國(guó)網(wǎng)河南省電力公司濟(jì)源供電公司 馬文宣 鄭城市 曹紅霞

目前變電站的防汛方式大多采用傳統(tǒng)人工方式進(jìn)行防汛，采用沙袋、擋板、潛水泵等簡(jiǎn)單的防汛設(shè)備，在氣象部門預(yù)報(bào)可能發(fā)生汛情時(shí)提前放置好沙袋、擋板，阻擋雨水流入如變電所或配電室等重要房間，并在發(fā)生汛情時(shí)值班觀察集水井內(nèi)的積水，在水位到達(dá)一定高度時(shí)使用潛水泵將集水井內(nèi)的積水排出。作為變電站內(nèi)一項(xiàng)關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施，排水泵的運(yùn)行可靠性對(duì)于保障變電站安全工作顯得至關(guān)重要。但長(zhǎng)久以來(lái)變電站污水泵房的信息化建設(shè)和智能化建設(shè)都比較遲滯，排水泵電機(jī)使用環(huán)境惡劣，電機(jī)軟啟動(dòng)柜缺少及時(shí)的運(yùn)維。個(gè)別情況下存在運(yùn)維之后塑殼開關(guān)忘記合閘的可能性，這種可能性假如發(fā)生在暴雨季節(jié)，會(huì)對(duì)變電站設(shè)施造成不可估量的損失。

1 智慧物聯(lián)體系

智慧物聯(lián)體系主要包括物聯(lián)管理平臺(tái)、邊緣物聯(lián)代理和各類型終端標(biāo)準(zhǔn)化接入。通過(guò)智慧物聯(lián)體系建設(shè)，推動(dòng)電網(wǎng)公司各類終端統(tǒng)一接入、邊緣智能和共享共用。智慧物聯(lián)體系實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與規(guī)范，為“數(shù)據(jù)一個(gè)源”提供保障，為綜合能源服務(wù)與新業(yè)態(tài)提供數(shù)據(jù)支持。對(duì)下統(tǒng)籌輸變電、配電網(wǎng)、客戶側(cè)和供應(yīng)鏈等領(lǐng)域泛在物聯(lián)和深度感知需求，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一物聯(lián)管理和終端標(biāo)準(zhǔn)化接入，對(duì)上為企業(yè)中臺(tái)提供開放、標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，形成跨專業(yè)數(shù)據(jù)共享共用的生態(tài)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值[1]。

智慧物聯(lián)體系通過(guò)在變電站、配電站房、臺(tái)區(qū)、輸電線路、工業(yè)用戶等場(chǎng)所部署邊緣物聯(lián)代理設(shè)備，實(shí)現(xiàn)傳感設(shè)備（端）標(biāo)準(zhǔn)化接入與數(shù)據(jù)匯集，實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)同管理和邊緣智能；基于設(shè)備運(yùn)行的各類APP應(yīng)用實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配置更新和在線監(jiān)視，降低運(yùn)維成本。建設(shè)兩級(jí)物聯(lián)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各類終端的遠(yuǎn)程維護(hù)、統(tǒng)一管理和應(yīng)用擴(kuò)展，滿足各專業(yè)應(yīng)用隨需迭代；實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的集中校驗(yàn)與匯聚轉(zhuǎn)發(fā)，為企業(yè)中臺(tái)和各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)保障。

智慧物聯(lián)體系總體架構(gòu)遵循“精準(zhǔn)感知，邊緣智能，統(tǒng)一物聯(lián)，開放共享”的技術(shù)原則，通過(guò)物聯(lián)管理平臺(tái)和邊緣物聯(lián)代理等平臺(tái)以及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化接入各類采集終端，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合貫通[2]：精準(zhǔn)感知。結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需求、投資規(guī)模、建設(shè)區(qū)域特點(diǎn)等因素，因地制宜部署感知設(shè)備，按需實(shí)現(xiàn)電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)、供應(yīng)鏈等領(lǐng)域的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)感知，支撐構(gòu)建電力數(shù)字孿生；邊緣智能。邊緣側(cè)通過(guò)邊緣計(jì)算、人工智能技術(shù)提供就地智能化分析、處理能力，支撐區(qū)域自治與云邊協(xié)同?；诮y(tǒng)一的邊緣計(jì)算框架實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)數(shù)據(jù)共享和業(yè)務(wù)流程貫通；統(tǒng)一物聯(lián)。建立統(tǒng)一的物聯(lián)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、應(yīng)用管理、物聯(lián)模型與物聯(lián)標(biāo)識(shí)等一體化管理，支持智能終端直接接入、邊緣設(shè)備匯聚接入、業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入等多元化接入；開放共享。支撐跨專業(yè)、內(nèi)外部資源共享共用，基于統(tǒng)一的物聯(lián)模型、接口規(guī)范和APP應(yīng)用商店，構(gòu)建數(shù)據(jù)安全、接入安全、交互安全及本體安全的物聯(lián)安全防護(hù)體系，打造開放合作、共建共享、安全可控的國(guó)網(wǎng)智慧物聯(lián)應(yīng)用生態(tài)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

