物聯網技術在配網狀態(tài)監(jiān)測中的應用研究

黃勇軍（江西九江供電公司，江西九江，332000）

?

物聯網技術在配網狀態(tài)監(jiān)測中的應用研究

黃勇軍
（江西九江供電公司，江西九江，332000）

本文在分析與研究電力物聯網技術的基礎上，對國家電網智能電網項目江西共青城智能電力物聯網的應用進行了介紹，并對信息平臺建設進行了分析。該應用為了實現配網監(jiān)測數據的互聯互通，從標準規(guī)范入手，在關鍵環(huán)節(jié)上裝配傳感器，實現數據采集，提供全面的數據感知，在傳輸層上采用EPON通訊系統以保證數據的可靠傳輸，而應用層則提供統一的可視化技術實現所見即所得。

物聯網；配網監(jiān)測；智能電網；EPON

引言

針對供電臺區(qū)地區(qū)配網線路和設備管理困難，只能被動知曉故障并進行應急搶險，無法實時監(jiān)測檢修信息和配網運行狀態(tài)的局面，應用先進的物聯網技術，建立配網狀態(tài)監(jiān)測系統就顯得尤為必要［1-2］。它可實現實時監(jiān)測，一是可減輕檢修人員和設備管理人員的工作量；二是可保障電網運行安全；三是可提高電網工作效率。本課題以國家電網智能化項目——江西共青城智能電網建設項目為依托，介紹、研究、分析了物聯網技術在配網狀態(tài)監(jiān)測中的應用架構、特征及關鍵技術。

1　電力物聯網技術

電力物聯網技術是利用無線感知設備與基站之間在內部環(huán)境通過自組網實現通信，通過數據傳輸基站、統一接入網關通過信息內網接入服務器，應用先進的物聯網技術，建立配網狀態(tài)監(jiān)測系統。減輕檢修人員和設備管理人員的工作量，提高工作效率，是智能電網建設必不可少的是技術手段。物聯網配電應用系統通過智能感知與自組網技術對配電線路及配電設備進行在線監(jiān)測與防盜預警［3-4］，實現了溫度、濕度、水浸、桿塔傾斜、故障異常電流等狀態(tài)預警，保障了配電設備正常運行。

2　物聯網技術在電網監(jiān)測的應用規(guī)劃

為了實現信息系統的互聯互通，從標準規(guī)范入手；在關鍵環(huán)節(jié)上裝配傳感器，實現數據采集，提供全面的數據感知；在傳輸層上采用EPON通訊系統保證數據的可靠傳輸；應用層提供統一的可視化技術，如圖1所示。

圖1　物聯網配電應用系統框架圖

2.1整體建設標準規(guī)范

江西共青城市電力物聯網項目建設嚴格遵循電力物聯網相關標準與規(guī)范，其中感知層要求實現統一信息模型，規(guī)范了傳感器采集數據的語義表達，實現傳感器與采集裝置之間數據的標準傳輸，同時感知層的統一信息模型也便于后期電力感知范圍、感知類型的擴充及應用層對感知數據的分析與處理；網絡層實現統一通信規(guī)約，規(guī)范了不同網絡之間的數據傳輸；應用層要求建設電力物聯網數據中心，通過統一數據模型，對所有的電力物聯網數據進行集中處理與存儲，實現電力業(yè)務數據的橫向共享，集成和調用。應用層還實現統一應用平臺，實現電力物聯網應用集成與統一信息服務，通過報表、圖形、虛擬現實等數據展現方式，實現與用戶的友好互動。

2.2提供全面的數據感知

共青城市電力物聯網項目采用環(huán)境監(jiān)測、設備狀態(tài)監(jiān)測、配網線路故障在線監(jiān)測、防盜在線監(jiān)測等多類傳感器，進行多維度的數據采集與分析，實現現場數據的全面感知，符合物聯網的主要特征。

2.3網絡層數據可靠傳輸

共青城市電力物聯網項目采用專網進行傳感數據傳輸，保障了電力數據的安全，并通過網絡層統一通信規(guī)約，規(guī)范數據傳輸。

針對智能電網項目，需要全面考慮業(yè)務多樣、安全可靠、靈活組網、管理維護、成本控制等諸多因素，為電力量身打造配網自動化通信系統解決方案，實現了相關技術的融合，為“配電自動化”和“用電信息采集”等應用場景提供完善、智能、堅強、先進、專業(yè)的解決方案。EPON通訊系統在這種情況下被國家電網引入，相對于BPON和GPON，EPON協議簡單，對光收發(fā)模塊技術指標要求低，因此系統成本較低。另外，它繼承了以太網的可擴展性強、對IP數據業(yè)務適配效率高等優(yōu)點，同時支持高速Internet接入、語音、IPTV、TDM專線甚至CATV等多種業(yè)務綜合接入，并具有很好的QoS保證和組播業(yè)務支持能力，是目前接入網的重要備選技術之一。結合共青城實際情況、綜合各種通信方案的性價比的基礎上，在本次配電自動化建設中，將采用EPON技術實現通信組網和無線公網GPRS互為備用的模式。

