芻議物聯網技術在現代變電運維工作中的應用

楊坡 吳興全

【摘要】將物聯網技術應用與現代變電運維工作中，主要難度體現在組網方式、編程語言以及抗電磁環境干擾等問題中，只要解決這些問題，便可以實現物聯網技術在電力系統中的順利應用，并且發揮重要的作用，促進電力系統運行效率提升，使得各項信息數據得到有效的控制與利用，并且能夠促進用電環節的采集質量以及處理能力大大提高，是現代電力企業發展與改進的重要方向。

【關鍵詞】物聯網技術;變電運維;工作;應用

一、物聯網的基本概念

智能電網主要由輸電、變電組成，應用到智能電網的物聯網技術，明顯能提高設備整體管理水平，降低設備檢修狀態下存在的風險，使設備在線監測效率得以保證，也為科學管理設備打下了堅實的基礎。本文中的輸變電設備物聯網管理，主要是講把輸變電設備智能化作為基礎，依靠射頻識別技術、多媒體、智能傳感媒介等智能型設備，按照規定的電力系統協議，依托信息化手段，對資產、電網運行情況和輸變電設備的運行狀態進行動態控制與全壽命周期管理的過程。輸變電物聯網技術在功能定位上是立足于網絡技術，依靠物聯網的定位、識別、感知等領先功能，來檢測輸變電設備。總而言之，輸變電設備物聯網技術在運維優化、分析設計等方面具有很大優勢，而且根據很多地方的實踐經驗來看，在管理輸變電設備的過程中，解決多層次信息統一規范、分層分布設置物聯網技術的問題刻不容緩。

二、變電運維工作中的應用

2.1電網自動化

電網自動化的各種應用系統既相互獨立，又相互聯系。每個應用系統都獨立地承擔電網自動化系統某個方面的應用功能，但它們通常又需要共享電網的數據資源。隨著網絡技術的發展和在電網自動化中的應用，網絡安全防護又成為了電網自動化系統不可回避的問題。這些問題表現在系統結構上，電網自動化系統既需要考慮數據資源的共享問題，又需要考慮網絡安全的問題。在網絡安全方面，國家電力調度通信中心已組織專家組和工作組提出了“全國電力二次系統安全防護總體方案”。

2.2提升了輸電變各種設備的連通性

物聯網的使用提升了輸電變各種設備的連通性，因為物聯網可以根據電網中設備運行的實際信息掌握設備的實際工作的狀態，可以用戶更好的掌握生活中停電的具體范圍。同時，物聯網可以根據對輸電變各種設備運行狀態的信息和數據進行實時的采集，采集的數據和歷史相似情況的數據進行分析比較，分析設備實際運行情況。物聯網具有較高的智能化，被應用到各種終端中，在輸電變的建設中，從事電力監測人員可以將物聯網提供的數據和信息發送到指定的移動終端中，這樣方便電力工作者能夠在第一時間掌握設備的實際情況，更好的開展輸電變的管理工作。

2.3設備運行監控

物聯網技術在電力設備管理中的應用最為廣泛的就是設備的運行監控，通過在電力設施周邊布置傳感器，可以實時了解電力設施的運行狀況，如設備運行溫度、儲油設備油位、設備動作情況等信息，這些信息在采集之后統一交由后臺監控人員進行處理，可供判斷電力設施是否處在正常運行的狀態。無人值守變電站的設備運行狀態遠程監控功能極大地提高變電運維工作效率，大部分變電站分布范圍廣，地處偏遠，在雷雨天氣告警信號頻發，遠程監控系統就可以通過分析實時采集的設備數據篩選出有效的信號，以便運維人員合理分配工作。隨著科技進步，實現遠程完成設備精確測溫、設備巡視、設備遠程操作、遠程檢測試驗等，這樣就可以減少人力物力，提高現代變電運維工作智能化。再者可以結合全球定位系統能及時監測電力設備的移動狀況功能，一旦有人惡意偷竊電力設備，后臺控制人員可以及時得知消息，從而實現防盜功能。

