輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術研究

朱建明

（云南機場集團有限責任公司，云南 昆明 650000）

1 物聯(lián)網(wǎng)和輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)最早指的是利用GPS、RFID 和激光掃描等傳感設備使物體與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來，并進行信息的交換，以及對物體的智能化識別和監(jiān)控、跟蹤與管理。

輸變電是智能電網(wǎng)的重要組成，將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到智能電網(wǎng)中是為了提高電力設備的運行效率與質量，是為了保證設備的在線監(jiān)測效率并降低設備檢修的風險性，同時也是為了電力設備的科學管理奠定基礎。物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術在輸變電設備中的應用，是以智能網(wǎng)為基礎，通過智能傳感技術、射頻識別技術和多媒體等技術設備，按照電力系統(tǒng)相關協(xié)議約定，以信息技術為手段基礎，實現(xiàn)對輸變電設備運行狀態(tài)、整個智能網(wǎng)運行情況的監(jiān)測、壽命周期監(jiān)管和動態(tài)控制。利用輸變電物聯(lián)網(wǎng)技術，是通過物聯(lián)網(wǎng)感知、識別和定位等技術來實現(xiàn)對輸變電設備的全面檢測。

2 物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術

物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術的功能是用來信息的傳輸、信息的交換，以及用來感知物體和進行智能化的處理。主要關鍵技術包括信息傳輸和組網(wǎng)技術、信息感知技術和嵌入式技術、信息安全技術等。其中信息傳輸和組網(wǎng)技術中比較常用的技術是射頻識別技術，即FRID 技術，該技術是一種通信技術，其工作原理是利用無線電訊號感知物體目標并進行數(shù)據(jù)收集和記錄。該技術系統(tǒng)由應答器、閱讀器與應用軟件構成，閱讀器可檢測信號，然后將信號以相應頻率發(fā)射出去，應用軟件的功能是接收閱讀器發(fā)出的信息信號并進行信息的處理。信息感知技術是一種識別技術，包括二維碼識別和條形碼識別等技術，在物聯(lián)網(wǎng)信息感知體系中，無線傳感網(wǎng)絡技術是最基礎也是最常見的。無線技術將所有的電子設備接入局域網(wǎng)，可支持電子設備無線上網(wǎng)并進行網(wǎng)絡信息的傳輸，將該技術應用到輸變電設備中，可借助傳感器進行信息搜集、信息交換和傳輸。無線技術是物聯(lián)網(wǎng)技術的核心，也在輸變電設備領域發(fā)揮著重要的作用。

3 電力系統(tǒng)在實際建設中應用物聯(lián)網(wǎng)的層次分析

3.1 提高電力設備智能使用程度

互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和在各領域應用的基礎，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎進行適當?shù)难由欤⒉扇∠冗M的科學技術，以技術為支撐將互聯(lián)網(wǎng)和物體連接起來實現(xiàn)信息收集、交換等功能。物聯(lián)網(wǎng)的信息化程度很高，可數(shù)字化處理信號，在電力系統(tǒng)輸變電設備中的應用可有效提高設備的智能化應用程度，優(yōu)化結構主要層次，并實現(xiàn)信息轉化形式與質量的優(yōu)化，提高設備的智能化使用程度。

3.2 在感知層提高設備的智能化

在感知層，應用物聯(lián)網(wǎng)技術可通過相關傳感設備與二維碼識別技術等，對各種輸變電設備的參數(shù)進行整理，并傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)體系。在感知層電力系統(tǒng)智能化建設時，在傳感設備的基礎上實現(xiàn)虛擬互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)實物體的連接，并利用互聯(lián)網(wǎng)進行有效控制。

3.3 在應用層提高設備的智能化

在電力系統(tǒng)智能化建設中，通過智能化電力系統(tǒng)與信息技術的高效整合來提高電力系統(tǒng)的智能化程度，而物聯(lián)網(wǎng)的作用是以實際電力系統(tǒng)建設需求為導向，為電網(wǎng)智能化建設提出科學有效的意見。

3.4 在網(wǎng)絡層提高設備的智能化

在網(wǎng)絡層關于物聯(lián)網(wǎng)的應用，主要是通過接入網(wǎng)建設與核心網(wǎng)絡的發(fā)展來提高不同層次信息轉化的程度。即在發(fā)展自身功能的基礎上來提高網(wǎng)絡與應用層之間信息轉化的程度，最終提高整體電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展程度。