共青城智能電網綜合示范工程物聯網應用及通信信息網絡（EPON部分）的建設指導思想是依附于10KV配網線路，以配電網線路為基礎，為配網自動化設備提供可靠的通信通道。其組網方式主干采用手拉手保護，分支采用兩個1比8分光器星形拓撲雙歸屬到2個OLT的保護。手拉手全保護方式，實現ONU的雙歸屬，保護OLT設備、主干光纖、PON端口、分光器、分支光纜，進一步提高網絡的安全性、可靠性；手拉手保護的亮點在于光纖鏈路無論在什么地方發(fā)生光纜故障，通信系統業(yè)務都能通過保護光纖自愈［8］。兩個1比8分光器星形拓撲雙歸屬到2個OLT的保護減少現場施工量，減少因某個分光器故障而產生的單點故障，同時具備手拉手保護的優(yōu)勢。

2.4海量數據處理

電力物聯網數據具備多源、海量、異構、高維、時間序列相關等特性，本項目將采用分布式實時數據庫、開放式海量數據流時空檢索等技術，并基于OSGI與REST架構建立電力物聯網數據中心，實現電力物聯網海量數據的處理與分析［9-10］。

3　信息平臺建設分析

本次共青市電力物聯網項目將基于電力物聯網數據中心建立統一應用平臺，實現電力物聯網的應用集成，先實現配網在線監(jiān)測與預警系統的集成，由于平臺具備很強的可擴展性，共青市乃至整個江西省的電力物聯網相關應用都可以在同一個平臺上集成見圖2，并集中進行信息服務發(fā)布，實現不同業(yè)務需求的應用調用與訪問，促進SG186架構的多業(yè)務集成。該項目采用虛擬現實、視頻、圖形報表等多種方式的融合展示技術，實現友好界面的數據展示，增進與用戶間的友好互動。同時數據中心采用適應物聯網用戶訪問動態(tài)變化的均衡與開放式海量數據流時空檢索等技術，通過多種查詢手段，實現了電力物聯網數據的高效查詢。

圖2　共青城配網監(jiān)測界面

4　結束語

基于物聯網的配電線路在線監(jiān)測與防盜預警系統。通過智能感知與自組網技術對配網設備的環(huán)境狀態(tài)信息進行在線監(jiān)測，實現溫度、濕度、水浸、桿塔傾斜、故障異常電流等狀態(tài)預警；通過智能感知與自組網技術對配網設備的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測，保障設備正常運行。通過智能感知與自組網技術進行配網設備在線防盜監(jiān)測，實現異常信息報警，及時發(fā)現外力破壞隱患，提高線路安全運行水平。

［1］Ilic A，Staake T，Fleisch E.Using sensor information to reduce the carbon footprint of perishablegoods［J］.IEEE Pervasive

［2］Computin，2009，8（1）:22-29. IEEE.IEEE Std.802.15.4—2006 Wireless medium access

［3］control and physical layer specifications for low-rate wireless personal area networks ［S］.2006.

［4］李珊，周鳳珍，宋寧希，物聯網技術在配網設備監(jiān)測中的應用［J］.智能電網，2015，3（1）:60-66.

［5］王建明，荊孟春，甄巖等.基于物聯網技術的配網狀態(tài)監(jiān)測與預警系統［J］.啟明星辰，2013，11（11）:45-49.

［6］陳蕾，物聯網技術及其在電力系統通信中的應用［J］.企業(yè)技術開發(fā)，2010，29（17）:31-33.

［7］李汶航，物聯網技術在電氣設備狀態(tài)檢修中的應用［D］.［碩士學位論文］.河南:鄭州大學，2012.

［8］劉 陳，景興紅，董鋼.淺談物聯網的技術特點及其廣泛應用［J］.科學咨詢（科技·管理），2011（09）:26～29.

［9］楊紅光，基于物聯網的無線測溫系統設計.碩士學位論.文山東:山東大學，2013.

［10］孔小婧，李娟娟，物聯網的技術應用與發(fā)展研究［J］.計算機光盤軟件與應用，2014（5）:121～123.

Studying Application of Internet of Things Technology on Distribution Network Monitoring

Yongjun Huang
（Jiujiang Power Supply Company， Jiangxi， Jiujiang， 332000， China）

Based on the analysis and research the Internet of things technology， on the basis of the State Grid a smart grid project JiangXi GongQing city smart grid applications of Internet of things are introduced， and the information platform construction are analyzed. Monitoring data of the application in order to achieve the distribution network connectivity， from standard specification， on the key link assembly sensor， data acquisition， to provide comprehensive perception of data on the transport layer by using EPON communications system to ensure the reliable transmission of data， and the application layer provides a unified visualization technology to achieve what you see is what you get.

Internet of Things； Distribution Network Monitoring； Smart Grid； EPON

E-mail: huangyj126@126.com

TM73

A

2095-8412 （2016） 03-351-03

黃勇軍（1985-），男，江西九江供電公司，碩士研究生，從事電力信息通信運維工作。