探究信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

摘? 要：設(shè)備安全管理存在三大難點(diǎn)：一是設(shè)備監(jiān)控不到位、態(tài)勢(shì)感知不及時(shí)，存在預(yù)警信息難識(shí)別問(wèn)題;二是電網(wǎng)分布地域廣、場(chǎng)所監(jiān)測(cè)點(diǎn)位多，存在設(shè)備難管理問(wèn)題;三是資源共享不充分，人工判斷有誤差，存在設(shè)備帶病運(yùn)行問(wèn)題。為解決以上問(wèn)題，文章探究信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用，對(duì)加強(qiáng)電力設(shè)備安全防控具有重要參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：信息物聯(lián)網(wǎng);在線監(jiān)測(cè);數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

中圖分類號(hào)：TN929.5? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）16-0169-03

Explore on the Application of Information Internet of Things in Online Monitoring of Power Transmission and Distribution Equipment

MA Na

（Information Technology Service Branch of Baiyin Yinzhu Electric Power （Group） Co.， Ltd.， Baiyin? 730900， China）

Abstract： There are three difficulties in equipment safety management： first， equipment monitoring is not in place， situation awareness is not timely， and early warning information is difficult to identify; second， the power grid is widely distributed and there are many monitoring points in place， so it is difficult to manage the equipments; third， insufficient resource sharing， error in manual judgment， and faulty operation of equipment. In order to solve the above problems， this paper explores the specific application of the information internet of things in the online monitoring of power transmission and distribution equipment， which has important reference value for strengthening the safety prevention and control of power equipments.

Keywords： information internet of things; online monitoring; data transmission equipment

0? 引? 言

2019年“4·7”天山換流站事故后，國(guó)網(wǎng)公司把安全提到了前所未有的高度，自6月份以來(lái)全面開(kāi)展了電氣火災(zāi)隱患排查工作。舒印彪董事長(zhǎng)、寇偉總經(jīng)理在各種會(huì)議上多次反復(fù)強(qiáng)調(diào)電器火災(zāi)安全防范，要求加強(qiáng)消防能力建設(shè)，形成從監(jiān)測(cè)預(yù)警到火情控制的一整套技術(shù)手段，健全與政府部門協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)的消防應(yīng)急機(jī)制，真正從源頭筑牢安全防線。

傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)模式存在難管理、難預(yù)警、難救援三大痛點(diǎn)，由于電網(wǎng)分布地域廣，場(chǎng)所監(jiān)測(cè)點(diǎn)位多，自動(dòng)巡檢機(jī)器人無(wú)法全方位覆蓋，人工巡檢巡查不到位，態(tài)勢(shì)感知不及時(shí)，造成了先期處置不及時(shí)，資源共享不充分，事件閉環(huán)不到位。而物聯(lián)網(wǎng)傳輸裝置基于電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)，利用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建形成全時(shí)空全覆蓋的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)，融合并引入火眼、熱成像，實(shí)時(shí)感知現(xiàn)場(chǎng)安全態(tài)勢(shì)。綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行有很大的發(fā)展空間。

1? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐概述

1.1? 物聯(lián)網(wǎng)概述

相對(duì)于傳統(tǒng)管理賦能，物聯(lián)網(wǎng)將賦予在線監(jiān)測(cè)全新的智慧體驗(yàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)在各類物體上安裝相應(yīng)的傳感器，如熱成像傳感器、火眼探測(cè)器，無(wú)論在白天還是黑夜均可以持續(xù)地對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行觀察與監(jiān)控。在門窗設(shè)置紅外傳感器，在手機(jī)、手環(huán)等便攜智能設(shè)備中設(shè)置集成傳感器等，另外結(jié)合全球定位系統(tǒng)技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)等多種技術(shù)手段，以便實(shí)時(shí)采集各類物體或過(guò)程的聲、電、光和位置等信息，建立起物和人之間以及物和物之間的智能連接網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類物體或過(guò)程的智能化感知和控制。物聯(lián)網(wǎng)有三個(gè)基本特征：一是整體感知，即借助各種傳感器和識(shí)別技術(shù)來(lái)獲取和識(shí)別物體的相關(guān)信息;二是高效傳輸，即借助互聯(lián)網(wǎng)完成對(duì)采集到信息的傳送和分享;三是智能處理，即利用各種智能技術(shù)手段完成對(duì)送達(dá)信息的分析和處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化監(jiān)測(cè)管理。

1.2? 物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)概念

信息物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)采用各種智能監(jiān)測(cè)傳感技術(shù)（如廣域通信技術(shù)和傳感器技術(shù)），以及數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)等來(lái)完成對(duì)信息的采集、分析和處理工作，然后對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，或者提交設(shè)備故障的相關(guān)診斷信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知和監(jiān)測(cè)管理。常見(jiàn)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)主要有三種，分別為正常狀態(tài)、異常狀態(tài)和故障狀態(tài)。從內(nèi)容層面來(lái)說(shuō)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的在線監(jiān)測(cè)主要是指針對(duì)其電抗器、高壓電力變壓器和高壓電容型設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.3? 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)支撐能力

