全維度智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測關(guān)鍵技術(shù)研究

張浩

（南京國聯(lián)電力工程設(shè)計有限公司 江蘇南京 210000）

0 引言

近年來隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，中國電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)了較為明顯的變化，從傳統(tǒng)的集中控制電網(wǎng)設(shè)備逐漸向電子化、智能化發(fā)展，這也就是今年來業(yè)界不斷倡導(dǎo)的“智能電網(wǎng)”，它是21世紀以來的信息技術(shù)發(fā)展的集合，是現(xiàn)代化、智能化電網(wǎng)的趨勢和基礎(chǔ)，包括高效能的電力轉(zhuǎn)化、流暢的通信設(shè)備等一系列設(shè)備。而在一系列的變革之中，變電站設(shè)備作為電網(wǎng)的核心，也引入了更加電子、更加高效、智能、綠色的發(fā)展模式，為了保障智能變電站設(shè)備的穩(wěn)定運行，技術(shù)人員開始利用RFID以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對變電站設(shè)備運行的數(shù)據(jù)進行采集再通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備進行數(shù)據(jù)分析，以此來達到對智能變電站設(shè)備的狀態(tài)檢測，本文現(xiàn)詳細論述如下。

1 智能變電站分析

在中國現(xiàn)代化進程中，智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測是電網(wǎng)系統(tǒng)智能化、現(xiàn)代化、信息化的重要一步和關(guān)鍵一環(huán)，從定義而言，智能變電站設(shè)備擁有統(tǒng)一的支撐平臺和信息建模來保證運轉(zhuǎn)的高效；用智能的高級應(yīng)用來保障電子化的數(shù)據(jù)收集、分析與處理；有現(xiàn)代化的無線信息網(wǎng)絡(luò)來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定。在智能變電站設(shè)備不斷發(fā)展的過程中，加強全維度智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測的數(shù)據(jù)收集能力、分析能力、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸能力是重中之重，對此本文將進行分析與研究。

2 智能變電站設(shè)備的數(shù)據(jù)信息采集

在智能變電站的數(shù)據(jù)信息采集方面，本文認為采集方式可以從人工采集向電子化采集轉(zhuǎn)變，通過引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無線通信技術(shù)來實時傳輸變電站的數(shù)據(jù)信息，其具體方案如下：利用電子信息技術(shù)建構(gòu)智能變電站的全維度數(shù)據(jù)架構(gòu)體系。為了更精準的掌握智能變電站設(shè)備的數(shù)據(jù)變化和狀態(tài)，該數(shù)據(jù)架構(gòu)體系需要獲取變電站設(shè)備本身的運行情況、設(shè)備參數(shù)以及維修人員、技術(shù)人員進行維修、巡檢、運行的各個數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冸娬驹O(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)當(dāng)中，便于技術(shù)人員掌握智能變電站的運行狀態(tài)，加強智能變電站設(shè)備的交互性與實用性[1]。

為了加強對智能變電站設(shè)備運行狀態(tài)的體系化檢測、智能化檢測和電子化檢測，本文將上文所述的全維度檢控體系分為采集數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)信息傳輸、數(shù)據(jù)信息分析以及數(shù)據(jù)信息監(jiān)控四個板塊。采集數(shù)據(jù)信息的板塊主要是利用傳感器收集溫度、濕度、特殊開關(guān)信號、滲水、設(shè)備狀況等信息，再通過ZigBee協(xié)議將采集到的智能變電站所有狀態(tài)信息上傳到交互機，完成數(shù)據(jù)信息采集和傳輸?shù)那鞍氩糠諿2]。當(dāng)信息傳輸?shù)浇换C后，系統(tǒng)會利用互聯(lián)網(wǎng)將變電站的所有信息上傳到監(jiān)測平臺，完成數(shù)據(jù)信息的傳輸，再通過大數(shù)據(jù)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)對智能變電站設(shè)備的信息進行分析和檢測，為了更精準的模擬變電站設(shè)備的運行情況，數(shù)據(jù)信息分析和監(jiān)控板塊還需要結(jié)合變電站設(shè)備所處的真實環(huán)境，滿足全部融合條件并創(chuàng)設(shè)真實的環(huán)境，以此來達到真實、有效的數(shù)據(jù)信息監(jiān)測和狀態(tài)分析。

除此之外，同無線傳輸網(wǎng)絡(luò)連接的智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測體系還能夠更加高效、快速的完成信息獲取與交換，其運行速率相較于傳統(tǒng)的電網(wǎng)狀態(tài)檢測方式有了極大的提升，對此本文從效能、節(jié)能以及速度三方面進行了統(tǒng)計分析。