2 系統(tǒng)組成（對(duì)應(yīng)智慧物聯(lián)體系對(duì)每一部分做原理介紹）

系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)云邊端三層結(jié)構(gòu)，項(xiàng)目遵循“精準(zhǔn)感知，邊緣智能，統(tǒng)一物聯(lián)，開放共享”的智慧物聯(lián)體系技術(shù)原則，運(yùn)用物聯(lián)管理平臺(tái)以及邊端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化接入采集終端，實(shí)現(xiàn)基于智慧物聯(lián)體系的變電站防汛在線監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)。

變電站防汛智能管理裝置實(shí)時(shí)采集排水泵電參數(shù)和傳感器的蓄水池內(nèi)水位，將數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議傳輸?shù)竭吘壢诤辖K端，通過(guò)RS485連接排水泵驅(qū)動(dòng)器，Modbus協(xié)議控制排水泵的開關(guān)狀態(tài)。變電站防汛智能管理裝置同時(shí)支持通過(guò)管理平臺(tái)遠(yuǎn)程升級(jí)程序、配置參數(shù)等功能，實(shí)現(xiàn)一次防汛設(shè)備自檢功能，縮短防汛的反應(yīng)時(shí)間，保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

邊緣融合終端上行通過(guò)MQTT協(xié)議與平臺(tái)進(jìn)行交互，下行通過(guò)Modbus協(xié)議與變電站防汛智能管理裝置交互[3]，邊緣融合終端啟動(dòng)時(shí)，由物聯(lián)管理平臺(tái)將物模型下載邊緣融合終端中，邊緣融合終端對(duì)采集的終端數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并基于物聯(lián)終端模型對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、校驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)化處置，邊緣融合終端采集APP采用json文本和腳本語(yǔ)言相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式，在不進(jìn)行二次調(diào)試的前提下，滿足支持ModBus規(guī)約的遙測(cè)和遙信量的采集、解析和入庫(kù)。邊緣融合終端將分析計(jì)算的變電站的防汛狀態(tài)通過(guò)電力VPN專網(wǎng)傳輸?shù)轿锫?lián)管理平臺(tái)。

物聯(lián)管理平臺(tái)側(cè)制訂變電站防汛智能監(jiān)測(cè)裝置和排水泵聯(lián)控設(shè)備執(zhí)行下發(fā)控制策略方案，當(dāng)檢測(cè)到排水井存在積水大于設(shè)定水位閾值時(shí)遠(yuǎn)程控制排水泵打開，開展排水泵等輔助控制設(shè)備與變電站防汛智能監(jiān)測(cè)裝置的配合執(zhí)行策略調(diào)試，提高設(shè)備自動(dòng)化水平[4]。通過(guò)溝內(nèi)部署的無(wú)線水位傳感器實(shí)現(xiàn)變電站的汛情監(jiān)測(cè)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)lora傳輸至裝置終端，變電站防汛智能監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算處理，如發(fā)現(xiàn)電纜溝內(nèi)水位告警，一方面主動(dòng)上報(bào)后臺(tái)主站，另一方面下達(dá)排水指令聯(lián)動(dòng)排水裝置進(jìn)行排水，變電站防汛智能監(jiān)測(cè)裝置同時(shí)實(shí)時(shí)采集排水狀態(tài)數(shù)據(jù)。

