智能電網(wǎng)配變電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

王學(xué)良

（森諾科技有限公司，山東 東營(yíng) 257000）

1 前言

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)日益革新，同時(shí)全球性資源、環(huán)境問(wèn)題愈來(lái)愈突出，國(guó)際電力發(fā)展面臨著不可忽視的現(xiàn)實(shí)選擇——為了未來(lái)可持續(xù)發(fā)展，必須依托現(xiàn)代信息通信與控制技術(shù)，積極發(fā)展智能電網(wǎng)。

電力研究所（EPRI）在2001年最早提出了智能電網(wǎng)的概念。后來(lái)，2003年提出并研究了智能電網(wǎng)研究框架。智能電網(wǎng)本質(zhì)上是一條龍服務(wù)，它集創(chuàng)新的技術(shù)工具、產(chǎn)品和服務(wù)于一體，采用先進(jìn)的傳感、通信和控制技術(shù)，為客戶(hù)提供終端設(shè)備和設(shè)備發(fā)電、輸配電，與客戶(hù)之間能夠?qū)崿F(xiàn)雙向交流，在信息上給客戶(hù)提供更多的選擇，更多的功率輸出，更高的參與率和能效需求。

對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)，中國(guó)高度重視，將大量的能源投入其中，并且制定了完善的可執(zhí)行的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。國(guó)家電網(wǎng)公司有特高壓作為骨干，有協(xié)調(diào)發(fā)展的各級(jí)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，正在全面建設(shè)具有國(guó)際領(lǐng)先地位的信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的智能強(qiáng)網(wǎng)。國(guó)家電網(wǎng)將建設(shè)一個(gè)強(qiáng)大、可靠、低成本、清潔、環(huán)保，并且能透明發(fā)展、友好互動(dòng)的智能電網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近年來(lái)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。信息通信技術(shù)不斷發(fā)展到一定程度后，智能電網(wǎng)中必然要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)，這是無(wú)可置疑的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施資源的有效整合，以及電力系統(tǒng)信息化水平的提高中起到重大作用。經(jīng)過(guò)多年積累，中科商用中間件有限公司以物聯(lián)網(wǎng)的信息匯聚技術(shù)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中間件Informsuite IoT Edgeserver，它可以在收集原始數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行大量的信息處理和計(jì)算。從大量混沌的原始數(shù)據(jù)中提取和導(dǎo)出對(duì)智能電網(wǎng)系統(tǒng)有特定意義的數(shù)據(jù)，可以降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸總量和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷[1]。

2 軟件物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中間件

信息套件物聯(lián)網(wǎng)解決方案是公司為物聯(lián)網(wǎng)解決方案開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)中間件平臺(tái)。

I IES提供了廣泛的傳感器支持，可以通過(guò)靈活和可擴(kuò)展的框架快速支持各種傳感器設(shè)備，減少企業(yè)對(duì)傳感器依賴(lài)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提供了一個(gè)強(qiáng)大的事件處理引擎，大量的傳感器信息被過(guò)濾、分組、關(guān)聯(lián)和聚合產(chǎn)生透明的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，這增強(qiáng)了傳感器數(shù)據(jù)的透明度；提供模擬工具、壓力測(cè)試工具、設(shè)計(jì)工具和sdk設(shè)備開(kāi)發(fā)包，基于Rfid和傳感器應(yīng)用的傳感器開(kāi)發(fā)和部署解決方案的可視化開(kāi)發(fā)支持；傳感器設(shè)備管理和監(jiān)控工具，以促進(jìn)設(shè)備的規(guī)劃和控制。信息產(chǎn)品族的成員和功能描述列于表1[2]。

表1 InforSuite IOT EdgeServer產(chǎn)品系列的組成及功能描述

3 配變電智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能

智能電網(wǎng)中的配送和分銷(xiāo)環(huán)節(jié)在生產(chǎn)過(guò)程中占有很大的比重。監(jiān)測(cè)配電網(wǎng)電力設(shè)備是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行必須要做的工作，在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，也占據(jù)重要地位。一般來(lái)說(shuō)，配電變電設(shè)備分布廣泛，大部分配置在戶(hù)外，容易受到天氣和人為因素的影響。因此，在各種電力設(shè)備的日常運(yùn)行中，有必要監(jiān)測(cè)和記錄其運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備異常狀態(tài)、設(shè)備損壞、性能退化等，并采取相應(yīng)措施消除隱患，避免電力設(shè)備出現(xiàn)故障。

