基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

王海默 秦鐘

摘要：物聯(lián)網(wǎng)通過在各類物體上安裝感知設(shè)備，獲取物體的動態(tài)和靜態(tài)信息并將信息共享到互聯(lián)網(wǎng)上，從而給物體賦予智能，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物的信息溝通與交互。故障在線監(jiān)測系統(tǒng)是保障電網(wǎng)設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)輸送能力的重要手段。本文利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)獲取輸電線路的重要設(shè)備參數(shù)，然后通過統(tǒng)一的信息模型和通信規(guī)約將線路的運(yùn)行狀況實(shí)時傳送到電力內(nèi)網(wǎng)，采用主元分析方法對實(shí)時線路設(shè)備參數(shù)數(shù)據(jù)建模分析，及時預(yù)報(bào)故障的發(fā)生，保障輸電線路設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。監(jiān)測結(jié)果證明了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和主元分析方法的輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)的有效性。

關(guān)鍵詞：輸電線路在線監(jiān)測;主元分析;物聯(lián)網(wǎng)

智能科技是21世紀(jì)的科技發(fā)展主流。運(yùn)用各種智能科技，解決生活生產(chǎn)中的一些列問題，能夠有效的減少人工體力勞動，節(jié)約時間。并且在全面檢查管理方面，都有著不可忽視的作用。而智能技術(shù)應(yīng)用在輸電線路上，是一項(xiàng)大膽的改革創(chuàng)新。并且這種檢測系統(tǒng)能夠有效的防范一些容易被人們忽視的問題。而物聯(lián)網(wǎng)的檢測系統(tǒng)可以隨時進(jìn)行更新，對輸電線進(jìn)行檢查，減少事故發(fā)生，因此對于基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用是勢在必行的。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

1.1概念

“物聯(lián)網(wǎng)”這一詞最先是出自麻省理工學(xué)院，該詞是指使用射頻識別等設(shè)備、傳感系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對所包含的物品的識別和管理技術(shù)。在麻省理工提出物聯(lián)網(wǎng)這一解釋之前，我們同通常理解為：通過使用各項(xiàng)物體身上的標(biāo)簽、傳感設(shè)備、二維碼等將接口與無線網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)而使該物體只能化，通過此方法可以完成人與物體的交流，也可以完成物體與物體之間的交互，我們把這樣的一個過程理解為“物聯(lián)網(wǎng)”。

1.2物聯(lián)網(wǎng)的特征

1.2.1可感知性可感知性指的是物聯(lián)網(wǎng)能夠搜集物體上的信息，也就是通過射頻識別等方式進(jìn)而感知物體，采集信息，實(shí)現(xiàn)對物體的認(rèn)識。物聯(lián)網(wǎng)的引進(jìn)和使用很好的體現(xiàn)了可知性的特征，能夠更好的采集信息和感知物體。

1.2.2可互通性可互通性是指在特定的情境下，只要把物體接入到信息網(wǎng)絡(luò)中，就能實(shí)現(xiàn)信息的交互、信息的識別和互通。

1.2.3智能化智能化是物聯(lián)網(wǎng)所具有的較為高端獨(dú)特的特點(diǎn)，通過使用各類先進(jìn)智能設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)就能解析出很多相關(guān)信息，這在一定程度上減少了信息處理的時間，進(jìn)而提高了設(shè)備的智能化水平

2物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)應(yīng)用中的基本架構(gòu)

2.1感知層

感知層是指在實(shí)際搜集電網(wǎng)信息過程中用以感知搜集實(shí)時信息的一個重要部分，通過特定的信息模塊把所采集到的信息傳輸?shù)絽R聚控制器、采集地線等設(shè)備上，同時再把監(jiān)測所得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚控制器中。感知層包含眾多傳感設(shè)備，其中包含安裝控制地線、過程導(dǎo)線、絕緣子和電線桿和設(shè)備塔上的實(shí)施監(jiān)測傳感器，通過使用無線通信接口和匯聚控制設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)互通、智能傳感器部件通過使用一致的信息實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)測、信息采集，把實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚控制器中。

2.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是把傳感器所感知到的數(shù)據(jù)傳遞到電力系統(tǒng)中，使用一定的通信設(shè)備把所搜集到的實(shí)時信息準(zhǔn)確無誤的傳輸?shù)诫娏?nèi)網(wǎng)中，以提供給各項(xiàng)設(shè)備調(diào)度使用，網(wǎng)絡(luò)層則是通過各種不同的信息傳遞方式但是使用統(tǒng)一的信息傳遞規(guī)約把感知到的實(shí)時數(shù)據(jù)輸送至電路系統(tǒng)中進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理，將所有的有效信息集中到匯聚控制器中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，通過對信息進(jìn)行集中處理，實(shí)現(xiàn)個電網(wǎng)中數(shù)據(jù)的實(shí)時轉(zhuǎn)發(fā)傳遞集中。在這一過程中控制器是能夠統(tǒng)一處理各智能傳感器數(shù)據(jù)的設(shè)備，集成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及GPRS/GSM/CDMA等無線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)把所搜集的信息傳遞到電網(wǎng)內(nèi)部，同時匯聚控制器可以對現(xiàn)階段的信息進(jìn)行下一步的加工再處理，通過初步處理，最后將信息傳遞至應(yīng)用層內(nèi)。

2.3應(yīng)用層

應(yīng)用層的最重要的功能是把來自網(wǎng)絡(luò)層的信息進(jìn)行預(yù)加工，統(tǒng)一編碼存儲，最后針對這些信息判斷線路中是否存在故障。應(yīng)用層是對來自網(wǎng)絡(luò)層的信息進(jìn)行加工處理，其處理方式主要通過對大量的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，把得到的數(shù)據(jù)應(yīng)用至正常運(yùn)行的線路中，通過對所存在變量的實(shí)時監(jiān)控，同時對比正常運(yùn)行時的變量數(shù)值，通過對比推測實(shí)際運(yùn)行的線路是否存在問題，保證在第一時間監(jiān)測到線路存在的問題，為之后的故障維修提供重要信息