2.4新時期變電運維工作的轉變

2014年5月，國家電網公司運檢部下達了《關于變電運維一體化工作指導意見的通知》，此通知明確了今后變電運行人員維護檢修的職責范圍。同時，隨著國家電網“三集五大”的全面推行與落實，以及500kV變電站少人、無人值守變電站（簡稱無人站）的推行，運維人員將會面臨更高的勞動強度、更多的維護項目。新時期變電運維工作的轉變迫切要求建立物聯網傳感器網絡監控體系，以實現協同感知、實時監測、信息采集、故障診斷、輔助作業，使智能化監控管理更進一步。

三、物聯網技術的應用難點

3.1傳感裝置組網方式的選擇難點

物聯網技術在變電站的應用過程中，首先面臨的問題是已經建成的變電站如何再安裝這些傳感器終端。如果場地重新開挖走電纜，或將電纜安裝在電纜溝中，不僅工程量巨大，而且還有可能發生誤碰運行設備的風險。因此在設計傳感器終端時，使用更多的是無線信號模式。經過研發和改進，開發出了一套自己的無線組網模式，即Zigbee模塊與ESP8266Wi-Fi模塊相結合來滿足大容量組網方式，在沒有外網的情況下，通過SIM900A的GPRS流量將數據發出，用藍牙和miniUSB數據線來實現現場裝置的調試檢查和數據下載。

3.2物聯網編程語言的編寫難點

各種傳感器采集到的各種模擬量信號需上傳至物聯網平臺，在傳感器與物聯網平臺接入的過程中，需要特定的語言編碼來實現數據的識別，否則將無法正常讀取。

3.3在變電站電磁干擾環境中的應用難點

3.3.1抗干擾措施

在電子電路設計及制作過程中，一般有3種抗電磁環境干擾措施，接地技術：在低頻電路中，當信號工作頻率低于1MHz時，接地電路形成的對地環流對信號影響較大。在本設計中，測量終端發射信號頻率為2.4GHz，遠遠高于1MHz，所以采用多點接地，可以顯著提高系統的抗干擾能力。屏蔽技術：電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除干擾。因為電磁波在穿過屏蔽體后能量會發生衰減和損耗。印刷電路板抗干擾措施：微控制器將一個門的輸出端通過一段長線引到輸入阻抗相當高的輸入端，反射問題就很嚴重，會引起信號畸變，增加系統噪聲。在可能的條件下，應使印刷板上布線電路之間的連線盡可能短，以減弱因連線引起的干擾。

3.3.2數據傳輸實驗

接收靈敏度是指接收機能夠正確地把有用信號拿出來的最小信號接收功率。無線溫濕度測量終端的通信距離和接收靈敏度是衡量Wi-Fi網絡傳輸質量的重要指標。當標稱的接收靈敏度大于接收端的信號能量時，接收端根據實驗目的將不會接收任何數據，也就是說接收靈敏度是接收端能夠接收信號的最小門限值，條件下，接收設備能接收到的最小平均功率。此處需要說明，誤比特率是在數據通信中，在一定時間內收到的數字信號中發生差錯的比特數與同一時間內所接收到的數字信號的總比特數之比，誤比特率是衡量數據在規定時間內傳輸精確性的指標。傳輸距離在30m內，改進前后的接收靈敏度并沒有太大區別;當傳輸距離增加至100～400m時，接收靈敏度越來越小（左側接收靈敏度為負值，值越小靈敏度越低）。但通信距離相同時，改進后的接收靈敏度要高于改進前的，這是改進電路后得到的明顯效果，說明通過電路改進裝置具有了較強的抗干擾性。

結語

輸變電設備物聯網主要包括輸全景信息模型及變電設備體系架構、通信模型與接口體系構架、集成平臺、全壽命周期管理系統及其一體化智能監測裝置等一系列技術。輸變電設備物聯網以后的建設實施將實現輸變電設備的監測體系、信息體系、管理體系和評估體系的規范與統一，是我國智能電網建中很重要的一部分。輸變電設備物聯網還包括智能決策系統、智能診斷與監測設備以及相關物聯網產品，其擁有非常廣闊的市場前景。

參考文獻

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