物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)架由四層組成，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層：

（1）在感知層，整合基礎(chǔ)電力設(shè)施設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備等現(xiàn)場(chǎng)采集和監(jiān)控部件，實(shí)時(shí)采集并融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，形成物物互聯(lián)的信息交互整體。

（2）在網(wǎng)絡(luò)層，建設(shè)形成一張消防物聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)用內(nèi)外網(wǎng)隔離裝置實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全交互，打通消防信息孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞、融合、共享。

（3）在平臺(tái)層，物聯(lián)網(wǎng)是連接設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景的橋梁，承上啟下，向下連接網(wǎng)絡(luò)層，向上為應(yīng)用層提供應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力、物聯(lián)管控、應(yīng)用整合。

（4）在應(yīng)用層，豐富的應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)的最終目標(biāo)，數(shù)據(jù)的有機(jī)整合衍生出的業(yè)務(wù)將全面促進(jìn)管理提升和業(yè)務(wù)提質(zhì)。圖1為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)支撐能力概念圖。

2? 信息物聯(lián)網(wǎng)在變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

2.1? 傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式存在的問(wèn)題

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和形態(tài)的變化，國(guó)家對(duì)電力安全保障工作的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式越來(lái)越不能滿足現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)需求，其主要存在三個(gè)問(wèn)題：

（1）傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息化應(yīng)用滯后。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)缺少信息監(jiān)測(cè)工作信息化的工作標(biāo)準(zhǔn)與工作流程，各級(jí)單位電力設(shè)備分散獨(dú)立，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式無(wú)法及時(shí)掌握電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，普遍存在人員監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不到位、設(shè)備維護(hù)不及時(shí)等問(wèn)題。

（2）傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作質(zhì)效不高。傳統(tǒng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)模式識(shí)別精準(zhǔn)度低，在一些特定環(huán)境（如天氣起霧）原因下，監(jiān)測(cè)人員將面臨判斷的復(fù)雜性、誤導(dǎo)性。

（3）傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式遇到瓶頸。受信息市場(chǎng)開(kāi)放，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等因素影響，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)模式面臨著日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，設(shè)備監(jiān)控、態(tài)勢(shì)感知、資源共享遇到瓶頸。

2.2? 物聯(lián)網(wǎng)搭建可靠感知層

由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有較強(qiáng)的感知監(jiān)測(cè)能力，因此被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)變電站設(shè)備的日常運(yùn)行狀況，其特色之一就是可以靈活運(yùn)用多種智能傳感器和傳感技術(shù)，如光學(xué)傳感器、紅外傳感器、火眼技術(shù)和紅外熱傳像技術(shù)等，因此可以將其應(yīng)用于變電站設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，比如可以利用熱成像傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)特定區(qū)域設(shè)備運(yùn)行的溫度閾值。另外，還可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的火眼傳感技術(shù)對(duì)室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，既能夠有效防止設(shè)備及相關(guān)設(shè)施配件的異常情況發(fā)生，也能夠及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行故障異常定位，從而有利于提升設(shè)備運(yùn)行的智能化管理水平。

專業(yè)的感知技術(shù)（如：熱成像儀、火眼），將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至物聯(lián)網(wǎng)，使在線監(jiān)測(cè)可以通過(guò)視頻監(jiān)控直觀地了解變電站的整體布局，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視。并分別突出展示變電站的主要建筑位置、重點(diǎn)部位位置、設(shè)備分布情況，并通過(guò)火眼及熱成像直觀地展示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);如將紅外熱成像測(cè)溫儀與普通可見(jiàn)光攝像系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，可精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)對(duì)變電設(shè)備的在線式溫度監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)支持根據(jù)測(cè)溫物體（部位）的形狀，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)溫分析診斷，對(duì)各類設(shè)備進(jìn)行溫度檢測(cè)，并對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及溫度異常變化預(yù)警，實(shí)現(xiàn)告警上傳與聯(lián)動(dòng)。圖2為紅外熱成像測(cè)溫儀與普通可見(jiàn)光攝像系統(tǒng)監(jiān)測(cè)實(shí)況對(duì)比。

火眼則通過(guò)讀取視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行火災(zāi)分析，實(shí)現(xiàn)消防可視圖像早期火災(zāi)報(bào)警的功能，最大限度地減少火災(zāi)造成的損失。系統(tǒng)采用兩套獨(dú)立的圖像模式識(shí)別技術(shù)，能夠同時(shí)或分別探測(cè)視頻監(jiān)控區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的火焰和煙霧，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，無(wú)論是陰燃的煙霧還是明顯的火焰，都能迅速識(shí)別。模擬早期火災(zāi)火眼監(jiān)測(cè)如圖3所示。

