物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

文/李斌

（浙江宏臨電力工程有限公司，浙江臨海 317000）

在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用是：實(shí)時(shí)采集和分析輸變電設(shè)備各項(xiàng)狀態(tài)信息，使輸變電設(shè)備一直處于正常運(yùn)行狀態(tài)，從而推動(dòng)我國(guó)輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作朝著智能化的方向發(fā)展。

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代科技快速發(fā)展背景下出現(xiàn)的新一代信息技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為核心，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步延伸功能，應(yīng)用現(xiàn)代智能產(chǎn)品來采集或交換信息（見圖1）。[1]

1.1實(shí)時(shí)感知

近年來，隨著我國(guó)科技水平的不斷提高，感知技術(shù)取得了很大突破，并在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域逐漸推廣和普及。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以綜合使用多種類型的傳感器，每個(gè)傳感器都可以被視作信息源。傳感器較為靈敏，它可以得到輸變電設(shè)備狀態(tài)變化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但不同類型的傳感器獲取到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息以及信息格式都存在一定的差異。工作人員可以將這些數(shù)據(jù)信息上傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，從而判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

1.2網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的背景下產(chǎn)生的，它是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展成果。物聯(lián)網(wǎng)只有在有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的支持下，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸以及輸變電設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。然而，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大，這也對(duì)互聯(lián)網(wǎng)提出了更高的要求。為了保證物聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)效性，工作人員應(yīng)該采取有效措施，提高數(shù)據(jù)信息的采集效率和傳輸效率。

1.3智能處理

物聯(lián)網(wǎng)是在傳感器和網(wǎng)絡(luò)連接的幫助下完成信息采集和上傳工作的。目前，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)輸變電設(shè)備監(jiān)測(cè)智能化建設(shè)產(chǎn)生了促進(jìn)作用。

2.物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)主要包括三個(gè)應(yīng)用架構(gòu)，分別是基于RFID電子標(biāo)簽的應(yīng)用架構(gòu)、基于傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用架構(gòu)、基于M2M的應(yīng)用架構(gòu)。輸變電設(shè)備可以在RFID電子標(biāo)簽作用下轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N智能化的虛擬形態(tài)，有助于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。傳感網(wǎng)絡(luò)由紅外線傳感器、GPS系統(tǒng)以及掃描系統(tǒng)組成，它便于識(shí)別和管理設(shè)備。M2M可以借助終端設(shè)備進(jìn)行智能交互，它是一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。基于M2M的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)，可以幫助用戶篩選全適的解決方案，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控輸變電設(shè)備的目的。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型按照功能和技術(shù)的差異可以分為三個(gè)部分：智能感知結(jié)構(gòu)、智能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和智能應(yīng)用結(jié)構(gòu)。

2.1智能感知結(jié)構(gòu)

工作人員可以借助智能感知結(jié)構(gòu)來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸變電設(shè)備的全部環(huán)節(jié)。其中，輸電環(huán)節(jié)和變電環(huán)節(jié)是設(shè)備運(yùn)作的核心環(huán)節(jié)。智能感知結(jié)構(gòu)能夠充分利用傳感設(shè)備、攝像等來實(shí)時(shí)感知輸變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、監(jiān)測(cè)設(shè)備環(huán)境、產(chǎn)生數(shù)據(jù)。除此之外，智能感知結(jié)構(gòu)還可以通過RFID技術(shù)或者互聯(lián)網(wǎng)來傳輸信息。

2.2智能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

智能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為長(zhǎng)距離傳輸數(shù)據(jù)提供了保障，它能夠有效解決傳輸過程中產(chǎn)生的問題。智能感知結(jié)構(gòu)能夠?qū)?shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)閭鬏攨f(xié)議，主要利用通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來監(jiān)測(cè)寬帶、電力光纖等設(shè)備狀態(tài)。

2.3智能應(yīng)用結(jié)構(gòu)

智能應(yīng)用結(jié)構(gòu)可以解決整理數(shù)據(jù)信息過程中產(chǎn)生的問題，它可以有效解決人機(jī)交互問題。這一結(jié)構(gòu)主要具有兩種功能：根據(jù)業(yè)務(wù)的個(gè)性化需求來處理數(shù)據(jù)信息；構(gòu)建應(yīng)用平臺(tái)，管控監(jiān)測(cè)輸變電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

