的技術(shù)應(yīng)用，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在變電站中實際應(yīng)用提供了參考、借鑒。

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