基于泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探究

吳小虎

【摘? 要】本文將結(jié)合工作實(shí)際研究基于泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以泛在物聯(lián)的理念分析當(dāng)前輸電線路運(yùn)維數(shù)據(jù)需求的融合。分析其系統(tǒng)構(gòu)成和具體應(yīng)用，特別運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，更好的支撐輸電線路的運(yùn)維效率提升。

【關(guān)鍵詞】泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);輸電線路;在線監(jiān)測(cè);

1泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

1.1電力泛在物聯(lián)網(wǎng)概念

電力行業(yè)對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)”的理解是：物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、人員及所在環(huán)境識(shí)別、感知、互聯(lián)與控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)各種信息傳感設(shè)備與通信信息資源的（互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)甚至電力通信專網(wǎng)）結(jié)合，從而形成具有自我標(biāo)識(shí)、感知和智能處理的物理實(shí)體。實(shí)體之間的協(xié)同和互動(dòng)，使得有關(guān)物體相互感知和反饋控制，形成一個(gè)更加智能的電力生產(chǎn)、生活體系。從而衍生出泛在智能電網(wǎng)——基于通信技術(shù)的全業(yè)務(wù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)-泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念。結(jié)合國(guó)網(wǎng)公司提出的推動(dòng)電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)深度融合，著力構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)。建設(shè)運(yùn)營(yíng)好以各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)“物聯(lián)網(wǎng)”。

1.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特征

1、可感知性

可感知性指的是物聯(lián)網(wǎng)能夠搜集物體上的信息，也就是通過(guò)射頻識(shí)別等方式進(jìn)而感知物體，采集信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的認(rèn)識(shí)。物聯(lián)網(wǎng)的引進(jìn)和使用很好的體現(xiàn)了可知性的特征，能夠更好的采集信息和感知物體。

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(wǎng)絡(luò)中，就能實(shí)現(xiàn)信息的交互、信息的識(shí)別和互通。

3、智能化

智能化是物聯(lián)網(wǎng)所具有的較為高端獨(dú)特的特點(diǎn)，通過(guò)使用各類先進(jìn)智能設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)就能解析出很多相關(guān)信息，這在一定程度上減少了信息處理的時(shí)間，進(jìn)而提高了設(shè)備的智能化水平。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸電線路中應(yīng)用的必要性

在過(guò)去的十年內(nèi)，我國(guó)各地區(qū)發(fā)生過(guò)多起電網(wǎng)大面積斷電事件，比如，2008年、2011年、2012年南方地區(qū)電網(wǎng)的主要干線發(fā)生的嚴(yán)重的大面積冰雪覆蓋事件，這使得電網(wǎng)大面積坍塌，這一事件給當(dāng)時(shí)的人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的困擾和危害。為保障輸電線路的正常使用運(yùn)行，這就需要人們充分掌握電路在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障并且及時(shí)掌握線路的實(shí)時(shí)狀況，因此建立起一套完善的電路監(jiān)控系統(tǒng)是十分重要的，至今為止，我國(guó)已經(jīng)深入探究的在線監(jiān)測(cè)電路系統(tǒng)有：覆蓋冰雪實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、防盜實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)等。所以，為了極大的減少電網(wǎng)事故的出現(xiàn)，解決由于惡劣環(huán)境導(dǎo)致的大面積電網(wǎng)停電問(wèn)題，技術(shù)是其最重要的支撐，在輸電過(guò)程中，輸電線路的運(yùn)行質(zhì)量是最重要的一項(xiàng)，實(shí)時(shí)的監(jiān)控輸電線路的情況更是其重中之重。

3基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

3.1感知層

感知層是指在實(shí)際搜集電網(wǎng)信息過(guò)程中用以感知搜集實(shí)時(shí)信息的一個(gè)重要部分，通過(guò)特定的信息模塊把所采集到的信息傳輸?shù)絽R聚控制器、采集地線等設(shè)備上，同時(shí)再把監(jiān)測(cè)所得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到匯聚控制器中。在輸電線路桿塔及導(dǎo)線上作為感知層有針對(duì)性安裝眾多傳感設(shè)備，涵蓋導(dǎo)、地線、絕緣子、桿塔上的實(shí)施監(jiān)測(cè)傳感器，通過(guò)使用無(wú)線通信接口和匯聚控制設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)互通、智能傳感器部件通過(guò)使用一致的信息實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)測(cè)、信息采集，把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽R聚控制器中，通過(guò)GPRS/GSM/CDMA等信息處理系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

