基于物聯網的變電站遠程運維平臺設計分析

游金華

摘要：在電網現代化建設過程中，智能變電站廣泛投用，但在電網技術持續革新期間，變電站運維形式相對滯后，很多智能變電站都面臨著運維管理難度大、工作過程復雜、運維人員技術水平參差不齊、運維技術停滯等問題，所以急需革新電網設備運維系統。本文結合變電站遠程運維平臺的需求，基于物聯網設計一種變電站遠程運維平臺，并展開實驗驗證，證明基于物聯網所設計的變電站遠程運維平臺可明顯提升運維效率，具有良好的可行性。

關鍵詞：物聯網;變電站;遠程運維平臺;設計

前言

隨著智能電網的發展，變電站自動化設備的可靠性穩步提高，理論上有助于減少設備的運維工作量;但實際上，由于變電站數量日益增多和自動化設備的類型、數量都迅猛增長，因基建工程、業擴報裝、設備預試、計劃檢修及缺陷處理的運維任務日益繁重，不但給電網的正常運行帶來了安全風險，同時也大大降低了供電可靠率。為此，開展變電站自動化設備運維管理系統研究，提高運維管理水平和運行效率，已成為保證電網安全、提高供電可靠性、完成各項經濟技術指標的重要措施，而對變電站加強運維管理，可有效延長設備使用壽命，同時在變電站運維中引入現代化技術，可進一步提升運維質量和效率，并使變電站運維人員降低維修風險。不過在變電站運維期間，容易受到外界變化因素影響，使變電站運維難度較大。為建立運維一體化的管理模式，維護電網正常運行，提升運維效率，有必要研發一種變電站遠程運維平臺，并聯合應用物聯網技術，為平臺設計提供可靠的技術支持，并使平臺功能更強大。

變電站遠程運維平臺的需求

對變電站進行后期運維，為提升運維效率和質量，降低運維人員的安全風險，需要建立線上運維模式，在此基礎上逐步打造運維一體化工作模式。在變電站運維期間，涉及到的運維工作主要有監測變電站運行數據、及時獲取故障以及自動保護數據、分析運行數據故障、電能質量數據維護以及變電站設備狀態維修等。具體的說，變電站遠程運維平臺主要有以下需求：①維護運維設備狀態數據。平臺設計過程中，要對設備運行狀態進行綜合考量，自動化、全方位的采集運行狀態數據，之后通過分析明確設備運行數據有無異常，由此及早發現會引發設備故障的因素，為后續運維工作提供參考;②監測變電站電能質量。變電站運維期間，要采取有效措施保障變電站電能質量，尤其要對電能質量展開動態、全方位的監測，由此及時分析電能質量涉及到的問題;③對變電站運行過程進行視頻監控。在對變電站進行運行維護期間，要積極利用監控設備對變電站加強可視化管理;④環境預警。以遠程方式對變電站進行運行維護，要考慮環境變化因素的影響，如雷電、大風等天氣都可能影響到變電站絕緣、輸變電等設備運行，所以在設計遠程運維平臺期間要對外界環境變化加強關注[1]。

基于物聯網的變電站遠程運維平臺設計

1、硬件設計

結合變電站遠程運維平臺提出的工作需求，本文基于物聯網設計一種變電站遠程運維平臺。該平臺的硬件架構中主要有三大模塊，分別是主站遠程管理模塊和變電站的遠程故障報警模塊、遠程運維終端管理模塊。其中主站遠程管理模塊的功能是對變電站設備各項運行數據進行管理，并主要體現數據集中管理方面。在設計此模塊期間，主要基于物聯網關的設計，對變電站設備各項運行數據進行動態采集。變電站的遠程故障報警模塊關鍵是獲取設備運行期間產生的故障數據，通過數據分析及時發現故障，以防在出現故障時不能及時發現而影響變電站正常運行。變電站的遠程運維終端管理模塊主要是將設備各項數據包括故障數據等進行處理與存儲，結合相關數據分析設備出現故障的原因，為后續運維工作提供參考。在相關模塊運行中，可動態關注變電站所發生的故障。

