李 進(jìn)
(江蘇句容供電公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212400)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展背景下,將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)中,對促進(jìn)物聯(lián)電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義,尤其是智能感知技術(shù)與自動化技術(shù)的應(yīng)用,能夠進(jìn)一步推動電力行業(yè)的發(fā)展?;谖锫?lián)網(wǎng)特點,針對電力系統(tǒng)建設(shè)與運行存在的不足進(jìn)行研究分析,確定技術(shù)應(yīng)用方向與要點,以建立一個高可靠的電力系統(tǒng)[1]。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要就是通過數(shù)據(jù)通信技術(shù)和通信射頻識別技術(shù)建立一個整合性網(wǎng)絡(luò),達(dá)到信息共享的效果,為行業(yè)信息交流以及發(fā)展創(chuàng)造有利條件。以物聯(lián)網(wǎng)為載體,能夠?qū)崿F(xiàn)整個世界所有虛擬網(wǎng)絡(luò)的有效連接,使其形成一個統(tǒng)一的整合網(wǎng)絡(luò),并以此推動社會經(jīng)濟的發(fā)展。
1.2.1 感知層
感知層主要由分布在各感知對象的若干個感知節(jié)點組成,以自組織方式組建成感知網(wǎng)絡(luò),以實現(xiàn)對電網(wǎng)對象、運行環(huán)境的智能協(xié)同感知、智能識別、信息處理以及自動控制等[1]。以新型微機電系統(tǒng)傳感器為基礎(chǔ),應(yīng)用智能采集設(shè)備和智能傳感器等方法,有效識別和采集電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電以及調(diào)度等不同階段的實際狀態(tài)信息。
1.2.2 網(wǎng)絡(luò)層
對多種類型通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效融合與擴展,如電力無線寬帶、無線傳感網(wǎng)及無線公共通信系統(tǒng)等,做到感知層與應(yīng)用層兩者間信息傳遞、路由以及控制等功能,提高感知信息大規(guī)模傳輸?shù)陌踩耘c可靠性。對于智能電網(wǎng),主要是以電力通信網(wǎng)作為支持,以公共電信網(wǎng)為補充,才能夠?qū)崿F(xiàn)信息傳遞、匯聚以及控制。電力通信網(wǎng)為電力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了一個帶寬更高的雙向通信網(wǎng)絡(luò)平臺。
1.2.3 應(yīng)用層
應(yīng)用層可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求,對感知層信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,主要由基礎(chǔ)設(shè)施、中間件以及各種應(yīng)用組成[2]。且應(yīng)用層的各種應(yīng)用會涉及到整個智能電網(wǎng)生命周期的生產(chǎn)、管理所有環(huán)節(jié)。以智能計算、模式識別等技術(shù)作為支持,以完成電網(wǎng)信息綜合分析與處理,且實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化決策,進(jìn)一步推動控制與服務(wù)水平的提高,對促進(jìn)整個電力行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中,基本可以確定為感知控制層與通信延伸層兩個方向,主要負(fù)責(zé)智能信息識別控制和物力實體聯(lián)接。對于智能電網(wǎng),以智能采集設(shè)備作為支持,可實現(xiàn)感知控制層對電網(wǎng)運行信息的獲取;通信延伸層以光纖通信與無線傳感技術(shù)作為支持,能夠可靠收集電網(wǎng)運行信息,并對系統(tǒng)內(nèi)所有電氣設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行在線動態(tài)監(jiān)測,實現(xiàn)電網(wǎng)可靠供電以及智能化用電[3-4]。電網(wǎng)建設(shè)時通過敷設(shè)電力光纖網(wǎng)絡(luò)和載波通信網(wǎng)等,以多種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為支持,有效轉(zhuǎn)發(fā)傳輸感知層所采集到各類數(shù)據(jù)信息,且保證信息傳輸過程的安全性與穩(wěn)定性,為高質(zhì)量的電網(wǎng)通信提供保障。
以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為支持,可以有效實現(xiàn)對電力系統(tǒng)中設(shè)備運行狀態(tài)的可靠監(jiān)測?;谂潆娋W(wǎng)自動化建設(shè)與體系架構(gòu),應(yīng)用以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與配電線路載波通信技術(shù),可實現(xiàn)對設(shè)備運行信息的感知與采集。采集數(shù)據(jù)的過程中,還可以做到對配電網(wǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控,包括操作人員身份識別、遠(yuǎn)程互動以及電子票證管理等,為系統(tǒng)運行管理以及檢修維護提供可靠支持。