4 輸變電物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術的具體應用思路

為充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術的作用，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)輸變電設備的有效監(jiān)測與管理，從而為輸變電設備的正常運行提供可靠參考。在應用物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術的過程中必須要和電力系統(tǒng)智能化建設實際聯(lián)系起來，構建可自我監(jiān)測管理的輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)智能化模型，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸，同時還必須保證信息的集成與有效融合。這樣做的目的是希望通過模型的構建實現(xiàn)輸變電設備全景信息規(guī)范化的集成和分析處理。此外，為保證能夠發(fā)揮輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)技術實際應用效果，可根據(jù)實際情況分析換流站、輸電線路和變電站之間的關系，然后將交互技術應用到實際監(jiān)測管理中。還能通過通信模型間的對接，使通信架構更加完整，保證輸變電設備物聯(lián)網(wǎng)的傳輸質量與效率。

5 物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術在輸變電設備中的應用

5.1 輸變電設備在線監(jiān)測

設備狀態(tài)檢修是智能變電站建設需要實現(xiàn)的目標之一，隨著國家于2008 年頒布了首先在輸電設備狀態(tài)在線監(jiān)測方面的應用，指的是將傳感器和桿塔、輸電線路以及重要設備等連接起來實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的采集。通過多種類型傳感器的綜合信息評估得到監(jiān)測結果，在具體應用中主要是以4G為主要鏈路，可實現(xiàn)更好的信息傳輸。在監(jiān)測系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集、存儲和分析是主體，但是關于深層次的數(shù)據(jù)挖掘以及可視化的展示目前還有待進一步的開發(fā)研究。此外，通過上述物聯(lián)網(wǎng)的層次分析了解到，感知層便是過程層，應用層便是控制層。所以智能的變電站是智能電網(wǎng)中的典型設備，利用物聯(lián)網(wǎng)技術對其進行監(jiān)測工作原理基本和對輸電設備的監(jiān)測一樣，但是因為監(jiān)測對象的變化所以采用的監(jiān)測方法也將有所不同。油中溶解氣體、局部性放電在線監(jiān)測是對關鍵狀態(tài)的監(jiān)測，比如電流互感器和電容式電容互感器的監(jiān)測對象為電容量和介質損耗，但是還需要監(jiān)測頻率波動和相關溫濕度的可靠穩(wěn)定性，可通過避雷器阻性電流分量以及功率損失等來實現(xiàn)在線監(jiān)測。

5.2 輸變電設備綜合評估

綜合評估方法是對輸變電設備的故障進行判斷、預測并提出檢修意見。在應用物聯(lián)網(wǎng)技術以后，輸變電生評估系統(tǒng)的應用效果大大提升，不僅減少了外界因素的干擾而且評估模型變得簡單化，通過改進創(chuàng)新以后可基于全景信息的輸變電設備進行綜合評估，主要涉及輸變電設備的故障診斷、事故預警、狀態(tài)評估、故障處理、狀態(tài)維修和資產(chǎn)管理等。

5.3 輸變電設備全壽命周期管理

因為輸變電設備在電網(wǎng)運行時具有十分突出的地位，為此必須要保證輸變電設備的安全與質量，而利用物聯(lián)網(wǎng)技術進行全壽命周期的管理可實現(xiàn)以最低成本獲得最大的經(jīng)濟效益。但是出于對輸變電設備維護成本和運行成本的考慮，往往只從建設和采購成本上去分析，評估體系不夠完善使無法有效完成對輸變電設備的全生命周期管理。在智能電網(wǎng)的建設中，采用物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，比如信息感知技術，可通過傳感器實現(xiàn)對輸變電設備的全部運行狀況的監(jiān)測，評估輸變電設備的壽命從而實現(xiàn)以較低成本獲得最佳運行效果的目標。

6 結語

綜上所述，本文對物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術及其在輸變電設備中的應用進行了系統(tǒng)的分析，指出在電力系統(tǒng)智能化建設中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術對輸變電設備的在線狀態(tài)監(jiān)測、綜合評估和全壽命周期管理，可提高輸變電設備的質量和智能化。因為物聯(lián)網(wǎng)技術越來越突出的優(yōu)越性，將其應用到電力系統(tǒng)智能化建設中，可提高智能網(wǎng)建設管理的水平。而在輸變電設備中的應用可進一步提高設備的智能化程度，提高電力運輸?shù)姆€(wěn)定和輸變電設備的連通性，使輸變電取得更理想的效果。