物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的應(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)測領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用是：實時采集和分析輸變電設(shè)備各項狀態(tài)信息，使輸變電設(shè)備一直處于正常運行狀態(tài)，從而推動我國輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測工作朝著智能化的方向發(fā)展。

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點

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實時感知

近年來，隨著我國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)變化的實時數(shù)據(jù)，但不同類型的傳感器獲取到的實時數(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)信息上傳至計算機進行分析，從而判斷設(shè)備的運行狀態(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，才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸以及輸變電設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)測。然而，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大，這也對互聯(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)、云計算等先進技術(shù)的迅速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍進一步擴大，對輸變電設(shè)備監(jiān)測智能化建設(shè)產(chǎn)生了促進作用。

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)，有助于實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(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，它便于識別和管理設(shè)備。M2M可以借助終端設(shè)備進行智能交互，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，從而達到實時監(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)來實時監(jiān)測輸變電設(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、攝像等來實時感知輸變電設(shè)備運行狀態(tài)、監(jiān)測設(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)的個性化需求來處理數(shù)據(jù)信息；構(gòu)建應(yīng)用平臺，管控監(jiān)測輸變電設(shè)備，實現(xiàn)人機交互。

3.輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的現(xiàn)狀

從整體來看，輸變電設(shè)備監(jiān)測協(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、具有獨立性的信息數(shù)據(jù)庫，從而提高了信息系統(tǒng)的操作水平。從另一個角度來看，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)備運行的穩(wěn)定性。[2]

4.輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的物聯(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監(jiān)測輸變電設(shè)備狀態(tài)。傳感器節(jié)點通過合作可以實時監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(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，無線傳感技術(shù)需要滿足多種要求，如固定監(jiān)測、連續(xù)監(jiān)測等。在無線傳感技術(shù)的支持下，工作人員可以實時監(jiān)測相關(guān)區(qū)域，并且及時收集和處理數(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)備的實際情況來選擇合適的故障分析與識別方法。

4.2射頻識別技術(shù)

電力的傳輸情況主要受到輸電設(shè)備運行狀況的影響，輸變電設(shè)備管理的內(nèi)容主要包括設(shè)備檢修、運行管理等。設(shè)備監(jiān)測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)測水平以及工作效率，有利于提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。射頻識別技術(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，芯片就可以存儲各項管理信息。RFID標(biāo)簽在收到射頻信號之后，可以利用感應(yīng)電流產(chǎn)生的能量，將儲存在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)測中的應(yīng)用

5.1自動監(jiān)測

前端感知設(shè)備、太陽能供電系統(tǒng)和集成傳輸系統(tǒng)共同形成了輸變電設(shè)備狀態(tài)自動監(jiān)測系統(tǒng)。自動監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來適當(dāng)調(diào)整設(shè)備的運行參數(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)控中心會自動接收和處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，并且將其傳輸至維護人員的終端設(shè)備上，以實現(xiàn)對輸變電設(shè)備的自動監(jiān)測。自動監(jiān)測系統(tǒng)既能夠打破環(huán)境對監(jiān)測工作的限制，也能有效節(jié)約輸變電設(shè)備監(jiān)測工作成本。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?？傊?，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與其他先進技術(shù)相結(jié)合，有利于提高輸變電設(shè)備監(jiān)測水平。

5.2智能評估

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計算等新型技術(shù)的共同支持下，智能評估平臺不僅能夠提高監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)性，還能夠深入挖掘和分析潛在的價值信息。另外，智能評估平臺還能夠評估輸變電線路狀態(tài)，找到輸變電設(shè)備中的潛在風(fēng)險，并及時告知設(shè)備的維護人員，從而提高了維護工作的科學(xué)性和有效性。在對輸變電設(shè)備狀態(tài)進行智能監(jiān)測評估后，工作人員可以根據(jù)相關(guān)評估數(shù)據(jù)來消除潛在的安全隱患?？傊悄茉u估有利于延長輸變電設(shè)備的使用壽命，提高輸變電設(shè)備的運行效率，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)利用射頻識別技來收集、處理、分析RFID芯片中的數(shù)據(jù)，并且落實輸變電設(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?？傊锫?lián)網(wǎng)技術(shù)有利于加強輸變電設(shè)備全生命周期管理，能夠有效延長設(shè)備使用壽命。

6.結(jié)語

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)測中，有利于提高監(jiān)測的時效性和精確性，有利于實現(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行，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益，推動電力管理朝著智慧化的方向發(fā)展。