（1）主站遠程管理模塊

基于物聯網設計遠程運維平臺，主站遠程管理在該平臺中屬于核心管理模塊，此模塊主要功能是對變電站所有運維數據和相關設備運行中以及維護中所產生的數據加以管理。該模塊設計期間，主要借助物聯網技術在主站遠程管理模塊內搭建核心功能框架。模塊設計環節，具體分為三個層次，分別是運維數據感知層、網絡數據傳輸層和應用層。其中最關鍵的是應用層，在該層級中，主要會集成變電站運維所需各項設備信息，其涵蓋信息處理、通信服務、故障數據解析和調度等服務。設計中將服務器分布于接入端口當中，從而接入移動端運維數據，此模塊可為平臺開發奠定堅實基礎，輸送核心動力。

（2）變電站的遠程故障報警模塊

基于物聯網設計變電站的遠程運維平臺，要重視針對變電站各項設備設立遠程故障報警系統，從而使后期系統運維更加高效。通過該模塊的設計，能讓核心模塊及時接收故障相關信息，同步進行信息反饋，使運維人員及時發現故障，同步采取有效的維護措施，維護變電站正常運行。在設計此模塊期間，首先要設置前置機來接收設備故障數據，在前置機的功能發揮下，及時、動態的抓取設備相關故障數據，同步輸入疑似故障數據。同時，要針對故障數據設計過濾墻，如果所抓取數據不能通過所設計過濾墻，則證明相應數據不屬于故障數據;如果所抓取數據可通過過濾墻，則證明該數據屬于故障數據。通過過濾墻的故障數據會上傳至平臺主管理模塊，模塊接收到故障數據訊息后將馬上下達運維指令，啟動故障維修任務。

（3）遠程運維終端管理模塊

該模塊設計過程中，對變電站各項設備的信息視頻采集、編碼、壓縮等進行了綜合考量。在收集各項變電站信息基礎上，群存儲至終端模塊當中，所涉及到的圖片信息主要利用所設置傳感器、攝像機完成信息采集與獲取工作[2]。

2、軟件設計

基于硬件設計基礎進行軟件設計，在軟件設計環節重點實現故障數據采集功能，并設計運行流程。在采集平臺故障數據期間，首先要明確變電站設備所有數據中運維故障數據所占比重，同步結合相關數據計算故障測度值。設測度值是ci，則：

在采集故障數據基礎上，向平臺終端傳輸相關數據，從而完成運維平臺設計工作。

實驗驗證

1、實驗方法

實驗驗證中，研究對象是占地面積約900m2的某小型變電站，所設計平臺連同智能變電站設備運維平臺、以GSP為基礎的變電站監控系統遠程運維平臺，共同經計算機編程，在該變電站當中應用[3]。試驗周期為一個月，對該變電站所出現故障的耗時以及故障分析精度進行檢測，對比不同平臺實際應用效果。

2、結果分析

結合實驗結果數據，數據模型統一在站端進行配置和維護，區域端導入站端數據模型直接使用，站端模型有變更時，通過模型變更服務通知區域端，區域端通過文件服務獲取最新站端模型文件，實現模型同步更新，保持區域端與站端模型的一致性。在樣本變電站的故障監測中，本文所設計平臺在三個平臺當中設備運維故障數據分析精度是最高的，且精度值一直超過90%，代表本文所設計平臺具有更好的故障數據分析效果，可信度更高。另外在實驗環境相同情況下，本文所設計平臺在分析故障數據中用時最少，并且都在4s以內，證明其具有數據分析速度快的特點。

結束語

本文以物聯網技術為基礎設計變電站遠程運維平臺，通過設計三個硬件模塊，并設計故障數據提取算法，以發揮遠程運維功能。將所設計遠程運維平臺和兩種傳統平臺進行對比，實驗結果證明本文所設計平臺有更突出的性能和更好的應用效果。

參考文獻：

[1]保積秀，張真，閆涵.基于物聯網技術的智能變電站二次運維管理系統[J].電子技術與軟件工程，2020（01）：220-221.

[2]荊哲.基于物聯網實景三維可視化裝置在智能變電運維工作的應用[J].電氣傳動自動化，2018，40（05）：51-52+50.

[3]白雪峰.淺析泛在物聯網在設備運維檢修階段的應用[J].山西電力，2019（04）：46-48.