輸配電設備泛在電力物聯網建設思路與發展趨勢

摘要：首先分析了輸電線路物聯網、變電站物聯網、配電物聯網的總體建設思路，然后闡述了輸配電設備泛在電力物聯網的未來發展趨勢，對今后構建電力系統的泛在物聯網運營體系提供了重要的參考依據，對推進輸配電泛在電力物聯網建設與發展進程起了到積極作用。

關鍵詞：泛在電力物聯網;建設思路;發展趨勢

0 引言

為了實現電力系統“三型兩網、世界一流”的戰略目標，近年來，國家加大了泛在電力物聯網的建設力度，明確了輸電線路物聯網、變電站物聯網、配電物聯網的建設思路，利用衛星遙感、智能傳感、數據分析等高科技技術，逐步推進輸配電設備泛在電力物聯網的建設進程。

1 輸配電設備泛在電力物聯網建設思路

1.1 ? ?輸電線路物聯網建設思路

輸電線路空間跨度大、運行環境差，跨越區域的氣候條件具有較大差異，因此，應充分考慮輸電線路廣域、海量監測小數據以及長時間間隔的特點，構建泛在物聯網。在空中，利用雷達遙感衛星監測輸電線路的山火、通道異物以及桿塔;在地面，將導線溫度監測裝置、分布式故障定位裝置等作為邊緣計算設備，借助于LoRa等微功率無線通信方式收集數據信號，進而通過邊緣計算設備回傳海量小數據，以有效解決山區輸電信號弱的問題。

輸電線路物聯網的高級應用包括故障/缺陷事前預警模塊、事中快速處理和事后準確評估模塊。其中，事前預警模塊能夠及時發現傳輸通道內的違章建筑、各種異物以及超高樹木等，并發出預警信號，為故障排除贏取大量時間。極端工況沙盤推演功能可以對線路的實時運行工況進行推演，以確定輸電線路的薄弱環節，然后通過加固舉措，提高輸電線路的故障風險防御能力[1]。

泛在電力物聯網總體框架如圖1所示。

1.2 ? ?變電站物聯網建設思路

由于變電設備中的變壓器、氣體絕緣金屬封閉開關、刀閘等設備同時運轉，內部物理空間相對較為復雜，因此，構建泛在電力物聯網時，首先應當利用多點同步監測功能實現初步定位，同時通過本地的變電設備測量表征參量以及設備衰減速度較快的參量。

在變電站物聯網中，站域級邊緣計算設備融合了變電站環境、運行狀態、電氣參量等信息，具有深度感知、風險預警及預警信息推送功能，其中站域級集成感知陣列具有傳感視頻、紅外、聲音、氣味的功能屬性，因此，無需接觸變電站設備，就能夠利用全球定位系統采集樣本。

變電站物聯網的高級應用包括故障智能診斷系統、作業人員安全管控系統以及主輔設備聯動系統，智能診斷就是借助于人工智能技術，測量和確定變電站設備的故障類型與故障位置，進而降低變電站發生故障的概率。作業人員安全管控系統利用視頻監控，監督作業人員的個人操作行為，當作業人員違規操作規范時，系統將第一時間發出報警信號，提醒作業人員遵守操作規范，能夠有效降低事故率。而主輔設備聯動系統主要針對變電設備過熱、水浸、失火等異常工作狀況，隨時啟動風機、空調、水泵等輔助設備，使變電設備能夠正常運轉。

變電站物聯網建設架構如圖2所示。

1.3 ? ?配電物聯網建設思路

配電設備是整個電力系統中的關鍵設備，一旦配電設備發生故障，將發生區域性停電事件，據調查數據表明，有96%以上的停電事件是由配電設備故障引起的。因此，在構建配電物聯網時，應全面考慮配電網絡的復雜性與多變性。尤其在選擇邊緣計算設備與電力設備的云后臺通信方式時，應當符合地域性特點，在城市區域應當選擇無線網絡、光纖網絡、5G網絡，在偏遠山區可以選擇電力系統的專業NB-IoT通信方式。

配電物聯網的高級應用包括故障預警、故障處理以及用戶服務三大模塊。故障預警模塊能夠準確定位配電設備的故障位置，并及時發出故障預警信號。故障處理模塊能夠自動辨識停電臺區的數據信息，并輔助故障指示裝置定位故障位置。而用戶服務模塊能夠結合不同時段的線損變化，精準識別出漏電與竊電等異常工況，并對用戶的電力能源質量進行跟蹤監測，以確保用戶能夠正常使用電力能源[2]。

配電物聯網建設架構如圖3所示。

2 輸配電設備泛在電力物聯網未來發展趨勢

從泛在電力物聯網的技術層面看，未來一段時期內，它將有效帶動取能、傳感、數據應用等技術的同步發展。其中，取能技術能夠滿足電力系統的低功耗要求，使系統級芯片系統向著節能降耗方向發展。新型的傳感技術將大幅提高電力裝置的安全可靠性，成為泛在電力物聯網感知技術大規模應用的突破口。數據應用技術則朝著安全及智能化分析方向發展，安全防控模塊也將涵蓋身份認證、分類授權、預警信息自動分發等功能，進而為電力系統的安全運行保駕護航。

3 結語

綜上所述，構建泛在電力物聯網框架是新時代、新背景下電力行業實現轉型升級的一項重要舉措，向著實現萬物互聯的美好愿景邁出了關鍵一步。隨著泛在電力物聯網建設思路的日漸純熟，將無法撼動電力能源企業在市場競爭中的主導地位，與發達國家之間的差距也將逐步縮減。

[參考文獻]

[1] 周峰.探究泛在電力物聯網關鍵技術[J].城鎮建設，2019（12）：268.

[2] 楊懷琴.泛在電力物聯網時代物聯網技術在電力系統中的應用[J].科技創新與應用，2019（29）：169-170.

收稿日期：2020-01-07

作者簡介：梁天宇（1991—），女，山西呂梁人，助理工程師，研究方向：電氣工程。