物聯網在輸配電設備中的運用研究

竇書星 韋舒天

摘要：為了研究物聯網在輸配電設備中的運用現狀與下部發展。首先通過對物聯網的定義與體系結構等方面的基礎原理進行探討，明確了物聯網的相關特點和典型應用偏向。然后引出物聯網在輸配電設備中的運用框架，并結合筆者多年相關科研研究成果。為同行提供建設性意見。

關鍵詞：物聯網；輸配電；設備；運用

1引言

隨著國家能源利用與調換的科學化。以電力行業中常見的輸配電工序及其系列性調整方案為例，在電網平穩性思維框架下必須進行輸變電設備關鍵組成元件的安全可靠性評估，在電網輸配點一體化的智能電網框架下執行相關參數的智能檢測與管理。在此筆者基于自己高校科研工作經驗。在理論結合實際框架下，將物聯網技術的運用引入輸配電環節。全面論證計算機網絡技術與傳統能源行業的有效融合能極大促進管理質量提升，全面推進智能電網的建設與發展。

2物聯網技術

2.1物聯網的定義與體系結構

物聯網即為及時通訊，以“物連物”為基礎構架的信息傳感技術與相關設備。具體運用過程中可以進行實時監控、連接和交互，并通過互聯網進行網絡化數據管理，全面協同人與網絡之間的關系，達到科學控制和量化識別的綜合管理目的。在智能電網運用環節具有極大優勢。在物聯網原理上其架構可以簡單分為感知層、網絡層和應用層。其中感知層可以由電網中各個溫度、濕度和位置傳感器等進行設備設施的參數收集與識別。而在物聯網的中心是由互聯網、寬網格、網絡管理系統和云計算平臺組成的網絡層。在應用層面良好的人機交互頁面和相關的行業技術規范能通過實施數據進行不同模型下的分析，在預測、關聯和權重方面進行多方位信息參照。全面捕獲信息參數中的預測性規律并進行數據共享。當然以上框架和應用都需建立在數據傳輸和發布的正確性和及時性，以及物聯網傳感器的異構網絡和協議基礎之上的。

2.2物聯網核心技術與典型應用

任何基礎研究都需要相關的技術進行支持，其中物聯網的穩定運行需要無線射頻識別技術（RFID 技術）、無線傳感器網絡技術、全球定位技術和激光掃描技術等相關媒介進行不同程度的互為支撐。其中，無線射頻識別技術作為一種融合軟件開發、系統工程與加密解密技術的新型技術，利用后向散射原理，實現了對可移動物體或對象之間的數字化通信，實現了位置的固定。在硬件方面由天線、接口模塊、處理模塊、收發模塊和電子標簽幾大關鍵部分構成的RFID技術可以借助電子標簽進行一定權限的數據讀存和天線編碼的更改，目前最新電子標簽實現了顯示、定位、記憶、自動讀取和輸入輸出等多種功能。當前基于物聯網技術的相關多種優勢其硬件已經全面應用在智能技能、智能交通、文物保護、食品安全管理、數字家庭、物流管理、智能建筑、智能社區、數字檔案館、數字圖書館、電力行業、農業以及零售業等領域。而在輸變電設備狀態的檢測領域，就是利用一些通信與傳感檢測技術等來對輸變電設備中的信息進行收集與分析，并實現存儲與轉發。

3物聯網在輸配電設備中的運用

物聯網就是因為能實現物與物連接并且將信息進行互聯網基礎框架上的共享和拓展所以在終端運營上可以無限制進行設備設施的構建與運用，并且在全自動化的方式下進行相關命令的下達和參數的分析處理。在電力系統穩定性分析與調峰方面發揮了極大的技術優勢，相關智能電網系統的建立也正在物聯網技術應用的最好詮釋。以下分別展開論述。

3.1針對智能電網的物聯網體系結構

輸變電設備需要進行實時的運行狀態檢查和相關關鍵部件的壽命測試。其中運用智能化與自動化的物聯網技術構架可以在長效發展的基礎上不斷依托計算機技術的升級和相應物聯網體系結構的完善進行智能電網功能性的騰飛。