傳至電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是把傳感器所感知到的數(shù)據(jù)傳遞到電力系統(tǒng)中，使用一定的通信設(shè)備把所搜集到的實(shí)時(shí)信息準(zhǔn)確無(wú)誤的傳輸?shù)诫娏?nèi)網(wǎng)中，以提供給各項(xiàng)設(shè)備調(diào)度使用，輸電線路網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)有得天獨(dú)厚優(yōu)勢(shì)，利用OPGW光纜把不同的信息使用統(tǒng)一的信息傳遞規(guī)約把感知到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸送至輸電網(wǎng)后臺(tái)中心進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理，通過(guò)對(duì)信息進(jìn)行集中處理。采集的信息包含輸電線路可視化圖片信息，輸電線路導(dǎo)線應(yīng)力信息、輸電線路桿塔傾斜信息、絕緣子磁場(chǎng)強(qiáng)度信息等。通過(guò)對(duì)加工再處理的信息得出相應(yīng)輸電運(yùn)行狀態(tài)診斷結(jié)果，傳遞應(yīng)用層，支撐運(yùn)維。

3.3應(yīng)用層

應(yīng)用層的最重要的功能是把來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的信息進(jìn)行預(yù)加工，統(tǒng)一編碼存儲(chǔ)，最后針對(duì)這些信息判斷線路中是否存在故障。輸電線路泛在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層是智能決策中心，得到的數(shù)據(jù)應(yīng)用至正常運(yùn)行的線路中，通過(guò)對(duì)所存在變量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)對(duì)比正常運(yùn)行時(shí)的變量數(shù)值，通過(guò)對(duì)比推測(cè)實(shí)際運(yùn)行的線路是否存在問(wèn)題，保證在第一時(shí)間監(jiān)測(cè)到線路存在的問(wèn)題，為之后的故障維修提供重要信息。同時(shí)可周期性開(kāi)展線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)，為輸電線路大修技改等提供數(shù)據(jù)支撐。

4基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用分析

4.1系統(tǒng)任務(wù)

4.1.1感知層的任務(wù)

針對(duì)輸電線路塔線體系，在實(shí)際搜集輸電網(wǎng)信息時(shí)，該數(shù)據(jù)均按照統(tǒng)一的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)傳遞至匯聚控制器中，這是感知層的主要任務(wù)，感知層在搜集信息時(shí)通過(guò)對(duì)地線、導(dǎo)線、絕緣子和桿上的信息監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備中的變量值進(jìn)行監(jiān)控的作用。這些變量測(cè)量值是輸電線路狀態(tài)的實(shí)時(shí)反映。

4.1.2網(wǎng)絡(luò)層的可靠性

網(wǎng)絡(luò)層是把來(lái)自于感知層的的實(shí)時(shí)信息準(zhǔn)確無(wú)誤的傳遞至電網(wǎng)內(nèi)部，為后續(xù)的電力系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全壓力下，網(wǎng)絡(luò)層的可靠依賴電力公司推出的無(wú)線專網(wǎng)以及有線載波通信，OPGW的應(yīng)用率得以更好的提升。

4.2結(jié)果分析

在泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上以及主分元析的電路輸送過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)各線路中的傳感器獲取所需要的數(shù)據(jù)的，導(dǎo)線拉力有較大差異波動(dòng)，可判斷為導(dǎo)線上有異物或者出現(xiàn)舞動(dòng)等。輸電線路高壓測(cè)溫可以反推出線路荷載情況及是否線路下方出現(xiàn)山火等;輸電桿塔的位移感應(yīng)可以判斷桿塔的傾斜角度等。輸電工區(qū)只需要最后通過(guò)主元分析法對(duì)搜集到的信息建模，最終判斷輸電線路是否存在故障，有效的減輕人工運(yùn)維的壓力，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)運(yùn)維。

4.3基于泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和主元分析方法的輸電線路在線監(jiān)測(cè)

在實(shí)際實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，首先要做的就是將感知層所得到的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行采集，將該信息傳遞至匯聚控制器中，其次，網(wǎng)絡(luò)層將對(duì)感知層所到的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的傳遞，到達(dá)電力內(nèi)網(wǎng)，最終應(yīng)用層將網(wǎng)絡(luò)層的信息應(yīng)用到實(shí)際正常過(guò)程中，經(jīng)過(guò)該模型的對(duì)比計(jì)算，比較該過(guò)程中的變量信息是否符合設(shè)定范圍，如果該過(guò)程中變量符合預(yù)設(shè)規(guī)定范圍則線路良好，若出現(xiàn)參數(shù)的不準(zhǔn)確，則通過(guò)該數(shù)據(jù)查找到出現(xiàn)故障的線路，進(jìn)而對(duì)故障進(jìn)行調(diào)控處理。

5物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展及完善

隨著當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，不斷推動(dòng)著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的推廣和不斷完善，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，應(yīng)用也逐漸趨于成熟。但是，時(shí)代在變化，在線監(jiān)測(cè)要求也不斷提高，尤其是智能電網(wǎng)的引進(jìn)和使用，能加要求電網(wǎng)在輸電過(guò)程中要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，所以要進(jìn)一步完善和拓展進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用。

在大數(shù)據(jù)到來(lái)的信息化時(shí)代，輸電線路的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(jù)輸電線路的要求進(jìn)行一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，使其具備一定的自治協(xié)同能力。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)四川省電力公司樂(lè)山供電公司）