配電信息通信技術(shù)在智能電網(wǎng)的發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)的信息通信中相對(duì)薄弱。特別是由于迅速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和不斷擴(kuò)大的電網(wǎng)規(guī)模，配電設(shè)備的數(shù)量和差動(dòng)量迅速增加，運(yùn)行情況復(fù)雜，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為手段，將智能電網(wǎng)的信息化、自動(dòng)化和交互化一一實(shí)現(xiàn)已迫在眉睫。

智能配電及變電站監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能如下:

（1）電力設(shè)備的監(jiān)控和預(yù)警，部署在配電及變電站設(shè)備上的傳感器能夠?qū)⑦\(yùn)行環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行精確采集，取代人工監(jiān)測(cè)，保證監(jiān)控結(jié)果更加準(zhǔn)確。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和狀態(tài)信息，有助于早期診斷和預(yù)警設(shè)備故障，提高配變?cè)O(shè)備的故障防范能力[3]。

（2）電力設(shè)備維護(hù)輔助，傳感器節(jié)點(diǎn)同時(shí)具有Rfid功能，并能將設(shè)備本身的信息進(jìn)行存儲(chǔ)，如設(shè)備恢復(fù)、巡檢標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)等?，F(xiàn)場(chǎng)工作中，能提供給現(xiàn)場(chǎng)人員，有利于現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)和跟蹤數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

（3）對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行記錄和定位，同時(shí)能定位野外作業(yè)人員。通過(guò)射頻識(shí)別檢查人員的定位，監(jiān)督和規(guī)范檢查人員，使其檢查設(shè)備時(shí)必須按照預(yù)定路線(xiàn)，避免遺漏檢查。

4 配變電設(shè)備監(jiān)測(cè)方案

基于公司的智能配電變電站監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體包括傳感器節(jié)點(diǎn)、固定物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備代理、手持式Rfid閱讀器和物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。其中，在配電設(shè)備的安全部分部署傳感器節(jié)點(diǎn)，采集運(yùn)行中電力設(shè)備的狀態(tài)和周?chē)沫h(huán)境信息，能進(jìn)行基本的運(yùn)行控制，并能簡(jiǎn)單地處理數(shù)據(jù)。射頻識(shí)別標(biāo)簽需要安裝在沿著檢查路線(xiàn)部署的傳感器節(jié)點(diǎn)上。可以將許多不同的傳感器模塊配置在傳感器節(jié)點(diǎn)上，以獲得多種類(lèi)型的狀態(tài)信息，并用于電力設(shè)備的分布監(jiān)測(cè)[4]。最基礎(chǔ)的感官信息包括設(shè)備本身的溫度、工作環(huán)境的溫度、設(shè)備的振動(dòng)、工作環(huán)境的濕度、設(shè)備的泄漏電流等。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備代理部署在變電站，負(fù)責(zé)采集變電站、變電站和傳感器網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信息，并通過(guò)支持網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對(duì)傳感器信息進(jìn)行分析和處理，生成透明的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，從而支持整個(gè)配電監(jiān)控系統(tǒng)。手持式Rfid閱讀器由工作人員隨身攜帶，用于電氣設(shè)備的日常維護(hù)和檢查。當(dāng)檢查員用Rfid閱讀器接近電子設(shè)備時(shí)，他或她會(huì)主動(dòng)掃描通信范圍內(nèi)的無(wú)線(xiàn)電頻率信息。信息可以通過(guò)核心網(wǎng)絡(luò)直接收集到物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，也可以由設(shè)備代理過(guò)濾，然后收集到數(shù)據(jù)中心的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。該設(shè)備代理的數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)，并且通信能力非常完善。它可以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合、過(guò)濾、聚合和判斷，從而減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

5 總結(jié)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，勢(shì)必會(huì)推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展，有助于在線(xiàn)檢測(cè)電網(wǎng)各環(huán)節(jié)中的重要運(yùn)行參數(shù)，并且實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息控制。基于公司的信息融合方案為智能配變監(jiān)控系統(tǒng)提供了良好的技術(shù)支持和靈活、可擴(kuò)展的軟件體系結(jié)構(gòu)。