貴州電網(wǎng)有限責任公司遵義供電局 許書赫 王子琪 夏 坊 王 楠 杜 航

1 運用背景及意義

在大規(guī)模電力設(shè)備管理系統(tǒng)中，多數(shù)運行的電力設(shè)備分布位置比較分散或是工作的外界環(huán)境十分惡劣，常常因為工作時溫度升溫過快造成設(shè)備元器件功能異常或工作環(huán)境濕度較大而引起漏電跑電事故，嚴重影響了整個電力系統(tǒng)中各個設(shè)備的安全運行[1]。

而我國當前電力設(shè)備管理主要依賴有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該方式具有安裝布線投資大、系統(tǒng)靈活性不高、自動化控制水平較低等問題?？茖W技術(shù)不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)逐漸興起，其依托于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集成傳感器技術(shù)、計算機通信技術(shù)、射頻識別技術(shù)于一體，可以更好地應(yīng)用于電力設(shè)備管理系統(tǒng)中。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為全新的信息采集及處理技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用，主要工作原理是在目標檢測區(qū)域安裝一定數(shù)目的傳感器，通過無線通信方式來組成一個強大的信息網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對目標區(qū)域內(nèi)檢測對象的數(shù)據(jù)獲取、處理及傳輸操作等。其無線通信技術(shù)目前常見的有藍牙技術(shù)、紅外線技術(shù)、UWB 及紫蜂通信技術(shù)。其中，紫蜂無線通信技術(shù)因其能耗損失低、傳輸速率快、花費成本小等優(yōu)勢，越來越受到認可，對市面上常規(guī)無線通信手段進行了對比分析見表1。

表1 無線通信手段對比

為滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也將不斷演變發(fā)展，我國的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將日漸進步，推動我國工業(yè)蓬勃發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析

2.1 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的精髓在于將物體智能化，搭建起人與物、物與物間的溝通聯(lián)系的橋梁，其主要特點是360°全方位感知、數(shù)據(jù)安全傳輸及智能計算處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以廣泛應(yīng)用在電力生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)，確保電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全可靠高效地運行。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各個電力設(shè)備由單獨的個體有機凝聚在一起，形成一個整體并實時監(jiān)測系統(tǒng)各項運行參數(shù)以方便工作人員隨時掌握設(shè)備整體工作狀態(tài)，總之，物聯(lián)網(wǎng)可以改善電力設(shè)備管理的智能化管控水平，通過對收集的大量數(shù)據(jù)進行有效分析及計算處理，采取科學的應(yīng)對手段，實現(xiàn)各個電力系統(tǒng)設(shè)備智能化運維管理[2]，其體系架構(gòu)如圖1所示。其中，感知層主要由射頻識別標簽、導航定位、傳感器攝像頭等組成；網(wǎng)絡(luò)層主要由電信網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)、其他網(wǎng)等組成；數(shù)據(jù)處理層主要由信息處理平臺、信息安全平臺等組成，應(yīng)用層涵蓋范圍比較廣，涉及智慧電網(wǎng)、智能家居、智能工業(yè)等。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

2.2 物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支撐

2.2.1 物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)

識別技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中完成物品目視化管理的重要方法，其發(fā)展速度十分關(guān)鍵。目前識別技術(shù)一般是依賴無線電信號對目標物體實行非接觸式的自動識別及管控，現(xiàn)在居民衣食住行生活的各個方面以及工業(yè)自動化生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)都有著物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)的身影。

2.2.2 紅外感應(yīng)技術(shù)

通常來講，任何物體都是自帶溫度的，但凡具有溫度，必定向外輻射若干紅外線，通過采集目標向外輻射的紅外線就能夠?qū)δ繕诉M行識別，避免與目標物體直接接觸，同時，該方法對于溫度差比較明顯的目標對象檢測效果比較理想。

2.2.3 全球定位技術(shù)

