試論電力系統中電氣設備的在線監測技術

浙江輝博電力設備制造有限公司 徐 彬

1 在線監測技術

1.1 原理

計算機技術以及互聯網等技術的快速發展，為計算機系統在各領域的高質量應用提供了可靠的技術層面支持，使得電力系統監測工作能與計算機系統有機結合在一起，形成智能化監測模式，成就了在線監測技術[1]。在線監測技術的應用可實現對運行設備各項數據信息的全面收集與整理，能夠通過對數據信息各項內容的深層次挖掘與利用對設備運行狀態展開全方面監測，確定設備帶電運行情況，可及時發現設備存在異常，為電力系統正常運行提供支持。計算機系統會通過對數據的收集與整理，將統計結果匯總到總控制系統中，管理人員會通過對數據的運用掌握設備運行全狀態，從而完成相關管理操作。

1.2 優勢

運用在線監測技術不僅能對設備運行狀態展開精準識別，實現對運行情況的實時監測，同時還能按照各項實時數據對設備狀態進行評估，做出針對性設備管控方案，這樣不僅能有效提高監測針對性以及有效性，同時還能有效降低能源消耗問題，減少不必要的浪費，能為電力系統高質量運行提供支持與保障，優勢較為突出。正是鑒于該項技術的應用優勢，對技術具體情況展開研究顯得極為必要。

1.3 無線傳輸技術

該項技術會通過對波長在可見光上光波的運用或通過對電磁波的運用，利用非物理接觸性方式展開通信。按照從小到大順序可分為紅外光、微波以及無線電。按照傳播媒介分類，無線傳播方式主要有紅外線、藍牙以及WiFi等。

紅外技術。其應用可實現點對點工作模式，通訊距離最長為三米，可為115.2kbps通訊速率提供技術保障，最高通信速率可達到4Mbps。技術整體應用相對較為簡單，工作原理復雜難度較低，具有成本低及功耗小等方面的優勢，在打印機、電腦以及手機等移動設備中應用較為廣泛。

藍牙技術。藍牙技術支持點對點或點對多點數據業務與話音短距離傳輸，能夠在2.4GHz頻段上展開傳輸操作。整體通信距離相對較短，一般保持在十米之內。該項技術屬于即時技術，其對于固定基礎設施沒有明確要求，設置與安裝相對較為簡單。該項技術主要應用于高數據量業務以及短距離語音業務，在無線耳機、移動電話以及PDA聯網中應用較為廣泛。

WiFi技術。也被稱為無線高保真技術，與藍牙技術均屬于短距離無線傳輸技術。技術速率相對較高，能夠達到11Mbps，電波覆蓋范圍也相對較大，可達到50米左右。該技術在移動辦公用戶中應用較為廣泛，應用市場前景較為理想，已在民眾日常生活中得到了普及，在設備監測工作中也有著極為突出的表現。

1.4 Zigbee無線通信

為保證電力運行成本能被控制在合理范圍之內，能真正達到高效率、低消耗的目標，電力行業一直在對設備監測系統進行著完善與優化，并加大了對在線監測技術的創新力度。傳統會通過有線布控的方式展開設備監控，但隨著供電范圍的不斷拓展、供電密集程度的不斷提升[2]，民眾對于供電質量提出了更高的要求，傳統監控方式無法滿足設備運行監控需求，無線監測模式開始逐漸成為主流趨勢。無線監測具有精準度高以及設備添加工序簡單等方面的優勢，實時性以及實用性更加理想，不僅檢修方便且更換簡單，是現代電力設備監測系統應用有效手段。而在此所闡述的電力設備監測系統，是以Zigbee無線通訊方式為基礎進行構建的。

1.5 Zigbee和移動通信

1.5.1 無線通信技術對比分析

為保證智能交叉口應用質量，需通過無線通訊手段覆蓋整個路口。目前WiFi、藍牙以及Zigbee是較為常用的短距離無線通訊手段。其中后兩種標準屬于無線個人局域網標準，而WiFi的標準是無線局域網技術標準。通過對各項技術的優勢分析，可發現藍牙具有功耗低、傳播率高及成本低等方面的優勢，但其同樣也存在著網絡容量小以及傳播距離短等方面的限制，一般在節點較少且高速的無線個人局域網中應用較廣。