3.輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀

從整體來看，輸變電設(shè)備監(jiān)測(cè)協(xié)同是單一的電力傳輸以及輸變電設(shè)備狀態(tài)參數(shù)集，它既能夠收集信息，也能夠建立完善的、具有獨(dú)立性的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，從而提高了信息系統(tǒng)的操作水平。從另一個(gè)角度來看，RFID射頻技術(shù)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)與無線傳輸相結(jié)合，不僅可以建立模型，還可以為智能電力傳輸監(jiān)測(cè)工作提供方便。除此之外，互聯(lián)網(wǎng)感知層和傳感設(shè)備還可以采集輸變電設(shè)備狀態(tài)信息。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層能夠收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，提升其他系統(tǒng)的運(yùn)行能力，從而保證了數(shù)據(jù)分析的全面性。工作人員需要根據(jù)輸變電設(shè)備運(yùn)行情況，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)集成技術(shù)，保證物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳播的有效性以及電力傳輸和輸變電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。[2]

4.輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1無線傳感技術(shù)

在傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及通信技術(shù)的共同支持下，工作人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)輸變電設(shè)備狀態(tài)。傳感器節(jié)點(diǎn)通過合作可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，從而有效提高信息的收集速度以及處理效率。在使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)時(shí)，無線傳感技術(shù)需要滿足多種要求，如固定監(jiān)測(cè)、連續(xù)監(jiān)測(cè)等。在無線傳感技術(shù)的支持下，工作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)區(qū)域，并且及時(shí)收集和處理數(shù)據(jù)信息。由于輸變電設(shè)備種類較多，因此工作人員需要根據(jù)輸變電設(shè)備的實(shí)際情況來選擇合適的故障分析與識(shí)別方法。

4.2射頻識(shí)別技術(shù)

電力的傳輸情況主要受到輸電設(shè)備運(yùn)行狀況的影響，輸變電設(shè)備管理的內(nèi)容主要包括設(shè)備檢修、運(yùn)行管理等。設(shè)備監(jiān)測(cè)工作是電力工作中的重要環(huán)節(jié)，因此，提高輸變電設(shè)備的監(jiān)測(cè)水平以及工作效率，有利于提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。射頻識(shí)別技術(shù)可以應(yīng)用于管理信息的統(tǒng)一化管理中。工作人員在RFID標(biāo)簽上記錄設(shè)備的數(shù)據(jù)之后，芯片就可以存儲(chǔ)各項(xiàng)管理信息。RFID標(biāo)簽在收到射頻信號(hào)之后，可以利用感應(yīng)電流產(chǎn)生的能量，將儲(chǔ)存在RFID標(biāo)簽中的管理信息發(fā)送出去。工作人員可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來處理這些管理信息，從而實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備管理的綜合化。

5.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

5.1自動(dòng)監(jiān)測(cè)

前端感知設(shè)備、太陽(yáng)能供電系統(tǒng)和集成傳輸系統(tǒng)共同形成了輸變電設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來適當(dāng)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，有效保證了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。在信息傳輸完成之后，監(jiān)控中心會(huì)自動(dòng)接收和處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并且將其傳輸至維護(hù)人員的終端設(shè)備上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)既能夠打破環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)工作的限制，也能有效節(jié)約輸變電設(shè)備監(jiān)測(cè)工作成本。另外，工作人員需要在輸變電設(shè)備中安裝線路激光警示裝置，以防止出現(xiàn)線路跳閘問題。總之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與其他先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，有利于提高輸變電設(shè)備監(jiān)測(cè)水平。

5.2智能評(píng)估

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新型技術(shù)的共同支持下，智能評(píng)估平臺(tái)不僅能夠提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)性，還能夠深入挖掘和分析潛在的價(jià)值信息。另外，智能評(píng)估平臺(tái)還能夠評(píng)估輸變電線路狀態(tài)，找到輸變電設(shè)備中的潛在風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)告知設(shè)備的維護(hù)人員，從而提高了維護(hù)工作的科學(xué)性和有效性。在對(duì)輸變電設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行智能監(jiān)測(cè)評(píng)估后，工作人員可以根據(jù)相關(guān)評(píng)估數(shù)據(jù)來消除潛在的安全隱患。總之，智能評(píng)估有利于延長(zhǎng)輸變電設(shè)備的使用壽命，提高輸變電設(shè)備的運(yùn)行效率，節(jié)約輸變電設(shè)備成本，從而為電力企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

5.3輸變電設(shè)備全生命周期管理

輸變電設(shè)備全生命周期管理是指輸變電設(shè)備的生產(chǎn)以及后續(xù)投入使用的全過程管理。工作人員應(yīng)利用射頻識(shí)別技來收集、處理、分析RFID芯片中的數(shù)據(jù)，并且落實(shí)輸變電設(shè)備全生命周期管理工作，使輸變電設(shè)備管理朝著數(shù)字化的方向發(fā)展。總之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有利于加強(qiáng)輸變電設(shè)備全生命周期管理，能夠有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物，將它應(yīng)用于輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，有利于提高監(jiān)測(cè)的時(shí)效性和精確性，有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息收集、處理、分析一體化，能夠有效保證輸變電設(shè)備全生命周期管理工作的順利進(jìn)行，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)電力管理朝著智慧化的方向發(fā)展。