遲佳

摘 要：智能電網(wǎng)的實現(xiàn)在一定程度上依賴輸變電設(shè)備的控制，物聯(lián)網(wǎng)具備強大的信息采集和交互能力，可以為智能電網(wǎng)環(huán)境下輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測提供重要支持。為此，文章在闡述物聯(lián)網(wǎng)原理和技術(shù)的基礎(chǔ)上，著重分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)輸變電設(shè)備監(jiān)測中的應(yīng)用，旨在能夠更好的促進(jìn)智能電網(wǎng)運行發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能電網(wǎng)；輸變電設(shè)備；應(yīng)用

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0178-03

Abstract： The realization of smart grid depends on the control of transmission and transformation equipment to a certain extent. The Internet of things has strong ability of information collection and interaction， which can provide important support for the condition monitoring of transmission and transformation equipment in smart grid environment. Therefore， on the basis of expounding the principle and technology of the Internet of things， this paper focuses on the application of the Internet of things （IoT） technology in the smart grid's transmission and transformation equipment monitoring， in order to better promote the operation and development of the smart grid.

Keywords： Internet of things （IoT） technology； smart grid； transmission and transformation equipment； application

當(dāng)前，國家對智能電網(wǎng)的發(fā)展頒布了一系列的政策支持，同時公布了未來智能電網(wǎng)的工作計劃，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備管理中的應(yīng)用成為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中備受關(guān)注的內(nèi)容。電網(wǎng)的安全運行需要多個系統(tǒng)的配合，具體包含信息流、業(yè)務(wù)流、電力流的配合，在彼此的配合下確保智能電網(wǎng)所收集的信息是無損的，并確保各個信息在傳輸過程中的順暢。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸配電管理中的應(yīng)用能夠借助技術(shù)形式實現(xiàn)各類信息資源的有效整合，確保各個通訊資源能夠更好的為電力系統(tǒng)運行提供服務(wù)支持。為此，文章結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和智能電網(wǎng)的建設(shè)，就如何更好的將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)輸變電設(shè)備中進(jìn)行策略分析。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能電網(wǎng)輸變電之間的關(guān)聯(lián)

物聯(lián)網(wǎng)是指物和物連接的互聯(lián)網(wǎng)，在射頻識別技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等傳感器的作用下能夠按照協(xié)議規(guī)定將任何物品和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起，實現(xiàn)信息交流和通信的暢通無阻。

智能電網(wǎng)主要由輸電、變電共同組成。結(jié)合智能電網(wǎng)的構(gòu)成和特點，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠有效提升整個設(shè)備的運行管理水平，降低設(shè)備在檢修狀態(tài)下的應(yīng)用風(fēng)險，并在設(shè)備使用的時候確保整個設(shè)備的運行效率，也為設(shè)備的科學(xué)管理奠定良好的基礎(chǔ)支持。

文章所涉及到的輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)管理主要是以輸變電設(shè)備智能化發(fā)展作為基礎(chǔ)，依靠先進(jìn)的無線射頻識別技術(shù)、多媒體技術(shù)、智能傳感技術(shù)等，按照電力系統(tǒng)的協(xié)議，借助信息化手段來對資產(chǎn)、電網(wǎng)運行情況以及輸變電設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)控制和全生命周期管理。

2 智能電網(wǎng)輸變電設(shè)備運行所涉及到的技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

在一般情況下，物聯(lián)網(wǎng)是物和物之間相互管理的互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)通過一些特定的傳輸設(shè)備、傳輸技能能夠有效實現(xiàn)信息之間的交換和通訊，從而更好的實現(xiàn)智能電網(wǎng)的智能識別、定位、跟蹤和監(jiān)控管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備運行具體包含射頻識別技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描設(shè)備等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展是時代的產(chǎn)物，對社會多個領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。

2.2 輸電設(shè)備監(jiān)測技術(shù)

輸電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)包含監(jiān)測感應(yīng)技術(shù)、通信技術(shù)，在應(yīng)用的時候主要是對收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的分析，在分析之后結(jié)合實際情況進(jìn)行應(yīng)用。輸電設(shè)備的運行監(jiān)測主要需要對導(dǎo)線的溫度進(jìn)行實時性的測量。

2.3 輸電設(shè)備使用壽命期限的周期管理

輸電設(shè)備壽命期限管理的研究對象主要是輸電設(shè)備的資產(chǎn)，在設(shè)備應(yīng)用的時候從系統(tǒng)整體出發(fā)，對資產(chǎn)的規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)、運行、檢修、報廢等進(jìn)行全過程的考慮和分析，在全面分析之后在確保輸電設(shè)備安全運行的情況下進(jìn)行整個設(shè)備運行的成本優(yōu)化分析。

