全維度智能變電站設備狀態(tài)監(jiān)測關鍵技術

秦魏

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)在我國的廣泛應用和快速發(fā)展，我國電網(wǎng)系統(tǒng)也在不斷進行升級，不但使高勞動力、高人工成本、高風險系數(shù)向智能化、電子化方向發(fā)展，同時也在向節(jié)能化方向發(fā)展，實施綠色生態(tài)智能電子理念。但是，在電網(wǎng)改造進程中，變電站仍舊存在信息阻斷、共享不準確、無法實現(xiàn)智能化集成等問題?；诙嗑S智能變電站設備狀態(tài)檢測，文章將深入研究物聯(lián)網(wǎng)技術對變電站設備狀態(tài)檢測的促進和借鑒作用。

關鍵詞：智能變電站;設備狀態(tài)監(jiān)測;關鍵技術

中圖分類號：TM714.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.025

近幾年，我國電子信息技術的發(fā)展速度非常迅猛，電網(wǎng)結構也在不斷發(fā)生變化，之前對于電網(wǎng)設備的集中控制，也在逐漸向電子智能方向發(fā)展。這種發(fā)展方向就是業(yè)界一直提倡的“智能電網(wǎng)”，其聚集了21世紀以來的信息發(fā)展技術，也是電網(wǎng)系統(tǒng)逐漸走向現(xiàn)代智能化的基礎。

智能電網(wǎng)使用的設備，囊括了能量的高效率轉換及保障通訊通順等很多層面。另外，變電站設備也逐漸發(fā)生了一系列的變化。變電站一直是電網(wǎng)的核心部分，在改變的同時，也運用了綠色發(fā)展方式確保智能變電站可以更高效平穩(wěn)的運行。技術人員通過跨境追蹤及WSN，對變電站設備的運行數(shù)據(jù)進行收集，并運用大數(shù)據(jù)設備分析收集到的數(shù)據(jù)?；诖?，文章詳細討論了智能變電站設備的檢測問題。

1 智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結構

1.1 智能變電站系統(tǒng)站群的構成

智能變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由省級主站、地區(qū)級主站及站端系統(tǒng)等三方面組成。根據(jù)組成的進程和籌劃，一般來說從地區(qū)級開始建立，然后再選擇相關機構和省級方面的平臺。通俗來講，省級和地區(qū)級都可以叫做主站系統(tǒng)，主站又可以按照規(guī)定等級進行細分，在設立變電站智能輔助系統(tǒng)時，可以依據(jù)主站的具體情況進行多級聯(lián)動。細分的主站，主要負責站端層的接入，借用以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸就獾钠渌恢?。除此之外，也可以運用以太網(wǎng)與站外其他位置的數(shù)據(jù)進行交換，從而使得平臺的數(shù)據(jù)量更大。由于區(qū)域的差異化，也要考慮到各個站群的數(shù)據(jù)安全問題，保障網(wǎng)絡管理的安全。

1.2 系統(tǒng)結構

智能變電站監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)結構，主要包含源數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)持久層、業(yè)務邏輯層三個層面：

第一，源數(shù)據(jù)采集層。為各種各樣的物理介質(zhì)設備提供一致接口，是源數(shù)據(jù)采集層的主要內(nèi)容。其使表層用戶可以更加通透地對各種設備進行探訪，過濾掉底層紛亂龐大的物理特征，給整個系統(tǒng)中設備的管理分配及搜尋提供了一致的標準和規(guī)則。

第二，數(shù)據(jù)持久層。數(shù)據(jù)持久層主要針對平臺系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)進行聚合整理，同時對業(yè)務及視頻數(shù)據(jù)進行保存管理，為表層用戶提供效率更高、操作更方便的數(shù)據(jù)訪問接口。

第三，業(yè)務邏輯層。業(yè)務邏輯層主要為平臺中的整體業(yè)務提供服務功能模塊。這些模塊囊括了告警的服務聯(lián)動及視頻監(jiān)控瀏覽等多個方面，核心的處理部分也是由業(yè)務邏輯層的這些服務功能模塊構成，這大大拓展了表層用戶可以使用的全方位服務接口。

