物聯網技術在變電站在線監測中的應用研究

翟晨宇 張光耀 劉興萬 陳文學 薛飛揚

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。對物聯網技術在變電站中設備狀態的在線監測、資產全生命周期管理、安全工器具管理等方面的應用已有不少研究，但在設備編碼、數據格式等方面還沒有一個統一的標準，形成了數據孤島，不利于數據共享。本文針對站多人少、狀態檢修程度不高、數據孤立等現實存在的問題，充分發揮物聯網技術的優勢，提出了物聯網技術在變電站應用的四層架構體系，并對其在設備狀態監測、巡檢管理等方面的實現方法進行研究。

關鍵詞：物聯網技術;變電站;在線監測;設備狀態

1物聯網體系構建

傳統物聯網體系一共分為三層：感知層、網絡層以及應用層。感知層所起到的作用是接收距離范圍內的網絡信息，利用短距離無線通信網絡連接通信設備，從而使感知層能夠接收網絡系統在運行過程中所傳遞的各種信息。網絡層的主要功能是傳輸網絡數據信息，確保各種信息的有效傳遞。應用層主要包括智能手機、計算機、平板電腦，其主要作用是使用戶與計算機兩者之間在應用層上能夠實現交互，確保操作的合理性。

借鑒物聯網技術的三層架構體系以及智能變電站三層兩網的架構體系，為解決通信接口的異構性問題，滿足數據共享的需要，形成了物聯網技術在變電站在線監測應用中的四層架構體系。該四層架構體系從下往上依次為感知層、裝置層、數據層、應用層。其體系結構如圖1所示。

圖1變電站在線監測架構體系

2物聯網技術輸電設備在線監測中的應用

通過對物聯網技術的應用，能夠提高對變電設備、輸電線路的感知能力，在具體應用過程中，合理的信息通信網絡相結合，從而實現數據傳輸聯合處理等多項功能，使電網的智能化水平能夠得到進一步提高。

圖2狀態監測系統圖

2.1變電站設備狀態檢測

目前，電力設備的維護通常是使用定期預試和檢修的方法，在一定程度上能夠解決設備的部分缺陷，但這種定期預試和檢修方式不能反映運行中設備的各種狀態，無法提前預知突發性故障。目前，電力系統的規模越來越大，人們對電力的要求也越來越高，原有的檢修方法已不適應未來的需求。為了適應未來的需要，應實現電力設備從“到期必修”向“應修必修”轉變。要實現這種方式的轉變就要利用先進的物聯網技術以及故障診斷技術，對變壓器、母線、電容器、避雷器等電力設備進行在線狀態監測，實現設備的突發性故障預告，從而達到“應修必修”的目的。

2.2變電站巡檢管理

目前大多數變電站的巡檢基本還采用以手工筆錄為主的巡檢模式，這種巡檢方式主要存在以下缺點：

（1）手工記錄容易出錯，而且沒有照片等更能反映設備詳細缺陷信息的佐證材料;（2）不易于記錄的查找，阻礙了信息與相關負責人或其他檢修人員的及時共享;（3）缺乏有效的監督，存在監督方面的漏洞，容易出現由于主觀或者客觀原因而造成的漏檢或沒有按時進行巡檢等問題。

鑒于目前大多數變電站仍采用人工巡檢的模式，且難以實現從人工巡檢到無人巡檢的轉變，因此有必要研究從人工到無人巡檢的過渡過程。在設備上裝有RFID標簽與手持終端部分。通過手持終端可以即時查看相應設備的信息，同時利用RFID的通信距離能夠確保巡檢人員到一定范圍進行巡檢。首先進行登記，領取巡檢任務和手持終端;然后開展巡檢業務，巡檢過程使用手持終端進行記錄拍照等，記錄會即時上傳到巡檢管理后臺;最后巡檢結束歸還手持終端，并確認巡檢結束。在巡檢過程中手持終端會提示下一個巡檢地點和項目，指定路線上如果存在漏檢，則會告警提示。

3變電站設備狀態在線監測應用物聯網技術的關鍵問題

物聯網技術在目前在我國的應用還處于發展階段，具體應用中還需要面臨許多問題有待解決。為了加快物聯技術與變電站在線監測的融合，需要對以下問題進行研究與解決。

3.1物聯網與在線監測技術的提高

無線網絡傳感器在具體應用過程中會存在物聯網節點、供能渠道遭受干擾等多項問題，同時存在知識產權體系不完善，技術落后等情況，這些問題都對物聯網技術的進一步發展產生了制約。與此同時，我國針對變電站在線監測技術也有待提高，如果通過有效的方式減少在線監測設備的故障率、缺陷率等內容都是在日后發展過程中需要解決的問題。

3.2數據流的安全性

監測系統中，傳感結點容易遭到破壞;無線通信在具體應用過程中，數據容易被篡改、非授權范圍，通訊方式的交互、多樣使網絡信息傳輸的安全性變得尤為重要。電力行業是基礎行業，因此通過合理的措施維護電網運行的安全性是現代化建設的基礎。

3.3構建標準化體系

目前，物聯網應用并沒有形成一個標準體系，這是制約我國物聯網技術發展的根本原因，在線監測設備廠家的能力和規模各不相同，規模和技術標注也都存在較大區別，這對在線監測技術的應用和規范會都產生不同程度的影響。在此背景下，國家應當對物聯網在傳感、傳輸、應用層面上所使用的技術標準進行統一，從而構成有效的物聯網管理機制。最終做好在線監測遠近規劃，同時需要在運行維護、質量監督等多個方面出臺相應的規范，使在線監測設備廠家確保服務質量和設備質量都能夠達到標準要求。

3.4提高技術人員的綜合素質

就目前情況來看，從事在線監測技術的一線人員對在線監測技術和物聯網技術的認識都存在一定的不足，在思想、專業技能等方面，離融合物聯網技術的輸變電在線監測精細化管理上還存在一定的差距。因此，各個公司應當對在線檢監測相關人員進行統一培訓，提高工作人員的整體素質。

4結束語

隨著電網智能化的不斷發展，輸變電設備的性能越來越重要。因此為了確保電網運行的安全性與可靠性，可以利用物聯網技術對變電站設備狀態進行監測。在應用中，需要充分了解物聯網技術，依據變電站設備監測所要的靈活性，確保監測數據的準確性，從而進一步提高電網運行質量。

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