基于物聯網技術的輸電線路在線監測系統

王學良

（廣州供電局有限公司輸電管理一所，廣東廣州，510000）

1 物聯網技術概述

1.1 概念

“物聯網”這一詞最先是出自麻省理工學院，該詞是指使用射頻識別等設備、傳感系統通過互聯網進而實現對所包含的物品的識別和管理技術。

在麻省理工提出物聯網這一解釋之前，我們同通常理解為：通過使用各項物體身上的標簽、傳感設備、二維碼等將接口與無線網絡連接，進而使該物體只能化，通過此方法可以完成人與物體的交流，也可以完成物體與物體之間的交互，我們把這樣的一個過程理解為“物聯網”。

1.2 物聯網的特征

1.2.1 可感知性

可感知性指的是物聯網能夠搜集物體上的信息，也就是通過射頻識別等方式進而感知物體，采集信息，實現對物體的認識。物聯網的引進和使用很好的體現了可知性的特征，能夠更好的采集信息和感知物體。

1.2.2 可互通性

可互通性是指在特定的情境下，只要把物體接入到信息網絡中，就能實現信息的交互、信息的識別和互通。

1.2.3 智能化

智能化是物聯網所具有的較為高端獨特的特點，通過使用各類先進智能設備，物聯網就能解析出很多相關信息，這在一定程度上減少了信息處理的時間，進而提高了設備的智能化水平。

2 物聯網技術在輸電線路中應用的必要性

在過去的十年內，我國各地區發生過多起電網大面積斷電事件，比如，2008年、2011年、2012年南方地區電網的主要干線發生的嚴重的大面積冰雪覆蓋事件，這使得電網大面積坍塌，這一事件給當時的人們的生產生活帶來了極大的困擾和危害。

為保障輸電線路的正常使用運行，這就需要人們充分掌握電路在實際運行過程中可能出現的故障并且及時掌握線路的實時狀況，因此建立起一套完善的電路監控系統是十分重要的，至今為止，我國已經深入探究的在線監測電路系統有：覆蓋冰雪實時監測系統、遠程監控系統、防盜實時報警系統等。

所以，為了極大的減少電網事故的出現，解決由于惡劣環境導致的大面積電網停電問題，技術是其最重要的支撐，在輸電過程中，輸電線路的運行質量是最重要的一項，實時的監控輸電線路的情況更是其重中之重。在現階段科技發達的時代下，電網實時監控技術是主導電網系統走向自動化的關鍵，也是提升電網安全的一項重要舉措和關鍵技術。

3 基于物聯網技術的輸電線路在線監測系統構成

3.1 感知層

感知層是指在實際搜集電網信息過程中用以感知搜集實時信息的一個重要部分，通過特定的信息模塊把所采集到的信息傳輸到匯聚控制器、采集地線等設備上，同時再把監測所得到的數據發送到匯聚控制器中。感知層包含眾多傳感設備，其中包含安裝控制地線、過程導線、絕緣子和電線桿和設備塔上的實施監測傳感器，通過使用無線通信接口和匯聚控制設備進行實時的數據互通、智能傳感器部件通過使用一致的信息實現自我監測、信息采集，把實時數據傳輸到匯聚控制器中，通過GPRS/GSM/CDMA等信息處理系統將實時數據傳至電力網絡系統。

3.2 網絡層

網絡層是把傳感器所感知到的數據傳遞到電力系統中，使用一定的通信設備把所搜集到的實時信息準確無誤的傳輸到電力內網中，以提供給各項設備調度使用，網絡層則是通過各種不同的信息傳遞方式但是使用統一的信息傳遞規約把感知到的實時數據輸送至電路系統中進行統一的數據處理，將所有的有效信息集中到匯聚控制器中，進而實現數據的轉發，通過對信息進行集中處理，實現個電網中數據的實時轉發傳遞集中。在這一過程中控制器是能夠統一處理各智能傳感器數據的設備，集成無線傳感器網絡技術以及GPRS/GSM/CDMA等無線遠程控制系統把所搜集的信息傳遞到電網內部，同時匯聚控制器可以對現階段的信息進行下一步的加工再處理，通過初步處理，最后將信息傳遞至應用層內。

3.3 應用層

應用層的最重要的功能是把來自網絡層的信息進行預加工，統一編碼存儲，最后針對這些信息判斷線路中是否存在故障。應用層是對來自網絡層的信息進行加工處理，其處理方式主要通過對大量的信息數據進行建模，把得到的數據應用至正常運行的線路中，通過對所存在變量的實時監控，同時對比正常運行時的變量數值，通過對比推測實際運行的線路是否存在問題，保證在第一時間監測到線路存在的問題，為之后的故障維修提供重要信息。

