基于物聯(lián)網(wǎng)的輸電線路檢測分析

張墨陽 羅艇

浙江省麗水市蓮都區(qū)供電有限公司 浙江麗水 323000

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)基建、電網(wǎng)改造等項(xiàng)目大量建設(shè)投產(chǎn)，電網(wǎng)運(yùn)行方式越來越復(fù)雜，電網(wǎng)非正常運(yùn)行方式明顯增多，電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題也日益凸顯。系統(tǒng)故障后的各種原因?qū)е律a(chǎn)管理、決策部門不能及時(shí)、準(zhǔn)確獲取事故現(xiàn)場第一手信息資料，降低了管理效率和工作質(zhì)量，這也促使保護(hù)管理部門需要采用更先進(jìn)、更科學(xué)的方法來實(shí)現(xiàn)對全網(wǎng)的二次設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一、有效的管理。在電網(wǎng)發(fā)生故障的情況下，使繼電保護(hù)人員及時(shí)掌握故障信息，快速判斷故障發(fā)生的地點(diǎn)、性質(zhì)和故障范圍，準(zhǔn)確分析故障原因，并采取正確措施避免事故擴(kuò)大、減少故障損失尤為重要。電力物聯(lián)網(wǎng)是指采用“大云物移智”的現(xiàn)代先進(jìn)通信和信息技術(shù)對電力能源中的人、機(jī)、物進(jìn)行連接，對電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行、運(yùn)行管理以及客戶服務(wù)等進(jìn)行相互滲透以及深度融合，從而能夠全面感知電力系統(tǒng)狀態(tài)、高效處理多源信息、便捷靈活應(yīng)用多類型功能[1]。我國電網(wǎng)公司對電力物聯(lián)網(wǎng)的定義是：將發(fā)電公司及其設(shè)備、輸電系統(tǒng)及其設(shè)備、電力用戶及其設(shè)備以及人、物進(jìn)行連接，形成以電網(wǎng)為樞紐的數(shù)據(jù)共享體系，為發(fā)電、輸電、配電、用戶以及政府社會提供服務(wù)。電力物聯(lián)網(wǎng)基于感知、高性能通信和數(shù)據(jù)信息處理以及高級電力應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)電力流、數(shù)據(jù)流以及業(yè)務(wù)流的一體化深度融合，以提升電網(wǎng)的安全運(yùn)行性能和效率。

2 物聯(lián)網(wǎng)輸電線路在線檢測系統(tǒng)的具體應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)任務(wù)分析

物聯(lián)網(wǎng)輸電線路在線檢測系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過程中，首先需要對系統(tǒng)任務(wù)充分把握，主要包括三個(gè)方面的任務(wù)，即感知層任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)層任務(wù)及應(yīng)用層任務(wù)。其中，對于感知層任務(wù)而言，其主要就是需要在對電網(wǎng)信息進(jìn)行收集過程中，這一數(shù)據(jù)依據(jù)統(tǒng)一設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)向匯聚控制器進(jìn)行傳遞，這也是感知層應(yīng)用中的主要任務(wù)。感知層在對信息進(jìn)行收集過程中，通過對導(dǎo)線、地線以及絕緣子與桿上相關(guān)信息實(shí)行監(jiān)控，可對設(shè)備中相關(guān)變量值實(shí)行監(jiān)控，從而對于輸電線路中的各個(gè)方面更好地了解，使輸電線路檢測可以得到比較理想的效果。對于網(wǎng)絡(luò)層任務(wù)而言，其主要就是對來源于感知層的相關(guān)知識信息，向電網(wǎng)內(nèi)部準(zhǔn)確進(jìn)行傳遞，從而將相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供給后續(xù)電力系統(tǒng)，對于感知層相關(guān)信息進(jìn)行采集傳輸屬于網(wǎng)絡(luò)層的主要工作及任務(wù)，在該信息傳遞中需要遵循相關(guān)通信規(guī)定。應(yīng)用層的任務(wù)主要就是對網(wǎng)絡(luò)層所收集傳遞的信息進(jìn)行分析，從而了解輸電線路中的問題，以便后續(xù)有效解決這些問題。