1.3 網(wǎng)絡拓撲結構

為了各大變電站能夠集中進行安全監(jiān)控，并削減部署系統(tǒng)所需要的成本資金，系統(tǒng)平臺可以通過局域網(wǎng)的集中監(jiān)控模式進行安全監(jiān)控。監(jiān)測系統(tǒng)包含監(jiān)測站、傳輸網(wǎng)絡和監(jiān)測中心，可以對監(jiān)測到的各種站內(nèi)信息數(shù)據(jù)進行上傳。各工作人員可依據(jù)各自的權限對站內(nèi)輔助系統(tǒng)進行遠程訪問、操控和管控處理，以便更好地達成統(tǒng)一管理模式[1]。

2 全維度智能變電站通信設計及原則

通信網(wǎng)絡主要用于維持各個網(wǎng)格單元傳感器及傳動器之間的數(shù)據(jù)通信。智能電網(wǎng)通信體系結構，主要包含物理鏈路體系結構、邏輯鏈路示范例子、接入口網(wǎng)絡的選擇等體系結構。

微型傳感器節(jié)點的可靠性和性能不斷提高，可以捕捉智能變電站系統(tǒng)中的噪音及溫度變化等物理數(shù)據(jù)信息，同時將捕捉到的周圍環(huán)境物理特性反饋到定量測量中。相比傳統(tǒng)的傳感器而言，無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)同工作，主要具有容錯能力強、精度高、覆蓋范圍廣、局部特征提取能力強等優(yōu)點。在這方面，無線傳感器網(wǎng)絡為我國電力系統(tǒng)，特別是大中型城市地區(qū)自動化的使用普及，提供了一種低投入、低功率的無線通信方式。

3 全維度智能變電站設備狀態(tài)監(jiān)測體系

變電站設備狀態(tài)檢測以智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為重點。為了確保智能變電站系統(tǒng)結構可以穩(wěn)定運行，設計人員必須確保信息收集及對信息的分析可以正常進行傳輸，并確保通信網(wǎng)絡的安全。

首先，要對傳輸網(wǎng)的技術進行分析。傳輸網(wǎng)絡是確保智能變電站系統(tǒng)順利運轉的關鍵所在，我國傳輸網(wǎng)絡技術的發(fā)展和我國的通信技術密切相關。對此，文章以為，只有建立統(tǒng)一的通信協(xié)議，才能確保傳輸網(wǎng)絡暢通。通過建立這種通信協(xié)議，可以為數(shù)據(jù)的傳輸格式和規(guī)則提供通信方式。我國網(wǎng)絡信息技術的飛速發(fā)展，也讓這項技術的發(fā)展進度有了巨大突破，使得本體系的運行速度更加快速方便。

其次，對通信網(wǎng)絡技術進行了分析。在智能變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡是確保傳感器順暢通信的主要技術。傳感器可以感應到變電站設備中的各類數(shù)據(jù)信息，并且可以對這些數(shù)據(jù)信息進行采集，比如設備中的溫度以及振動等數(shù)據(jù)。通信網(wǎng)絡技術是傳輸數(shù)據(jù)的重要途徑，若是沒有這項技術，也就無法實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的運輸以及檢測。但是在一些人流量大的城市中，無法做到每個變電站都具備通信網(wǎng)絡技術。相比之前的通信網(wǎng)絡，無線傳輸覆蓋范圍更廣，對于土地的占用面積更小，同時也更加智能，是使變電站監(jiān)測設備更加智能化、電子化的重要技術。其不但滿足了大型城市的需求，也反映出無線通信網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展趨勢。因此，文章對此進行了著重分析。

最后，在對全智能變電站設備狀態(tài)檢測系統(tǒng)的傳輸網(wǎng)絡技術和通信網(wǎng)絡技術進行分析的基礎上，還需要對體系中的網(wǎng)絡設計原則進行分析和探討。為了確保智能變電站狀態(tài)檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行，必須對系統(tǒng)內(nèi)部的可靠性進行加強，如拓撲結構、服務質(zhì)量等。而拓撲結構、服務質(zhì)量也和網(wǎng)絡供應商有著密不可分的關聯(lián)。而每個運營商的網(wǎng)絡方式也各不相同，這極易形成體系內(nèi)部可靠性不穩(wěn)定的問題。