全球定位技術(shù)擁有強大功能，能夠為大家提供準確的位置、速度和時間信息，該技術(shù)一方面能夠預(yù)防電力設(shè)備被盜，另一方面能夠監(jiān)測電力設(shè)備的具體故障位置，同時為電力系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時間規(guī)則，進一步推進電網(wǎng)的智慧運營。

2.2.4 M2M 技術(shù)

M2M 技術(shù)通常指末端電力設(shè)備之間的交融與集中化管控，根本上實現(xiàn)各個設(shè)備之間和設(shè)備及人之間有效信息的交流，當各個系統(tǒng)之間信息迅速傳遞時，不僅能夠合理優(yōu)化電網(wǎng)配置，還能增強電力設(shè)備工作的可靠性，降低使用維護成本，最終推動電網(wǎng)綠色、高效、健康發(fā)展[3]。

3 物聯(lián)網(wǎng)在電力設(shè)備管理中的應(yīng)用

3.1 電力設(shè)備的防盜監(jiān)控

我國土地遼闊，資源豐富，電力配電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)在我國的大部分區(qū)域生根開花，配電網(wǎng)由數(shù)量龐大的電力設(shè)備組成，且此類電力設(shè)備在電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)發(fā)揮著重要作用，但是由于系統(tǒng)需要，該類設(shè)備分布較廣，露天環(huán)境、人跡罕至等地方均可使用。露天環(huán)境下工作的電力設(shè)備無法避免風吹日曬，因而故障率較高，而偏遠地區(qū)的電力設(shè)備可能會被偷盜，種種問題都會致使電網(wǎng)無法穩(wěn)定運營，對人們生活及工業(yè)生產(chǎn)造成干擾。為了防止此類情況發(fā)生，在電力設(shè)備管理中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其是針對電力設(shè)備的防盜防偷，效果明顯。主要是在電力設(shè)備附近安裝傳感器，一方面方便隨時采集電力設(shè)備的溫度、電量等實時工作參數(shù)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳至中央處理單元進行處理，為電力設(shè)備正常狀態(tài)的研判提供依據(jù)，另一方面，物聯(lián)網(wǎng)中的全球定位系統(tǒng)能夠及時識別電力設(shè)備的位置信息，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備移動，便立即通知就近地址的工作人員到達現(xiàn)場采取措施，終止偷竊設(shè)備行為，盡可能地保證電力設(shè)備的完整性。

3.2 固定電力資產(chǎn)的管理

針對電力企業(yè)，核算固定設(shè)備資產(chǎn)數(shù)額的工程十分龐大且繁雜，在固定設(shè)備上粘貼射頻標簽，采用射頻標簽進行非接觸方式讀取，通過對電子標簽實施掃描來核對固定設(shè)備資產(chǎn)的損耗情況，不僅簡化了固定設(shè)備資產(chǎn)的管控，又在一定程度上節(jié)省了人力物力，降低了成本，提高了工作效率。

3.3 電力設(shè)備管理主要內(nèi)容

一是小范圍監(jiān)控單元。一般在合理位置安裝一定數(shù)量傳感器，以便詳細掌握電力設(shè)備工作環(huán)境的具體情況，倘若環(huán)境溫度或濕度超出正常值，報警可以依靠無線傳輸技術(shù)借助小型監(jiān)控單元上傳到控制中心，立即提醒作業(yè)人員開展檢修。

對于丟失的電力設(shè)備還能夠采用追蹤器實施跟蹤，能夠避免電力設(shè)備偷竊造成的損失。二是傳輸網(wǎng)絡(luò)單元。每個傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息需要通過傳輸網(wǎng)絡(luò)單元傳輸?shù)街醒肟刂贫?，在通信電纜不能安裝架設(shè)的區(qū)域盡可能采取無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實施傳輸，以便減少網(wǎng)絡(luò)安裝的投資[4]。三是電力設(shè)備管理平臺單元。該單元把各種傳感器采集的信息開展整合并進行數(shù)據(jù)分析，實時監(jiān)測電力設(shè)備的各項工作參數(shù)的變化，綜合提升電力設(shè)備的管理質(zhì)量及工作效率。

