輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究

朱建明

（云南機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000）

1 物聯(lián)網(wǎng)和輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)最早指的是利用GPS、RFID 和激光掃描等傳感設(shè)備使物體與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系起來(lái)，并進(jìn)行信息的交換，以及對(duì)物體的智能化識(shí)別和監(jiān)控、跟蹤與管理。

輸變電是智能電網(wǎng)的重要組成，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)中是為了提高電力設(shè)備的運(yùn)行效率與質(zhì)量，是為了保證設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)效率并降低設(shè)備檢修的風(fēng)險(xiǎn)性，同時(shí)也是為了電力設(shè)備的科學(xué)管理奠定基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用，是以智能網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過(guò)智能傳感技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)和多媒體等技術(shù)設(shè)備，按照電力系統(tǒng)相關(guān)協(xié)議約定，以信息技術(shù)為手段基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、整個(gè)智能網(wǎng)運(yùn)行情況的監(jiān)測(cè)、壽命周期監(jiān)管和動(dòng)態(tài)控制。利用輸變電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)感知、識(shí)別和定位等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電設(shè)備的全面檢測(cè)。

2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的功能是用來(lái)信息的傳輸、信息的交換，以及用來(lái)感知物體和進(jìn)行智能化的處理。主要關(guān)鍵技術(shù)包括信息傳輸和組網(wǎng)技術(shù)、信息感知技術(shù)和嵌入式技術(shù)、信息安全技術(shù)等。其中信息傳輸和組網(wǎng)技術(shù)中比較常用的技術(shù)是射頻識(shí)別技術(shù)，即FRID 技術(shù)，該技術(shù)是一種通信技術(shù)，其工作原理是利用無(wú)線電訊號(hào)感知物體目標(biāo)并進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和記錄。該技術(shù)系統(tǒng)由應(yīng)答器、閱讀器與應(yīng)用軟件構(gòu)成，閱讀器可檢測(cè)信號(hào)，然后將信號(hào)以相應(yīng)頻率發(fā)射出去，應(yīng)用軟件的功能是接收閱讀器發(fā)出的信息信號(hào)并進(jìn)行信息的處理。信息感知技術(shù)是一種識(shí)別技術(shù)，包括二維碼識(shí)別和條形碼識(shí)別等技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)信息感知體系中，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是最基礎(chǔ)也是最常見(jiàn)的。無(wú)線技術(shù)將所有的電子設(shè)備接入局域網(wǎng)，可支持電子設(shè)備無(wú)線上網(wǎng)并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸，將該技術(shù)應(yīng)用到輸變電設(shè)備中，可借助傳感器進(jìn)行信息搜集、信息交換和傳輸。無(wú)線技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心，也在輸變電設(shè)備領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。

3 電力系統(tǒng)在實(shí)際建設(shè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的層次分析

3.1 提高電力設(shè)備智能使用程度

互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和在各領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难由?，并采取先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，以技術(shù)為支撐將互聯(lián)網(wǎng)和物體連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)信息收集、交換等功能。物聯(lián)網(wǎng)的信息化程度很高，可數(shù)字化處理信號(hào)，在電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備中的應(yīng)用可有效提高設(shè)備的智能化應(yīng)用程度，優(yōu)化結(jié)構(gòu)主要層次，并實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)化形式與質(zhì)量的優(yōu)化，提高設(shè)備的智能化使用程度。

3.2 在感知層提高設(shè)備的智能化

在感知層，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可通過(guò)相關(guān)傳感設(shè)備與二維碼識(shí)別技術(shù)等，對(duì)各種輸變電設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行整理，并傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)體系。在感知層電力系統(tǒng)智能化建設(shè)時(shí)，在傳感設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)虛擬互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)實(shí)物體的連接，并利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效控制。

3.3 在應(yīng)用層提高設(shè)備的智能化

在電力系統(tǒng)智能化建設(shè)中，通過(guò)智能化電力系統(tǒng)與信息技術(shù)的高效整合來(lái)提高電力系統(tǒng)的智能化程度，而物聯(lián)網(wǎng)的作用是以實(shí)際電力系統(tǒng)建設(shè)需求為導(dǎo)向，為電網(wǎng)智能化建設(shè)提出科學(xué)有效的意見(jiàn)。

3.4 在網(wǎng)絡(luò)層提高設(shè)備的智能化

在網(wǎng)絡(luò)層關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，主要是通過(guò)接入網(wǎng)建設(shè)與核心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來(lái)提高不同層次信息轉(zhuǎn)化的程度。即在發(fā)展自身功能的基礎(chǔ)上來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用層之間信息轉(zhuǎn)化的程度，最終提高整體電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展程度。