2.3? 物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通安全網(wǎng)絡(luò)層

基于電力數(shù)據(jù)專網(wǎng)，利用虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，借助物聯(lián)網(wǎng)傳輸裝置，構(gòu)建形成全時(shí)空全覆蓋的遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)。

2.4? 物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)管控平臺(tái)層

利用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備自動(dòng)獲取的“故障告警”“異常告警”“正常運(yùn)行”等信息，通過(guò)三組數(shù)字動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、全面地掌控設(shè)備故障、預(yù)警信息，為故障消除明確目標(biāo)，為避免設(shè)備帶病運(yùn)行，為設(shè)備異常防控奠定基礎(chǔ)，解決長(zhǎng)久以來(lái)形成的設(shè)備信息孤島問(wèn)題。

此外，雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身對(duì)于各種傳感器和傳感技術(shù)的應(yīng)用比較多，但通過(guò)將其引入變電設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用靈敏度更高、準(zhǔn)確性更強(qiáng)的無(wú)線傳感器來(lái)識(shí)別和采集變電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的一些數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)完成信息的批量傳輸和處理，就可以將一些本來(lái)只能在線下進(jìn)行的預(yù)防性試驗(yàn)轉(zhuǎn)移到線上，再通過(guò)引進(jìn)新的特征量，使其能夠如實(shí)反映變電設(shè)備的運(yùn)行狀況，從而能夠有效提升對(duì)變電設(shè)備整體運(yùn)行狀態(tài)的判斷和評(píng)估水平。就目前來(lái)看，我國(guó)的福建、江蘇等沿海省份，已經(jīng)在變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)方面取得了一定的突破和進(jìn)展，積累了一定的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)將信息物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中，能夠有效增強(qiáng)其對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的感知能力，也能夠通過(guò)合理的信息通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的高速遠(yuǎn)程傳輸和聯(lián)合處理，這有利于促進(jìn)電網(wǎng)智能化監(jiān)測(cè)水平的提升，提高決策的準(zhǔn)確性。

3? 加強(qiáng)信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的策略

從以下兩個(gè)方面來(lái)優(yōu)化技術(shù)保障安全：

（1）加強(qiáng)信息物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的融合與完善。從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，目前信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用效果并不是很好，這是由于我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較落后，沒(méi)有形成完善的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，而且物聯(lián)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在節(jié)點(diǎn)間通訊干擾等問(wèn)題，這在很大程度上制約了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，也嚴(yán)重影響了物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中應(yīng)用效果的發(fā)揮。因此，有關(guān)部門及企業(yè)應(yīng)當(dāng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)工作給予足夠的重視，可以成立專門的技術(shù)團(tuán)隊(duì)或研究基地，通過(guò)采用切實(shí)有效的技術(shù)手段，盡可能降低在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及設(shè)備的故障率和缺陷率等，大力促進(jìn)信息物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的融合與完善。

（2）建立健全信息加密機(jī)制，保障數(shù)據(jù)信息安全性。從過(guò)往的輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在日常監(jiān)測(cè)過(guò)程中比較容易出現(xiàn)各類傳感節(jié)點(diǎn)被破壞，未經(jīng)允許訪問(wèn)和篡改無(wú)線通信數(shù)據(jù)等問(wèn)題。眾所周知，電力行業(yè)是國(guó)家基礎(chǔ)性行業(yè)，其數(shù)據(jù)信息的安全性對(duì)于促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)具有十分重要的作用，因此有關(guān)部門必須高度重視輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)過(guò)程中的通訊數(shù)據(jù)信息安全問(wèn)題，可以通過(guò)建立健全信息加密機(jī)制以及實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)官方認(rèn)證機(jī)制等形式，切實(shí)保障在線監(jiān)測(cè)工作中數(shù)據(jù)信息的安全性。

4? 結(jié)? 論

綜上所述，將信息物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)工作中，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)智能化監(jiān)測(cè)水平的提升具有十分重要的意義。在實(shí)際工作中，有關(guān)部門及相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)繼續(xù)加強(qiáng)信息物聯(lián)網(wǎng)和在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的融合與完善，通過(guò)建立健全信息加密機(jī)制，切實(shí)保障數(shù)據(jù)信息安全性，另外還應(yīng)當(dāng)重視建設(shè)專業(yè)素質(zhì)高的技術(shù)人員隊(duì)伍，以不斷提升信息物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用效果。

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作者簡(jiǎn)介：馬娜（1990.11—）女，漢族，遼寧營(yíng)口人，助理工程師，本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)智能化應(yīng)用。