物聯網技術在輸變電設備狀態監測中的應用

沈慶胤

摘要：電網規模的不斷擴大，加強了人們對電網規模的研究，并且在此基礎上構建了網絡信息傳輸平臺，從而提高電網運行的智能化，充分發揮了網絡能夠快速運行的特點，掌握網絡運行過程中的全部信息，特別是實時監測輸變電設備的運行狀態，從而達到遠程控制的最終目的。本文主要分析探討了物聯網技術在輸變電設備狀態監測中的應用情況，以供參閱。

關鍵詞：物聯網技術；輸變電設備；狀態監測；應用

輸變電設備在線監測系統通過傳感器技術、廣域通信技術和信息處理技術實現對輸變電設備運行狀態的實時感知、監視預警、分析診斷和評估預測，其建設和推廣工作對提升電網智能化水平、實現輸變電設備狀態運行管理具有積極而深遠的意義。

1物聯網技術的簡介及構建

基于物聯網的物聯網技術是為載體實現虛擬空間信息共享的技術。通過網絡協議相關的虛擬空間實現運營的。隨著互聯網技術的發展，移動互聯網的出現為高端技術的產生和發展提供了平臺，包括跟蹤GRS的函數技術，紅外定位技術和定位功能等等。物聯網系統包括感知層、網絡層和應用層三層結構。感知層的功能是接受范圍內的網絡信息，網絡結構的連接，通信設備是使用短距離無線通信網絡連接，使感知層可以有效地接受各種網絡信息系統操作和控制的傳播信息，并將信息傳輸到指定的設備。在物聯網系統中，網絡層主要是為各種各樣的信息開發網絡數據傳輸的功能。物聯網系統應用程序層包括電腦、智能手機和平板電腦等，使計算機在應用程序層和用戶名之間交換。

2基于物聯網的輸變電設備狀態監控架構

輸變電設備是電力系統的中樞，隨著技術的發展，其越來越呈現出種類雜、數量大的特點，由此導致設備運行信息難掌控、檢修計劃難安排等問題。為了真正推進狀態檢修、科學減小設備運行風險，將物聯網技術引入至輸變電設備的狀態監測是非常必要的。但因輸變電設備的交織耦合特點，其物聯網建設將著重解決物理層面和信息層面的強關聯性以及高混雜性等問題。為此需研究輸變電設備的信息模型、網絡架構、感知體系、通訊模型與接口規范、網絡與信息安全等內容。而以上內容需由一個總體架構來統領。筆者根據國際上對物聯網體系架構的研究成果，結合輸變電設備全壽命周期管理的要求，提出具有通用性、起支撐規范作用的體系架構，該架構由智能感知層、數據通信層、信息整合層、智能應用層構成。1）智能感知層。電力傳輸和轉換設備系統的物聯網智能感知層是基于物聯網為載體，傳感裝置的應用包括智能傳感器、GPS全球定位系統（GPS）、紅外傳感器、EPC標簽等等。電力傳輸和轉換設備運行狀態數據生成的智能感知，并收集資產信息。感知層收集到的信息，包括電力傳輸和轉換的傳感器網絡設備狀態，信息采集、信息操作及信息網格操作，為輸電線路和設備安裝的信息收集提供包括氣象信息、自然災害預警等信息。2）數據通信層。該層負責給解析數據提供傳輸通道，需具備異構網絡接入支持、移動性支持等能力。根據信息上傳過程，數據通信層應為“傳感器網絡層+變電站層+供電公司層”結構。其中：①傳感器網絡層為各類傳感器、電子標簽與智能終端之間建立連接通道，主要由光纖、寬帶電力線載波等組成。②變電站層是基于IP分配的可擴展網，其負責將智能終端初步處理后的數據通過串口通信、LonWorks、CAN或光纖上傳至變電站計算機監控系統。③供電公司層也是基于IP分配的可擴展網，其負責將各變電站信息匯集至輸變電設備全景信息平臺并提供縱向交互，一般需要光纖組網。3）信息整合層。即輸變電設備全景信息集成平臺，應采用面向服務架構SOA及企業級服務總線來組建。該層通過對多源異構數據的特征提取和關聯挖掘，實現海量數據的縱向整合與橫向集成。4）智能應用層。基于物聯網的輸變電設備狀態監控不但要能獲取足夠的有效信息，還應契合狀態評估、風險評估、預測預警等智能化需求。

3應用物聯網技術解決輸變電設備狀態監測中存在的問題

物聯網技術是以無線傳感網絡技術、射頻識別RFID技術等作為物體智能識別、監測的手段，其無線傳感網絡技術可有效解決有線通信方式的弊端。基于物聯網的RFID射頻識別技術以射頻通信數據通信，并結合無線通信網絡借助GPRS等無線遠程傳輸方式，可實現對輸變電設備的實時同步管理，為輸變電設備狀態監測提供了新的智能化手段。在物聯網的感知層，輸電設備在桿塔、輸電線路上部署傳感器，變電設備在變壓器、GIS設備、容性設備等設備上部署傳感器，利用物聯網的RFID技術、傳感器技術，通過監測數據采集裝置和智能傳感網絡，實時采集輸變電設備的各種狀態信息。其中，傳感器以小型化、無線化為發展方向，以實現感知層輸變電設備的全范圍監測。在物聯網的網絡層，輸變電設備智能監測裝置之間實現信息匯聚和交互后，通過電力專用數據網絡、光纖（OPGW）和無線寬帶網絡等將實時狀態信息傳送至變電站和輸變電設備監測中心；在物聯網的應用層，輸變電設備狀態監測系統平臺及其輔助系統在實現數據的采集、分析及可視化展示外，應加強與SCADA系統等其他應用系統的信息綜合能力，實現數據的多方位綜合分析。物聯網技術在輸變電設備狀態監測中的應用如圖1所示。

4結束語

綜上所述，電網智能化發展，輸變電設備作為電網的基礎設備，要確保其穩定運行，可以運用物聯網技術對輸變電設備狀態進行監測。在具體應用中，要物聯網技術以充分了解，注重根據輸變電設備監測需要而發揮物聯網技術的靈活性，以確保所監測的數據信息準確，以提高電網運行質量。

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（作者單位：天津天源國電電力技術有限公司）