4 輸變電物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用思路

為充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備的有效監(jiān)測(cè)與管理，從而為輸變電設(shè)備的正常運(yùn)行提供可靠參考。在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的過(guò)程中必須要和電力系統(tǒng)智能化建設(shè)實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)建可自我監(jiān)測(cè)管理的輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)智能化模型，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸，同時(shí)還必須保證信息的集成與有效融合。這樣做的目的是希望通過(guò)模型的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備全景信息規(guī)范化的集成和分析處理。此外，為保證能夠發(fā)揮輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用效果，可根據(jù)實(shí)際情況分析換流站、輸電線路和變電站之間的關(guān)系，然后將交互技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際監(jiān)測(cè)管理中。還能通過(guò)通信模型間的對(duì)接，使通信架構(gòu)更加完整，保證輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的傳輸質(zhì)量與效率。

5 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用

5.1 輸變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)

設(shè)備狀態(tài)檢修是智能變電站建設(shè)需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)之一，隨著國(guó)家于2008 年頒布了首先在輸電設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用，指的是將傳感器和桿塔、輸電線路以及重要設(shè)備等連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的采集。通過(guò)多種類型傳感器的綜合信息評(píng)估得到監(jiān)測(cè)結(jié)果，在具體應(yīng)用中主要是以4G為主要鏈路，可實(shí)現(xiàn)更好的信息傳輸。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和分析是主體，但是關(guān)于深層次的數(shù)據(jù)挖掘以及可視化的展示目前還有待進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)研究。此外，通過(guò)上述物聯(lián)網(wǎng)的層次分析了解到，感知層便是過(guò)程層，應(yīng)用層便是控制層。所以智能的變電站是智能電網(wǎng)中的典型設(shè)備，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作原理基本和對(duì)輸電設(shè)備的監(jiān)測(cè)一樣，但是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)對(duì)象的變化所以采用的監(jiān)測(cè)方法也將有所不同。油中溶解氣體、局部性放電在線監(jiān)測(cè)是對(duì)關(guān)鍵狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，比如電流互感器和電容式電容互感器的監(jiān)測(cè)對(duì)象為電容量和介質(zhì)損耗，但是還需要監(jiān)測(cè)頻率波動(dòng)和相關(guān)溫濕度的可靠穩(wěn)定性，可通過(guò)避雷器阻性電流分量以及功率損失等來(lái)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。

5.2 輸變電設(shè)備綜合評(píng)估

綜合評(píng)估方法是對(duì)輸變電設(shè)備的故障進(jìn)行判斷、預(yù)測(cè)并提出檢修意見(jiàn)。在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以后，輸變電生評(píng)估系統(tǒng)的應(yīng)用效果大大提升，不僅減少了外界因素的干擾而且評(píng)估模型變得簡(jiǎn)單化，通過(guò)改進(jìn)創(chuàng)新以后可基于全景信息的輸變電設(shè)備進(jìn)行綜合評(píng)估，主要涉及輸變電設(shè)備的故障診斷、事故預(yù)警、狀態(tài)評(píng)估、故障處理、狀態(tài)維修和資產(chǎn)管理等。

5.3 輸變電設(shè)備全壽命周期管理

因?yàn)檩斪冸娫O(shè)備在電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)具有十分突出的地位，為此必須要保證輸變電設(shè)備的安全與質(zhì)量，而利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行全壽命周期的管理可實(shí)現(xiàn)以最低成本獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。但是出于對(duì)輸變電設(shè)備維護(hù)成本和運(yùn)行成本的考慮，往往只從建設(shè)和采購(gòu)成本上去分析，評(píng)估體系不夠完善使無(wú)法有效完成對(duì)輸變電設(shè)備的全生命周期管理。在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，采用物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，比如信息感知技術(shù)，可通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)輸變電設(shè)備的全部運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)，評(píng)估輸變電設(shè)備的壽命從而實(shí)現(xiàn)以較低成本獲得最佳運(yùn)行效果的目標(biāo)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，指出在電力系統(tǒng)智能化建設(shè)中，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)輸變電設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)、綜合評(píng)估和全壽命周期管理，可提高輸變電設(shè)備的質(zhì)量和智能化。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)越來(lái)越突出的優(yōu)越性，將其應(yīng)用到電力系統(tǒng)智能化建設(shè)中，可提高智能網(wǎng)建設(shè)管理的水平。而在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用可進(jìn)一步提高設(shè)備的智能化程度，提高電力運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定和輸變電設(shè)備的連通性，使輸變電取得更理想的效果。