將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修中,可以更準(zhǔn)確地獲得設(shè)備實際狀態(tài)信息,以準(zhǔn)確判斷其運行壽命,并為所存缺陷的處理提供依據(jù)。相比常規(guī)檢修方式,狀態(tài)檢修可以構(gòu)建變電站與線路的監(jiān)控統(tǒng)一,提高設(shè)備檢修的智能化水平[5]。以大量傳感器作為支持,可以更便捷可靠地獲取設(shè)備實際狀態(tài)信息,為下一階段檢修計劃的編制提供數(shù)據(jù)支持。尤其是現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)水平不斷提高,在一定程度上推動了電力系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)檢修工作效率的提高。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)智能設(shè)備巡檢中的應(yīng)用,可以通過電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),搭配激光掃描技術(shù),對系統(tǒng)中各類設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別,再以RFID技術(shù)和紅紫外監(jiān)測技術(shù)為支持,完成設(shè)備狀態(tài)的檢測。此外,通過GPS定位系統(tǒng),還可以對掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位、定項分析,確定設(shè)備所存問題與缺陷,并將結(jié)果整理完畢上傳到數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲,便于后續(xù)設(shè)備檢修工作的展開。
3.1.1 導(dǎo)線溫度傳感器
應(yīng)用導(dǎo)線溫度傳感器可以對輸電線路進(jìn)行在線測溫,如圖1所示。其中,測溫終端所應(yīng)用的是微功耗技術(shù),供電方式為鋰亞電池,具有消耗低、壽命長的特點,可滿足至少5年的使用需求。兩者相互搭配使用,能夠有效解決測溫終端單元取電問題。
圖1 導(dǎo)線溫度傳感器
3.1.2 激光測距傳感器
激光測距傳感器的主要功能是對輸配電路周邊存在的樹木等危險物是否滿足輸配電線路安全距離范圍要求進(jìn)行測量,且可以輔助測量線路弧垂度,為線路的檢修維護提供支持。
電力傳感網(wǎng)絡(luò)場景復(fù)雜度高,設(shè)計難度大。為達(dá)到實時感知電網(wǎng)運行狀態(tài)的效果,需要對所有電力設(shè)備安裝大量傳感器,負(fù)責(zé)對運行信息的采集與傳輸。其中,傳感器節(jié)點收集的數(shù)據(jù)對象包括電壓、電流、溫度、壓力及濕度等。通過所收集到的數(shù)據(jù)來對電網(wǎng)整體運行狀態(tài)進(jìn)行分析,掌握每個設(shè)備實際情況和環(huán)境狀態(tài)[6]。為保證電力環(huán)境下可以滿足電網(wǎng)感知需求,傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)對象以及數(shù)據(jù)傳輸必須要達(dá)到如下3點要求。第一,多個無線通信中斷。為實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控,必須要配置大量的傳感器節(jié)點,負(fù)責(zé)對用戶電氣設(shè)備運行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。第二,大量傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)置的所有傳感器節(jié)點能夠?qū)τ秒娫O(shè)備運行信息進(jìn)行周期性發(fā)送,且因為傳感器基數(shù)大,網(wǎng)絡(luò)內(nèi)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也比較大。第三,較高實時性。只有保證收集到的所有數(shù)據(jù)信息及時傳輸給電力控制中心,才能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運行態(tài)勢進(jìn)行可靠分析,確保遇到問題后能及時對線路進(jìn)行調(diào)控處理[7]。
在實時感知輸變電系統(tǒng)運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求對感知層感知到的信息進(jìn)行針對性地分析與處理,形成包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施、中間件以及各種應(yīng)用的體系架構(gòu),并對物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用有效實現(xiàn)[8]。電力傳感器網(wǎng)絡(luò)可以對智能電網(wǎng)全壽命周期中的所有環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息進(jìn)行分析處理,為下一階段電網(wǎng)智能化決策、控制以及服務(wù)提供依據(jù)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟,且已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電力系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用進(jìn)行分析,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點建立物聯(lián)電力系統(tǒng),對系統(tǒng)運行全過程所有信息進(jìn)行收集和分析,實現(xiàn)電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測與管理,及時解決存在的隱患與問題,以期為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。