在智能電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的初步階段，技術人員依據(jù)程序端點的具體位置對拓撲的主要結構進行了選擇，主要選擇的結構就是樹結構。變電站路由器設立在集中位置中最易進行識別的地方，四處較小的變電站聚集在一個大型變電站中，通過儀表技術，聚集變電站的計量，最終直接接入到核心網(wǎng)絡中。早期電網(wǎng)的拓撲結構，主要以圖形形式表示，這種結構便是迭代設計的拓撲網(wǎng)絡結構。在這種結構下，運行時對網(wǎng)絡的需求非常大，同時運行的消耗量也很大，并不適用現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展方向。對此，可以從空間上找到更好的方法，通過將原來的并行過程改為空間和三維，從而增加控制面和控制強度，提高運行的穩(wěn)定性和可靠性[2]。

4 智能變電站的系統(tǒng)實施

4.1 設備監(jiān)控系統(tǒng)

設備監(jiān)控系統(tǒng)是對智能變電站運行設備進行監(jiān)控的重要控制系統(tǒng)，由變電站的多個子系統(tǒng)組成，其中包括環(huán)境監(jiān)測、照明及排澇等多項子系統(tǒng)。其主要對智能變電站設備起到保護作用，并且也可以提前預防設備中可能出現(xiàn)的故障，確保工作人員可以第一時間了解設備的隱患問題，提前規(guī)劃解決方案。

在環(huán)境監(jiān)測方面，環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)在原有的掛在變電所內(nèi)壁的普通溫濕度檢測儀的基礎上，針對電壓增加了多個?？厥遥⒃趦蓚€蓄電池室安裝了針對溫濕度的感應器，實時采集變電站溫濕度，提高溫濕度監(jiān)測水平。當溫濕度超標時，系統(tǒng)會第一時間進行報警，防止設備因工作溫度過高而損壞。

另外，在燈光控制子系統(tǒng)中增加了燈光控制器，從而達到控制平臺的目的，并針對平臺安全問題增加了攝像機跟蹤器等功能。一旦平臺發(fā)生事故，攝像機便會對事故地點進行旋轉對焦并啟動每個平臺的關聯(lián)機制，開啟對應的照明探視燈。若是在夜間需要對場所進行視頻巡檢，應依據(jù)攝像頭的巡檢路段控制燈光的開關[3]。

4.2 安全防范系統(tǒng)

安全系統(tǒng)囊括了視頻監(jiān)控消防及防盜等多個子系統(tǒng)，通過這些系統(tǒng)保障智能變電站的平穩(wěn)運行。在最基本的安全系統(tǒng)上增添各個方面的子系統(tǒng)，可以第一時間了解變電站的運行狀態(tài)，減少存在的隱患、缺陷，確保工作人員可以高效、方便地完成安全管理工作。除此之外，防盜子系統(tǒng)在主控室增添了紅外傳感器，同時建立了紅外雙重識別、移動檢測等變電所綜合監(jiān)控和配套措施，以保障主控室可以平穩(wěn)安全地運行[4]。

5 結語

隨著我國網(wǎng)絡信息技術的進步，我國的電網(wǎng)系統(tǒng)也在不斷進行改良。變電站是整個電網(wǎng)系統(tǒng)改良的重點，在改良過程中要切實依據(jù)變電站的具體情況實施對應措施。從智能變電站監(jiān)測體系及系統(tǒng)實施等方面入手，對檢測體系及實施方案不斷進行改進，只有這樣才能確保檢測系統(tǒng)的順利運行。

參考文獻

[1] 張浩.全維度智能變電站設備狀態(tài)檢測關鍵技術研究[J].建材與裝飾，2020，4（16）：216，218.

[2] 徐正亞，何光層，師超，等.物聯(lián)網(wǎng)技術架構下的智能變電站在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].科技風，2020，4（10）：108-109.

[3] 王帥，姜敏，李江林，等.全維度智能變電站設備狀態(tài)監(jiān)測關鍵技術研究[J].電測與儀表，2020，57（7）：82-86.

[4] 陳振曉.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的變電站設備跟蹤研究[D].廣州：華南理工大學，2018.