3 應(yīng)用成效

通過(guò)智慧物聯(lián)管理體系建設(shè)實(shí)現(xiàn)排水泵的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)和故障診斷，指導(dǎo)運(yùn)維人員第一時(shí)間對(duì)故障消缺，提升變電站運(yùn)行可靠性[5]。

系統(tǒng)建設(shè)。系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示、報(bào)警提示以及數(shù)據(jù)匯總等模塊組成。通過(guò)變電站防汛智能監(jiān)測(cè)裝置采集排水泵狀態(tài)和水位數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)閾值告警時(shí)，并可以自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備進(jìn)行智能調(diào)節(jié)或發(fā)送報(bào)警信息；數(shù)據(jù)采集內(nèi)容。數(shù)據(jù)采集包括排水泵電參數(shù)和排水井水位，排水泵電參數(shù)判斷排水泵是否工作正常，及時(shí)通知運(yùn)維人員檢修，根據(jù)電氣量判斷排水泵工作狀態(tài)，結(jié)合蓄水池內(nèi)水位變化情況實(shí)現(xiàn)排水泵的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)和故障診斷，指導(dǎo)運(yùn)維人員第一時(shí)間對(duì)故障消缺，提升變電站運(yùn)行可靠性。

閾值報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)被監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)異常時(shí)可自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，可設(shè)定各監(jiān)控點(diǎn)位的水位報(bào)警閾值。通過(guò)軟件系統(tǒng)報(bào)警方式上傳報(bào)警信息，及時(shí)通知值班工作人員?？赏ㄟ^(guò)系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)的上下閾值，當(dāng)水位參數(shù)超出預(yù)設(shè)的范圍時(shí)通過(guò)系統(tǒng)做出報(bào)警提示。系統(tǒng)允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍，超出范圍的錯(cuò)誤情況會(huì)在系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)注以達(dá)到報(bào)警目的；數(shù)據(jù)查詢?？刹榭粗悄茏冸娬镜膶?shí)時(shí)防汛監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，包括智能變電站位置水位情況，也可通過(guò)選擇智能變電站的位置、采集設(shè)備號(hào)等進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢篩選。

統(tǒng)計(jì)匯總。主要把數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)按照設(shè)定的頻率存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)中心，為以后的定量定性分析提供依據(jù)。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯總模塊提供歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析等報(bào)表服務(wù)[6]。匯總統(tǒng)計(jì)為用戶通過(guò)環(huán)境信息得到相關(guān)參數(shù)提供了方便，用戶可對(duì)所要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的參數(shù)（水位，水浸）進(jìn)行設(shè)置和完成參數(shù)的獲取，即時(shí)了解智能變電站中的防汛情況，以數(shù)字、圖形等方式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和記錄存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)信息，系統(tǒng)可在線實(shí)時(shí)24小時(shí)不間斷的采集和記錄智能變電站內(nèi)的水位，水浸、排水泵等各項(xiàng)參數(shù)情況。顯示、記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水位，水浸、排水泵值和曲線變化，統(tǒng)計(jì)溫濕度數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)、最大值、最小值及平均值，累積數(shù)據(jù)，報(bào)警畫面，用戶可隨時(shí)打印指定時(shí)間段的數(shù)據(jù)及運(yùn)行報(bào)告。

綜上，通過(guò)國(guó)網(wǎng)濟(jì)源供電公司的基于智慧物聯(lián)體系的變電站防汛智能監(jiān)測(cè)裝置研究和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了變電站水位感知設(shè)備和控制終端的統(tǒng)一接入智慧物聯(lián)管理平臺(tái)的管理，解決了智慧物聯(lián)體系下變電站智能防汛接入難的難題，提升了濟(jì)源變電站防汛能力，實(shí)現(xiàn)一次防汛設(shè)備自檢功能，縮短了防汛的反應(yīng)時(shí)間，保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行，本項(xiàng)目以基于智慧物聯(lián)體系的變電站防汛為核心，探索了智慧物聯(lián)體系建設(shè)的變電站防汛系統(tǒng)研究和應(yīng)用，結(jié)合硬件模塊化和軟件組態(tài)化的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，為智慧物聯(lián)體系建設(shè)提供了典型建設(shè)方案，進(jìn)一步加快物聯(lián)智慧體系建設(shè)。