4 基于物聯網技術的輸電線路在線監測系統應用實證分析

4.1 系統任務

4.1.1 感知層的任務

在實際搜集電網信息時，該數據均按照統一的設置標準傳遞至匯聚控制器中，這是感知層的主要任務，感知層在搜集信息時通過對地線、導線、絕緣子和桿上的信息監控，實現對設備中的變量值進行監控的作用。

4.1.2 網絡層

網絡層是把來自于感知層的的實時信息準確無誤的傳遞至電網內部，為后續的電力系統提供基礎數據，這一過程是網絡層來實現的過程，把所來自于感知層的信息采集傳輸是網絡層的重要工作，在此信息傳遞過程中，均遵循一定的通信規定。

4.2 結果分析

在物聯網技術的基礎上以及主元分析的電路輸送過程中實時監控系統是通過各線路中的傳感器獲取所需要的數據的，本文通過分析3個輸送線路設備數據，其中包括：導線拉力、輸電線路高壓測溫、輸電線路中的低壓測溫，實現對來自感知層的實時信息傳遞，通過網絡層傳輸到應用層，最后通過主元分析法對搜集到的信息建模，最終判斷輸電線路是否存在故障。

4.2.1 輸電線路正常工況建模

統計模型到的建立過程，要想對現有工況進行分析首先要采集到正常運行過程中線路的信息，使用主元分析法把現有的數據和殘缺空間信息進行整理分析，在這一過程中重點之一即是對主元空間的建立，從而得到正常運行過程中的數據信息模型，有了這一參照依據，才能對實施信息進行分析對比，判斷出線路的實際工作情況。

4.2.2 基于物聯網技術和主元分析方法的輸電線路在線監測

在實際實施實時監測時，首先要做的就是將感知層所得到的實時信息進行采集，將該信息傳遞至匯聚控制器中，其次，網絡層將對感知層所到的實時信息進行準確無誤的傳遞，到達電力內網，最終應用層將網絡層的信息應用到實際正常過程中，經過該模型的對比計算，比較該過程中的變量信息是否符合設定范圍，如果該過程中變量符合預設規定范圍則線路良好，若出現參數的不準確，則通過該數據查找到出現故障的線路，進而對故障進行調控處理。

5 物聯網技術在輸變電線路在線監測系統未來發展及完善

隨著當前互聯網時代的到來和物聯網技術的不斷發展，不斷推動著物聯網技術在輸變電線路在線監測系統的推廣和不斷完善，其應用也越來越廣泛，應用也逐漸趨于成熟。但是，時代在變化，在線監測要求也不斷提高，尤其是智能電網的引進和使用，能加要求電網在輸電過程中要加強監測，所以要進一步完善和拓展進行物聯網技術在輸變電線路在線監測系統的應用。

（1）隨著輸電線路在線監測系統智能化發展要求的不斷提高，要積極拓展RFID、GSP及狀態傳感器等技術的引進和功能使用，逐漸建立和完善輸變電設備智能監測模型，并在此基礎上加強全景狀態信息模型的研究。（2）在大數據到來的信息化時代，輸電線路的在線監測系統對數據存儲、處理、分析以及信息的交互的需求也日益提升，所以需要根據輸電線路的要求進行一體化智能監測系統的研究，使其具備一定的自治協同能力。（3）從上述分析可以看出，全站設備狀態信息通信技術已經成為輸電線路在線監測系統建設的基礎，所以基于IEC標準的物聯網在線監測通信技術和信息集成技術應該加強研發，并對有線/無線通信接口進行進一步的統一。（4）互聯網技術的發展也進一步推動了在線監測系統硬件的發展，目前的主要電力傳感器采用的是光纖傳感，所以目前對于傳感器的研究方向應該加強電力專用傳感器的研發。（5）在輸變電的設別狀態監測過程匯中，還需要根據系統要求加強監測設備的可靠供電問題監測，保證監測信息的可靠性。（6）此外，根據目前的可視化系統的發展，應該積極引進三維立體全景全息可視化系統等先進技術，開發綜合信息可視化展示平臺，使得監測系統工作能夠可視化、直觀化。（7）要實現信息的互通和大數據系統的建設，應該積極引進“云”技術，優化基于物聯網技術的輸電線路在線監測系統的數據模塊和存儲模塊，該技術的引進和應用也將推動在線監測系統的全壽命周期管理。