物聯(lián)網技術在變電站在線監(jiān)測中的應用研究

翟晨宇 張光耀 劉興萬 陳文學 薛飛揚

摘要：電網規(guī)模的不斷擴大，加強了人們對電網規(guī)模的研究，并且在此基礎上構建了網絡信息傳輸平臺，從而提高電網運行的智能化，充分發(fā)揮了網絡能夠快速運行的特點。對物聯(lián)網技術在變電站中設備狀態(tài)的在線監(jiān)測、資產全生命周期管理、安全工器具管理等方面的應用已有不少研究，但在設備編碼、數(shù)據(jù)格式等方面還沒有一個統(tǒng)一的標準，形成了數(shù)據(jù)孤島，不利于數(shù)據(jù)共享。本文針對站多人少、狀態(tài)檢修程度不高、數(shù)據(jù)孤立等現(xiàn)實存在的問題，充分發(fā)揮物聯(lián)網技術的優(yōu)勢，提出了物聯(lián)網技術在變電站應用的四層架構體系，并對其在設備狀態(tài)監(jiān)測、巡檢管理等方面的實現(xiàn)方法進行研究。

關鍵詞：物聯(lián)網技術;變電站;在線監(jiān)測;設備狀態(tài)

1物聯(lián)網體系構建

傳統(tǒng)物聯(lián)網體系一共分為三層：感知層、網絡層以及應用層。感知層所起到的作用是接收距離范圍內的網絡信息，利用短距離無線通信網絡連接通信設備，從而使感知層能夠接收網絡系統(tǒng)在運行過程中所傳遞的各種信息。網絡層的主要功能是傳輸網絡數(shù)據(jù)信息，確保各種信息的有效傳遞。應用層主要包括智能手機、計算機、平板電腦，其主要作用是使用戶與計算機兩者之間在應用層上能夠實現(xiàn)交互，確保操作的合理性。

借鑒物聯(lián)網技術的三層架構體系以及智能變電站三層兩網的架構體系，為解決通信接口的異構性問題，滿足數(shù)據(jù)共享的需要，形成了物聯(lián)網技術在變電站在線監(jiān)測應用中的四層架構體系。該四層架構體系從下往上依次為感知層、裝置層、數(shù)據(jù)層、應用層。其體系結構如圖1所示。

圖1變電站在線監(jiān)測架構體系

2物聯(lián)網技術輸電設備在線監(jiān)測中的應用

通過對物聯(lián)網技術的應用，能夠提高對變電設備、輸電線路的感知能力，在具體應用過程中，合理的信息通信網絡相結合，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)合處理等多項功能，使電網的智能化水平能夠得到進一步提高。

圖2狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)圖

2.1變電站設備狀態(tài)檢測

目前，電力設備的維護通常是使用定期預試和檢修的方法，在一定程度上能夠解決設備的部分缺陷，但這種定期預試和檢修方式不能反映運行中設備的各種狀態(tài)，無法提前預知突發(fā)性故障。目前，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，人們對電力的要求也越來越高，原有的檢修方法已不適應未來的需求。為了適應未來的需要，應實現(xiàn)電力設備從“到期必修”向“應修必修”轉變。要實現(xiàn)這種方式的轉變就要利用先進的物聯(lián)網技術以及故障診斷技術，對變壓器、母線、電容器、避雷器等電力設備進行在線狀態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)設備的突發(fā)性故障預告，從而達到“應修必修”的目的。

2.2變電站巡檢管理

目前大多數(shù)變電站的巡檢基本還采用以手工筆錄為主的巡檢模式，這種巡檢方式主要存在以下缺點：

（1）手工記錄容易出錯，而且沒有照片等更能反映設備詳細缺陷信息的佐證材料;（2）不易于記錄的查找，阻礙了信息與相關負責人或其他檢修人員的及時共享;（3）缺乏有效的監(jiān)督，存在監(jiān)督方面的漏洞，容易出現(xiàn)由于主觀或者客觀原因而造成的漏檢或沒有按時進行巡檢等問題。