3 輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

3.1 智能感知層

基于物聯(lián)網(wǎng)的輸變電設(shè)備智能感知層是利用物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)中的智能化傳感器、EPC標(biāo)簽、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等來對電氣設(shè)備運行狀態(tài)和全壽命資產(chǎn)信息進(jìn)行統(tǒng)一的智能感知。

3.2 數(shù)據(jù)通信層

數(shù)據(jù)通信層能夠為數(shù)據(jù)信息的解析和傳輸提供重要通道支持，并強化數(shù)據(jù)信息應(yīng)用的移動性和感知性，實現(xiàn)設(shè)備的無縫透明接入。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信層包含傳感器網(wǎng)絡(luò)層、變電站層、供電局層。第一，傳感器網(wǎng)絡(luò)層。傳感器網(wǎng)絡(luò)層能夠為智能監(jiān)測裝置提供網(wǎng)絡(luò)接入功能、移動性管理等，在光纖、寬帶電力線載波或者短距離無線通信技術(shù)的作用下來實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的全過程監(jiān)測控制。第二，變電站層。變電站層是基于IP系統(tǒng)的統(tǒng)一的、高性能、擴展性良好的網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)變電站的電壓等級，變電站層的變電設(shè)備智能移動終端在串口通信、光纖通信的作用下能夠?qū)崿F(xiàn)對整個系統(tǒng)信息的監(jiān)控。第三，供電局網(wǎng)絡(luò)。供電局網(wǎng)絡(luò)在運行的時候負(fù)責(zé)整個區(qū)域范圍內(nèi)變電站和輸電線路信息的匯總傳輸，從而實現(xiàn)各個信息的交互處理。

3.3 信息整合層

信息整合層采取面向服務(wù)架構(gòu)的SOA和企業(yè)服務(wù)總線，能夠為信息的連接提供精準(zhǔn)的接口和業(yè)務(wù)服務(wù)，通過對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)特征的挖掘和提取能夠?qū)崿F(xiàn)對海量數(shù)據(jù)信息的處理、應(yīng)用。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)輸變電設(shè)備中的運用

4.1 輸變電設(shè)備的在線監(jiān)測

在智能電網(wǎng)中所涉及到的輸變電設(shè)備種類和數(shù)量繁多，導(dǎo)致設(shè)備的信息來源變得更加多樣，加上設(shè)備評估決策技術(shù)參差不齊，輸變電設(shè)備的運行對整個電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定產(chǎn)生了不利的影響。

輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)是一個在物理空間和信息空間都具備較強關(guān)聯(lián)性的高度復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。輸變電設(shè)備是智能電網(wǎng)從系統(tǒng)智能化向設(shè)備智能化的一般發(fā)展延伸，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的利用下能夠有效提升整個設(shè)備的在線監(jiān)測水平，滿足整個智能電網(wǎng)對設(shè)備信息獲取的需要。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用下能夠更好的研究輸變電設(shè)備的信息模型、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、感知體系、通訊模型，解決網(wǎng)絡(luò)和信息通信不適應(yīng)的問題。

4.2 輸電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測感知層主要體現(xiàn)在桿塔、輸電線路等各個傳感器上，利用監(jiān)測技術(shù)能夠更好地收集和利用各類數(shù)據(jù)信息，幫助相關(guān)人員更為全面、實時性的收集整理輸電線路的各種狀態(tài)信息，之后通過網(wǎng)絡(luò)來將這些信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。當(dāng)前，輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)基本被人們應(yīng)用到氣象監(jiān)測、導(dǎo)線溫度監(jiān)測、線路絕緣子監(jiān)測、風(fēng)偏監(jiān)測、振動監(jiān)測、圖像監(jiān)測等。

從實際應(yīng)用情況來看，在線監(jiān)測技術(shù)在輸電線路感知層中應(yīng)用時候面臨不同程度的供電問題。針對這個問題，需要相關(guān)人員借助先進(jìn)的技術(shù)形式來思考怎樣豐富發(fā)電方式，目的是提升低溫儲能能力，提升整個電力系統(tǒng)的供電能力。