3.4 DCS 系統(tǒng)的應(yīng)用

DCS 又稱分散控制系統(tǒng)，作為物聯(lián)網(wǎng)中常用的技術(shù)手段之一，其具有較高的自動化控制水平，是許多電力企業(yè)自動化運營的關(guān)鍵組成部分，該系統(tǒng)如圖2所示，能夠控制火力發(fā)電廠鍋爐、汽輪機及其他電力設(shè)備的智能運行，最終實現(xiàn)電力企業(yè)的智能化運營。

圖2 DCS 系統(tǒng)

以火電廠發(fā)電生產(chǎn)為例進行說明，回路控制單元控制整個電廠生產(chǎn)工藝流程，通過1-N 個設(shè)備接口與顯示屏、上級管理計算機、打印機進行通信連接，及時監(jiān)測電廠動態(tài)運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)電廠運營信息綜合管理，一旦發(fā)生設(shè)備故障也會有預(yù)警提示，通知檢修人員第一時間到達現(xiàn)場進行處理，減少了故障停時，總之，DCS 系統(tǒng)依靠其強大的處理器配置，完善的DCS 監(jiān)控模塊及網(wǎng)絡(luò)報警功能，時刻關(guān)注著各個電力子系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)及實時狀態(tài)，并配備可靠性較好的電源切換設(shè)備。該技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以實時監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常，還可以整體提升電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

3.5 為科學決議提供技術(shù)支撐

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基底搭建的電力設(shè)備全生命周期管理，通過有計劃地收集各類電力業(yè)務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，開展統(tǒng)計并精確分析，為領(lǐng)導層決策提供依據(jù)。通過對電力設(shè)備的分類、功能和參數(shù)等基礎(chǔ)信息實施多維度、多方位的調(diào)研統(tǒng)計、處理分析、判斷預(yù)測等，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)融合、多功能互補，更加合理、精準地刻畫出電力設(shè)備現(xiàn)狀及其未來的發(fā)展趨勢，同時也為電力企業(yè)的投資提供數(shù)據(jù)支撐，為決策層分析未來企業(yè)效益提供了數(shù)據(jù)依據(jù)[5]。另外，在電力設(shè)備管理過程中將設(shè)備全壽命周期資料信息化，既可以全面盤查設(shè)備家底，將所有的電力設(shè)備全部納入電網(wǎng)管理；也將電力設(shè)備臺賬及電力業(yè)務(wù)的項目資料妥善存儲，方便后期線上管控流程建設(shè)及信息資源統(tǒng)籌利用。

此外，為充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備管理中的作用，一方面，加強工作人員的教育和培訓工作，需要派出專業(yè)技術(shù)人員去發(fā)達國家的電力企業(yè)進行學習，參考其電力設(shè)備管理方式，在熟練掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)要點基礎(chǔ)上，以“提質(zhì)增效、智能運營”為問題導向，并結(jié)合自身電力設(shè)備管理的實際工作情況對其進行科學合理的改進設(shè)計，逐步完善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備管理運行中的模式。另一方面，每月組織各方就近期電力設(shè)備管理工作中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用進行總結(jié)復(fù)盤，找出不足，給出解決方案，并對下一步的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化指明發(fā)展方向。

4 結(jié)語

本文從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備管理中的應(yīng)用背景及意義入手，探究了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析架構(gòu)，最后，介紹了物聯(lián)網(wǎng)在電力設(shè)備管理中的應(yīng)用，包括電力設(shè)備的防盜監(jiān)控、固定電力資產(chǎn)的管理、DCS 系統(tǒng)的應(yīng)用以及為科學決議提供技術(shù)支撐等，多重保障電力設(shè)備管理的工作質(zhì)量，提高其工作效率，推動電力行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。