2.2 系統(tǒng)功能

（1）配電線路非電量和微氣象在線監(jiān)測。利用傳感器在線采集并傳輸配電線路相關(guān)參數(shù)，如：桿塔傾斜角、溫度、濕度、光照強(qiáng)度等，計(jì)算不同光照強(qiáng)度監(jiān)測區(qū)域內(nèi)太陽能光伏板的平均功率，確保系統(tǒng)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的安全穩(wěn)定性。

（2）配電線路監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸分析。利用傳感器進(jìn)行配電線路運(yùn)行狀態(tài)檢測量的周期性采集工作，對配電線路狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸、訪問、下載、統(tǒng)計(jì)和分析，及時(shí)獲悉配電線路運(yùn)行狀態(tài)及預(yù)警信息，確保配電線路的合理規(guī)劃。

（3）配電線路監(jiān)測系統(tǒng)終端節(jié)點(diǎn)的功率估算。由傳感器芯片功率、監(jiān)測周期、傳感器持續(xù)工作時(shí)間為依據(jù)，進(jìn)行配電線路監(jiān)測終端節(jié)點(diǎn)功率的估算，獲悉有效光照時(shí)間，由此估算蓄電池容量，確定蓄電池更換時(shí)間，保證終端節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

2.3 在線檢測系統(tǒng)的應(yīng)用層

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)輸電線路在線檢測系統(tǒng)中的最后一層，這一層的功能主要就是對于由網(wǎng)絡(luò)層所傳遞過來的信息，對其實(shí)行預(yù)加工，并且在同一編碼之后進(jìn)行存儲，在此基礎(chǔ)上依據(jù)這些信息對線路中存在的相關(guān)故障及問題進(jìn)行判斷。在應(yīng)用層實(shí)際運(yùn)行過程中，其主要就是對來源于網(wǎng)絡(luò)層的有關(guān)信息實(shí)行加工處理，而其處理方式就是通過對大量數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)建模，對于所得到數(shù)據(jù)在正常運(yùn)行的輸電線路中進(jìn)行應(yīng)用，對于其中存在的有關(guān)變量實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且將其與正常運(yùn)行狀態(tài)下的變量數(shù)值進(jìn)行對比，依據(jù)對比情況判斷實(shí)際運(yùn)行線路是否有相關(guān)問題存在，從而可以及時(shí)檢測到線路中存在的問題，為輸電線路故障的有效維修提供合理的依據(jù)及支持，保證輸電線路檢測可以得到滿意的效果[2]。

2.4 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)與應(yīng)用

考慮到路由器節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸量較大，可以選用全功能設(shè)備進(jìn)行配電線路的在線監(jiān)測，由路由器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)拓寬無線網(wǎng)絡(luò)的通信范圍，通過電源模塊進(jìn)行電源變換，再由輸出電路進(jìn)行供電。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)則設(shè)計(jì)有CC2530模塊、GPRS通信模塊、電源模塊等部分，負(fù)責(zé)配電線路監(jiān)測數(shù)據(jù)的接收和上傳，由CC2530協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)將接收數(shù)據(jù)傳輸至GPRS通信模塊USR-GM3，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳、訪問和下載，并由電源模塊保證數(shù)據(jù)的處理和傳輸實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)語

在當(dāng)前的電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，輸電線路檢測屬于十分重要的一項(xiàng)任務(wù)，也是必然要求，而物聯(lián)網(wǎng)在輸電線路檢測方面可以發(fā)揮出重要的作用，因而需要合理結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)實(shí)行輸電線路的檢測?；诖?，作為電力系統(tǒng)技術(shù)人員，應(yīng)當(dāng)對物聯(lián)網(wǎng)在輸電線路檢測方面的作用加強(qiáng)認(rèn)識，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行輸電線路在線檢測系統(tǒng)的構(gòu)建，并且對這一系統(tǒng)的應(yīng)用有效把握，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更理想的輸電線路檢測，使輸電線路檢測得到滿意的效果，以確保輸電線路的更加合理運(yùn)行，為人們提供更好的電力輸送服務(wù)[3]。