鑒于目前大多數(shù)變電站仍采用人工巡檢的模式，且難以實現(xiàn)從人工巡檢到無人巡檢的轉變，因此有必要研究從人工到無人巡檢的過渡過程。在設備上裝有RFID標簽與手持終端部分。通過手持終端可以即時查看相應設備的信息，同時利用RFID的通信距離能夠確保巡檢人員到一定范圍進行巡檢。首先進行登記，領取巡檢任務和手持終端;然后開展巡檢業(yè)務，巡檢過程使用手持終端進行記錄拍照等，記錄會即時上傳到巡檢管理后臺;最后巡檢結束歸還手持終端，并確認巡檢結束。在巡檢過程中手持終端會提示下一個巡檢地點和項目，指定路線上如果存在漏檢，則會告警提示。

3變電站設備狀態(tài)在線監(jiān)測應用物聯(lián)網技術的關鍵問題

物聯(lián)網技術在目前在我國的應用還處于發(fā)展階段，具體應用中還需要面臨許多問題有待解決。為了加快物聯(lián)技術與變電站在線監(jiān)測的融合，需要對以下問題進行研究與解決。

3.1物聯(lián)網與在線監(jiān)測技術的提高

無線網絡傳感器在具體應用過程中會存在物聯(lián)網節(jié)點、供能渠道遭受干擾等多項問題，同時存在知識產權體系不完善，技術落后等情況，這些問題都對物聯(lián)網技術的進一步發(fā)展產生了制約。與此同時，我國針對變電站在線監(jiān)測技術也有待提高，如果通過有效的方式減少在線監(jiān)測設備的故障率、缺陷率等內容都是在日后發(fā)展過程中需要解決的問題。

3.2數(shù)據(jù)流的安全性

監(jiān)測系統(tǒng)中，傳感結點容易遭到破壞;無線通信在具體應用過程中，數(shù)據(jù)容易被篡改、非授權范圍，通訊方式的交互、多樣使網絡信息傳輸?shù)陌踩宰兊糜葹橹匾ｋ娏π袠I(yè)是基礎行業(yè)，因此通過合理的措施維護電網運行的安全性是現(xiàn)代化建設的基礎。

3.3構建標準化體系

目前，物聯(lián)網應用并沒有形成一個標準體系，這是制約我國物聯(lián)網技術發(fā)展的根本原因，在線監(jiān)測設備廠家的能力和規(guī)模各不相同，規(guī)模和技術標注也都存在較大區(qū)別，這對在線監(jiān)測技術的應用和規(guī)范會都產生不同程度的影響。在此背景下，國家應當對物聯(lián)網在傳感、傳輸、應用層面上所使用的技術標準進行統(tǒng)一，從而構成有效的物聯(lián)網管理機制。最終做好在線監(jiān)測遠近規(guī)劃，同時需要在運行維護、質量監(jiān)督等多個方面出臺相應的規(guī)范，使在線監(jiān)測設備廠家確保服務質量和設備質量都能夠達到標準要求。

3.4提高技術人員的綜合素質

就目前情況來看，從事在線監(jiān)測技術的一線人員對在線監(jiān)測技術和物聯(lián)網技術的認識都存在一定的不足，在思想、專業(yè)技能等方面，離融合物聯(lián)網技術的輸變電在線監(jiān)測精細化管理上還存在一定的差距。因此，各個公司應當對在線檢監(jiān)測相關人員進行統(tǒng)一培訓，提高工作人員的整體素質。

4結束語

隨著電網智能化的不斷發(fā)展，輸變電設備的性能越來越重要。因此為了確保電網運行的安全性與可靠性，可以利用物聯(lián)網技術對變電站設備狀態(tài)進行監(jiān)測。在應用中，需要充分了解物聯(lián)網技術，依據(jù)變電站設備監(jiān)測所要的靈活性，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，從而進一步提高電網運行質量。

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