基于物聯網技術的智能變電站應用分析

黃帥棟 陳凱金

國網上海市電力公司檢修公司 上海 200063

由于科技的不斷進步，可再生能源的分配和利用已經引起國家相關部門的重視，智能電網的建設規模不斷擴大，在智能電網中應用物聯網技術，可以實現非聯網產品和網絡之間的穩定連接，加大系統數字化監管力度，提升智能變電站的安全性與可靠性。因此，本文重點探討物聯網技術背景下智能變電站運行[1]。

1 智能變電站的特征及結構

變電站是電網的支撐，承載著變電和電力傳輸的作用，對電網安全可靠運行有著很大的影響。國家電網《智能變電站技術導則》定義了智能變電站的基本特征：全站信息數字化、通信平臺網絡化、信息共享標準化、系統功能集成化、結構設計緊湊化、高壓設備智能化、運行狀態可視化，具有電網實時在線分析與控制決策功能。IEC61850標準規定了智能變電站“三層兩網”的體系結構。三層包括站控層、過程層和間隔層，兩網對應是站控層和過程層網絡。站控層提供人機交互界面，具有設備管理和運行控制等功能，為實現全站信息監控的集成，可將監控和操作系統、狀態監控系統、視頻安全等信息平臺進行集成。間隔層由保護測控裝置、故障錄波裝置和計量裝置等二次設備構成，實現系統保護和控制等功能。而過程層主要設備有合并單元和智能終端等，完成變電站電壓、電流等電量參數的檢測，電能的分配、保護、計量以及設備控制操作的執行與驅動，可以提升變電站集成化水平[2]。

2 物聯網技術概述

物聯網體系結構分為：感知層、網絡層和應用層，感知層主要是通過射頻識別技術（RFID）自動識別和智能傳感器等技術來識別并采集信息；網絡層主要進行信息的傳輸、通信和數據的整理，通過互聯網進行無線通信傳輸或者有線傳輸；應用層主要實現物聯網與實際應用相結合。泛在物聯網與傳統的物聯網相比，更多強調的是無處不在，任何時間、任何地點、任何人或物之間的信息互聯和交互，能夠隨時隨地的實現通信。電力物聯網是把物聯網技術運用于電網，在電網發、輸、變、配、用等方面實現信息采集的實時性、準確性和全面性[3]。

3 物聯網技術的具體運用

結合電力物聯網體系特點得知，智能變電站占據重要地位，通過對變電站模式進行優化，對電力進行智能化配送，能夠顯著提升智能配電網系統的安全性與穩定性，促進電力系統朝著智能化、自動化方向發展。

3.1 站控層

作為智能變電站當中的核心控制系統，站控層主要包括變電站、數據接收口、功能系統、安全防護體系等，可以對電力網絡中的各項數據信息進行全方位的采集，實現快速共享，幫助有關工作人員進一步了解電網的運行信息，對電網進行多角度的監控，加強電力系統的智能化管控，并對一次設備與二次設備進行智能化監測，確保電力網絡通信系統的可持續運轉。另外，在計算機平臺之內，站控層可以為系統提供精確數據，確保設備運行中心與管理中心之間的數據實現穩定傳輸，同時，電力網絡管控中心到過程層之間，全部采取IEC61850規約，實現各項電力信息的有效交換，確保變電站內部與外部信息實現共享[4]。

3.2 間隔層

在電力系統間隔層中，重點包含5部分內容，分別是繼電保護系統、測量監管系統、穩定控制系統、計量系統、合并單元等。間隔層可以對電力系統內部的一次設備進行全面控制，同時具有良好的保護作用，滿足電力系統一次設備穩定安全運行需求。間隔層具有實時數據采集功能，數據采集結束后，能夠快速實現匯總，通過對各類數據進行分析，幫助工作人員快速確定故障所在位置，積極處理。間隔層可以和過程層實現通信，例如，110kV智能變電站之中，通過在一次設備與二次設備網絡配置中運用此項技術，可以提高整個系統的測控水平，優化系統設備配置。結合電力系統運行現狀得知，為了確保系統能夠安全、可靠的運轉，在設置間隔層的過程當中，工作人員要根據電力系統運行情況，調整系統內部一次設備的運行效率，并合理確定間隔層的安裝位置。因為電力系統內部的設備數量比較多，通過設置間隔層，能夠顯著提升設備保護效果，滿足系統安全運行需求。同時，間隔層的科學設置，能夠延長系統內部各項設備的運行壽命，避免系統設備在后續運行過程中出現較大故障，提高各類設備的安全性能。

3.3 過程層

在智能變電站當中，過程層是核心工作裝置，重點包含變壓器與斷路器等智能化設備，以及先進的電子裝置，因此過程層常被人們稱作設備層。過程層在運行的過程中，能夠對變電站內部的電能進行精準分配，實現電能的有效變換與傳輸，具有良好的監測與計量功能。在電力系統中，智能終端主要采取集中管理模式，集中管理屬于網絡系統中的控制核心，過程層中的內部設備通過總線與間隔層內部的設備穩定連接，并根據上部系統傳輸的信號，自動進行系統調節[5]。

4 結語

智能變電站作為智能電網的關鍵環節，也是建設運營好堅強智能電網的重中之重，因此，將電力物聯網應用于智能變電站的建設和運維前景廣闊。物聯網技術可以顯著提高智能化變電站的安全性，確保各項電力資源得到高效利用，對社會經濟的穩定發展起到良好推動作用。