3 全維度智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測體系

智能變電站設(shè)備的數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)是整個變電站設(shè)備狀態(tài)檢測的核心，而為了保障智能變電站體系能夠順利架構(gòu)并運行，還需要設(shè)計人員保障信息收集與信息分析之間的傳輸以及通信網(wǎng)絡(luò)等多重保障，對此本文分析如下：

（1）傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析。在智能變電站體系中，傳輸網(wǎng)絡(luò)是整個體系能夠順利運行的關(guān)鍵之一，它的運行同中國不斷發(fā)展的通訊技術(shù)密不可分。在此，本文認為想要保障數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的順利、流暢運行，需要在全維度智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測體系中建立統(tǒng)一的、系統(tǒng)化的通信協(xié)議，通過建立一種非結(jié)構(gòu)化通信協(xié)議，為數(shù)據(jù)傳輸格式、數(shù)據(jù)編碼和傳輸規(guī)則提供通信方式，以實現(xiàn)不同方式之間方便、高效的互連感知網(wǎng)絡(luò)層各種型號和制造商的終端[3]。而在中國不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)中，這項關(guān)鍵技術(shù)得到了飛快的發(fā)展，能夠達到本體系所需要的運行暢快、簡單且完整的要求。

（2）通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析。在智能變電站狀態(tài)檢測體系中，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是用來支持傳感器之間的通信順暢，包括物理性的連接架構(gòu)、邏輯連接示例以及網(wǎng)絡(luò)共享所有權(quán)等內(nèi)容，智能變電站體系中的傳感器能夠感知并收集捕捉到變電站設(shè)備的各種數(shù)據(jù)信息，如變電站設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的噪聲、輻射、運行溫度以及振動等，這些物理性的數(shù)據(jù)信息想要傳輸?shù)綑z測系統(tǒng)中，離不開通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。而在一些城市地區(qū)，人口密集、人流量大，想要為每一個變電站設(shè)備都配備數(shù)據(jù)線式的通信網(wǎng)絡(luò)顯然是不現(xiàn)實的，因此本文所探討的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)分析主要是指無線網(wǎng)絡(luò)。同傳統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳輸能夠覆蓋更廣的范圍、占地面積更小、更加智能化、更加及時，是電力系統(tǒng)以及全維度智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測體系實現(xiàn)自動化和電子化的關(guān)鍵技術(shù)之一，不僅符合中國城市化的需求，更體現(xiàn)了無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，因此本文在此處進行重點分析。

（3）智能變電站狀態(tài)檢測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的原則分析。在分析過全維度智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測體系的傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，該體系還有一個十分重要內(nèi)容需要分析討論：網(wǎng)絡(luò)設(shè)計原則的問題。為了保障智能變電站狀態(tài)檢測體系的運行穩(wěn)定和高效，需要提升該體系內(nèi)部的可靠性，如拓撲、QoS這些常規(guī)的可靠性因素。而這些可靠性因素的穩(wěn)定運行離不開網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)提供商，不同提供商提供的網(wǎng)絡(luò)方法不同，也由此引出了可靠性不穩(wěn)定的問題。在智能電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展早期，技術(shù)研究人員根據(jù)應(yīng)用程序端點的位置設(shè)定網(wǎng)絡(luò)拓撲的選擇主要是樹結(jié)構(gòu)，變電站路由器處在聚合的一個最可識別的位置，來自多個（較?。┳冸娬镜慕煌ㄔ诹硪粋€（大）變電站匯總，利用儀表技術(shù)，計量流量在變電站的儀表集中器處聚合，最后直接連接到核心網(wǎng)絡(luò)[4]。這種早期電網(wǎng)的拓撲以圖表的方式顯示便是迭代設(shè)計拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)下，運行所需要的網(wǎng)絡(luò)較大，其運行的損耗也更大，并不適合現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展方向。對此，本文認為可以從空間幾何中尋找更加優(yōu)化的方法，通過將原本平行的流程轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g的、三維的來加大控制面和控制力度，提升運行的穩(wěn)定性和可靠性。

4 結(jié)束語

隨著中國網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，中國的電網(wǎng)系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的升級和優(yōu)化。而變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)的核心，也應(yīng)當(dāng)?shù)玫较鄳?yīng)的升級，對此，本文從全維度智能變電站設(shè)備狀態(tài)檢測體系出發(fā)，從體系架構(gòu)上分析了該檢測體系的模型和數(shù)據(jù)采集，并對關(guān)鍵的傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行分析，保障檢測體系的順利運行。