3基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和主元分析方法的輸電線路故障在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)3.1系統(tǒng)任務(wù)

系統(tǒng)的主要任務(wù)就是感知層和網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)。這兩層的任務(wù)圓滿完成，就能夠保證系統(tǒng)和輸電網(wǎng)絡(luò)的基本正常運(yùn)行。因此關(guān)注系統(tǒng)任務(wù)的完成度是十分必要的。并且能夠保證檢測系統(tǒng)的正常運(yùn)行，完成自身的任務(wù)。

3.1.1感知層的任務(wù)

感知層主要是收集信息，信息分類，并且要把有關(guān)信息進(jìn)行整理和分類。同時要揀選出并不必要的信息，保證信息的正確和實(shí)用性。

3.1.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層將感知層收集到的信息進(jìn)一步的分類，并且要進(jìn)行相關(guān)信息進(jìn)行管理的工作。這樣才能保證有關(guān)部門以及行業(yè)調(diào)取信息的時候能夠快速有效的進(jìn)行工作，不會因?yàn)槟承┏绦蚝湾e誤而影響工作，導(dǎo)致麻煩。

3.2結(jié)果分析

同時對感知層和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行調(diào)研，每一層的功能作用都盡心提高了有效的劃分。在相對原先的工作狀況下，能夠有效的利用好收集到的每一處的信息。同時能夠保證信息被及時的采用和反饋。但是在有些方面的不足也需要改進(jìn)。

3.2.1輸電線路正常工況建模

輸電線路是整個運(yùn)輸電線的重要途徑。應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，能夠隨時進(jìn)行系統(tǒng)檢測，但是對于輸電線路的正常工況的建模不僅要根據(jù)原有的模型還有根據(jù)最新的信息采集所體現(xiàn)的模型。

3.2.2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和主元分析方法的輸電線路在線監(jiān)測

對于最新的檢測技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)要想應(yīng)用于輸電線路當(dāng)中，還有根據(jù)具體的情況進(jìn)行何種方式檢測。一般都是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測。但是對于主元分析方法所帶來的問題也是需要快速有效解決的。

3.3物聯(lián)網(wǎng)需要及時更新改進(jìn)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)很發(fā)達(dá)了，但是面對時代的快速發(fā)展，技術(shù)也在不斷的進(jìn)行更行，因此在一些方面現(xiàn)階段的物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)處于落后時代，跟不上最新的技術(shù)潮流了。因此為了更好改進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和保證應(yīng)用上的技術(shù)革新，需要對一些方面加以改進(jìn)。尤其是在網(wǎng)絡(luò)連接以及新技術(shù)的方面。并且在輸電線路在線監(jiān)測方面，也要及時進(jìn)行最新的技術(shù)升級，才能保證整個系統(tǒng)運(yùn)行的良好性以及完善性。并且在整個技術(shù)更新的過程中，還有進(jìn)一步把信息更好的利用起來，可以改進(jìn)一下兩方面以及其他所需要的有待改進(jìn)的方面。（1）基于RFID、GPS及狀態(tài)傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸變電設(shè)備智能監(jiān)測模型與全景狀態(tài)信息模型的研究。（2）具有數(shù)據(jù)存儲、計(jì)算、聯(lián)網(wǎng)、信息交互和自治協(xié)同能力的一體化智能監(jiān)測裝置的研制。

4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)未來發(fā)展及完善

隨著當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)時代的到來和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，不斷推動著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的推廣和不斷完善，其應(yīng)用也越來越廣泛，應(yīng)用也逐漸趨于成熟。但是，時代在變化，在線監(jiān)測要求也不斷提高，尤其是智能電網(wǎng)的引進(jìn)和使用，能加要求電網(wǎng)在輸電過程中要加強(qiáng)監(jiān)測，所以要進(jìn)一步完善和拓展進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用。（1）隨著輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)智能化發(fā)展要求的不斷提高，要積極拓展RFID、GSP及狀態(tài)傳感器等技術(shù)的引進(jìn)和功能使用，逐漸建立和完善輸變電設(shè)備智能監(jiān)測模型，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)全景狀態(tài)信息模型的研究。（2）在大數(shù)據(jù)到來的信息化時代，輸電線路的在線監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)存儲、處理、分析以及信息的交互的需求也日益提升，所以需要根據(jù)輸電線路的要求進(jìn)行一體化智能監(jiān)測系統(tǒng)的研究，使其具備一定的自治協(xié)同能力。（3）從上述分析可以看出，全站設(shè)備狀態(tài)信息通信技術(shù)已經(jīng)成為輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)，所以基于IEC標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測通信技術(shù)和信息集成技術(shù)應(yīng)該加強(qiáng)研發(fā)，并對有線/無線通信接口進(jìn)行進(jìn)一步的統(tǒng)一。（4）互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)一步推動了在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件的發(fā)展，目前的主要電力傳感器采用的是光纖傳感，所以目前對于傳感器的研究方向應(yīng)該加強(qiáng)電力專用傳感器的研發(fā)。

結(jié)語：

國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展離不開電力事業(yè)的支持。而隨著世界的技術(shù)發(fā)展，對于電力運(yùn)輸應(yīng)用都在逐漸采取最新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上對輸電線路進(jìn)行在線監(jiān)測，能夠隨時隨地檢測出輸電線路出現(xiàn)的細(xì)微問題，在最大程度上減少不必要的損失。

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