WiFi技術具有傳播距離遠及傳播效率高等優勢，其網絡容量相對較大，但在抗干擾能力及成本方面存在著一定問題，要進一步完善與優化；Zigbee控制功能較為突出，抗干擾能力較為理想，同時具備網絡容量大及成本低等各項優勢，雖傳輸速度相對較慢，但因考慮到智能交叉口需保證無線通訊手段傳輸距離能夠覆蓋整個路口，要具備良好的抗干擾能力及成本低廉的優勢，所以該項技術是作為智能交叉口無線通訊最為合適的方式。

1.5.2 Zigbee技術

該項技術與蜂群使用通訊方式較為類似，是模仿蜜蜂通過振動翅膀的方式進行方向以及實物位置等信息分享的一種技術手段。該技術是以相關標準為基礎所研發的新型無線網絡標準，數據傳輸效率相對較低，傳輸距離相對較短，整體技術應用具有特點：功耗相對較低。終端節點工作時所使用的電流相對較小，兩節五號電池能夠為終端節點提供6個月到2年左右的電流需求；成本與速率相對較低。該項技術通訊協議復雜度相對較小，與控制器并沒有較高的要求，芯片價格在30元以內，且使用協議屬于對外開放模式，不需繳納專利費用，數據傳輸效率在250kbps以下，處于低速率狀態，無法進行聲音以及視頻等文件傳輸，但可以滿足普通控制系統要求；時延相對較短。快速響應時間較為理想，從休眠狀態到工作狀態轉換只需15毫秒左右，能在發射功率增強的狀態下達到延長傳輸距離的效果，傳輸距離可達到3千米距離級別。

Zigbee網絡中設置有一個協調器負責網絡維護與建設。在進行協調器程序編寫時，需完成網絡與相關參數配置操作，要通過對合適信道的選擇完成網絡建設，并在網絡建成后允許其他設備加入到其中。在網狀網絡以及樹狀網絡中以設置路由器作為網絡中繼節點，負責網絡擴大及數據轉發，會通過終端設備和與電氣運行設備進行相連的方式，對電力系統中的運行設備狀態展開全面監測，完成數據接收與傳送，利用路由器或協調器做好信息傳輸工作，以便后續管理人員進行設備管控。

2 在線監測技術發展前景

通過對電力系統的分析，發現檢修理論與技術有著密切關聯。從決策技術與預測技術層面來看，目前工業國家的設備使用期限已接近老齡化階段，設備在運行過程中的故障發生概率越來越高，需通過采取相應方案的方法保證設備使用壽命，確保設備使用周期能得到切實延長，從而有效提高設備利用率以及經濟效益[3]。利用在線監測技術對設備運行狀態進行監測時，能在有效提高設備使用效率的同時保證檢修效率。現階段技術應用還存在著一定的不足之處，如何有效提升監測系統抗干擾能力、提高監測系統結果精準度等，都是科研人員需關注的重點內容，也是今后需解決的重要技術難題。現階段介損測量技術及阻性電流測量技術發展較為理想，但還需對傳感元件一些問題展開進一步優化，確保在線監測技術能更好地為電力系統運行進行服務，為系統運行可靠性貢獻出更大的力量。

技術人員需進一步加大對國內外先進技術及科研結果的研究與借鑒力度，通過不斷加快電力設備發展速度的方式，有效提高開發力度及完善力度，保證可用軟件能得到不斷強化[4]。應通過對監測系統精準度進行不斷強化的方式，做好數據調查、收集及歸納等各方面操作，確保能在短時間內總結出精華，形成專業化的監測系統，而為監測工作開展提供更加精準的技術方面輔助。

綜上，無線傳輸以及紅外線等先進在測監測技術的應用，是實現智能化、精準化設備監測的有效手段，也是保證電力系統高質量運行的重要措施。電力企業需進一步加大對各種技術的研究及優化力度，要通過對技術實施運用情況的不斷分析與總結，確定技術應用優勢與不足之處，并與科研機構形成有效配合，實現對技術不足之處的精準強化處理，確保監測系統應用水平能夠得到切實提升，在線監測技術優勢能被發揮到最大，從而實現理想化電力系統設備運行監測模式，為廣大民眾提供更加優質的服務。