4.3 變電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是變電站智能化發(fā)展重要支撐技術(shù)形式，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用符合當(dāng)前變電站管理的發(fā)展需求。感知層在智能變電站中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在過程層上，應(yīng)用層在智能變電站中的應(yīng)用體現(xiàn)在過程層上。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測感知層借助各個傳感器能夠?qū)Ω鱾€設(shè)備、環(huán)境動力參數(shù)的收集。在系統(tǒng)運行中對變壓器狀態(tài)監(jiān)測方法包含局部放電監(jiān)測、繞組變形檢測、侵入波監(jiān)測、振動波動檢測等。

變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的研究重點是局部放電，對局部放電的主要研究方法包含脈沖電流技術(shù)、超聲波檢測法、特高頻監(jiān)測技術(shù)等。電容設(shè)備包含電流互感器、電容電壓互感器、耦合電容器、高壓套管等，在電容設(shè)備的作用下能夠有效監(jiān)測整個電容量和介質(zhì)損耗。但是當(dāng)前電容設(shè)備在應(yīng)用時需要著重解決頻率波動大、諧波干擾、硬件不完善、環(huán)境溫度不穩(wěn)定等問題。

4.4 輸變電設(shè)備全壽命周期管理

電網(wǎng)資產(chǎn)全壽命周期管理是安全管理、成本管理、效能管理的在資產(chǎn)管理方面的有機整合，是在分析當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展特點基礎(chǔ)上，結(jié)合時代發(fā)展需要所總結(jié)出的電網(wǎng)發(fā)展新方向和新方法。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用下能夠借助傳感器設(shè)備來密切監(jiān)測整個電力設(shè)備的全景狀態(tài)，并通過傳感器和設(shè)備屬性的關(guān)聯(lián)實現(xiàn)對設(shè)備使用全生命周期的管理，從而提升電力資產(chǎn)設(shè)備診斷和評估的精準(zhǔn)度。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用下能夠更為全面收集整理輸變電設(shè)備運行所涉及到的各類信息，具體包含工作環(huán)境、試驗環(huán)境等，在綜合考察分析的基礎(chǔ)上選擇適合的統(tǒng)計方法，分析設(shè)備壽命現(xiàn)狀和未來發(fā)展應(yīng)用。

4.5 未來需要深化研究的內(nèi)容

從當(dāng)前發(fā)展實際情況來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和使用全過程管理中的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到一定的規(guī)模。在新的歷史時期，為了能夠更好的發(fā)揮出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)技術(shù)中的支撐作用，需要相關(guān)人員借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展做好以下幾點工作：第一，強化對和無線射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、狀態(tài)傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)關(guān)聯(lián)的輸變電設(shè)備智能監(jiān)測模型和全景狀態(tài)信息研究。第二， 強化具有數(shù)據(jù)存儲、計算、分析、網(wǎng)絡(luò)連接、信息交互等多種能力為一體的智能化裝置的研制分析。第三，按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)對全站設(shè)備信息通信技術(shù)和集成技術(shù)進(jìn)行全面的研究，第四，對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備應(yīng)用全景狀態(tài)的綜合評估和全生命周期評估。第五，強化對以光纖傳感為代表的電力專用傳感器應(yīng)用研究。第六，加強對輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中設(shè)備安全性、可靠性問題的研究。第七，加強對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和全生命周期管理抗干擾問題的研究。

5 結(jié)束語

綜上所述，在社會經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展支持下，我國電力系統(tǒng)開始朝著智能電網(wǎng)的方向發(fā)展，輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成，在運行發(fā)展中也是實現(xiàn)輸變電設(shè)備狀態(tài)運行檢修管理，提升整個輸變電專業(yè)生產(chǎn)運行管理水平的重要技術(shù)手段。在智能電網(wǎng)的快速發(fā)展下，傳統(tǒng)輸變電設(shè)備監(jiān)測不再滿足智能電網(wǎng)的發(fā)展需要，基于智能電網(wǎng)的傳統(tǒng)輸變電設(shè)備監(jiān)測被提升到新的高度。智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)作為具有重要戰(zhàn)略發(fā)展意義的高新技術(shù)形式，在近幾年逐漸引起了世界各個國家的重視，二者的有效整合能夠有效提升電網(wǎng)運行能力和服務(wù)質(zhì)量，從而更好的促進(jìn)電力企業(yè)發(fā)展。從發(fā)展實際情況來看，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是一個新興產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為智能電網(wǎng)的重要技術(shù)形式，其發(fā)展會推動電網(wǎng)智能化長遠(yuǎn)發(fā)展，從而更好的拉動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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