3.2在輸變電設備狀態中的運用

在輸變電設備狀態的檢測與相關維保工作的輔助環節主要依靠感知層進行相應工序的完成。其中在桿塔以及其他設備進行不同方式和型號的傳感器部署安裝。在當前輸電線路不同工況環節進行特征參數的收集，并通過實時傳輸進行網絡化記錄與分析。當前依據筆者所見，相關輸電線路的在線監測業務已經能全面實現風偏監測、圖像和視頻監測以及微氣象監測等高空及時性參數的收集。在供電環節當前主要是以太陽能供電方式為主，其他研究機構對高壓電磁取電進行了相關的研究，發現其效果并不理想。因此就要從全新的角度上出發，增強高低溫儲能能力，對供電工作的模式也要進行優化，增強整個系統中的供電能力。其次，變電設備狀態監測。物聯網技術支撐著變電設站中的智能化，因此在實際應用上就用應當要在滿足變電站智能化改造的基本要求。且在物聯網分層結構中，感知層主要體現在了過程層上，因此應用層要對應著站控層。

3.3輸變電設備全壽命的周期管理

從長期效益出發，綜合各種因素對資產進行規劃設計，在滿足經濟效益的基礎上降低資產的生命周期成本。而電網資產的生命周期管理就是要實現安全管理，從而實現資產管理的組合。結合我國的基本國情，分析了電網企業在行業市場中的技術和市場特點。通過不斷總結管理實踐經驗，以適應新的發展需要。此外，利用物聯網技術還可以對電力設備的全景式狀態信息進行監控，并將其屬性關聯起來對其壽命進行評估，為其循環成本等情況提供最高效的輔助功能。同時，還可以實現電力資產的有效生命周期關聯，提高設備診斷過程的真實性和準確性。它還有助于科學管理的制造和安裝階段。

在實際應用中，物聯網技術可以在變電站設備中收集各種信息，包括環境和測試等。通過運用科學的統計方法，分析設備的現狀和未來發展因素，從而形成一種基于物聯網技術的設備自身風險評估方法。通過使用新型傳感器等技術手段，對輸變電設備的狀態特性進行評估，還結合一定的理論數據，形成了有效的評估方法，并建立了完善的檔案。

3.4深化研究內容

隨著物聯網技術的快速發展，輸變電設備的狀態和使用壽命也有一定的規模。因此，為了更好地支持智能電網的快速發展，必須做好深化工作，實現長期發展。首先，在GPS等物聯網技術的基礎上，加強對全景狀態信息和智能監控模型的研究。應加強對存儲、計算和信息智能監測裝置的研究。加強對信息集成技術和通信協議的研究。加強對智能管理技術和測試評價技術的研究。加強對電力專用傳感器實際應用的研究。加強監測設備可靠供電的研究。明確電磁干擾在實際管理應用中存在的問題，并在此基礎上進行研究。必須不斷開發信息可視化的顯示平臺。深化數據挖掘技術和周期管理的應用。應擴大對“云”技術的研究，以提高監控和周期管理應用程序的有效性。

4結語

綜上所述，物聯網在電力系統上的運用已經全面體現了計算機領域的技術創新性。在傳統工業領域的技術任務融合上相關的邊緣學科還需長足發展。當前相關技術人員需要繼續創建電力網絡芯片設計、應用系統開發、標準體系、信息安全、軟件和測試平臺全面推進物聯網技術在智能電網應用中突破。在產業鏈環節形成算法、軟件、硬件為一個完整體系的共創發展，根據筆者當前說見，智能電網中的物聯網應用將有效整合通信基礎設施和電力系統基礎設施資源，提高電力系統的信息水平，提高現有電力系統基礎設施的利用率，實現低碳經濟和綠色增長。

參考文獻

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（作者單位：1.南京工程學院電力工程學院；

2.國網湖州供電公司）