有源自組網存儲測溫一體標簽在變電站智能化改造中的應用

張喜平,趙文博（廣東電網公司中山供電局，中山 528400）

有源自組網存儲測溫一體標簽在變電站智能化改造中的應用

張喜平,趙文博
（廣東電網公司中山供電局，中山 528400）

0　引言

十二五是南方電網公司智能電網全面建設階段，ITC技術對變電環節智能建設的支持主要表現在：設備可視化運行、狀態檢修、現場作業輔助以及智能化變電站等方面。變電站智能化技術被大量地應用到變電站建設和改造中。變電站智能化是智能電話建設的核心內容之一。變電站的智能化要求在變電站內要采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以站內信息數字化、通信網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、控制、保護、計量和監測等基本功能[2-3，5]。而變電站智能化的基礎是一次設備的智能化，即具有量測數字化、控制網絡化、狀態可視化等特征，要求智能變電站內運行的設備要能實現廣泛在線監測和狀態檢修。對于已經運行的老舊變電站，在其智能化的改造過程中，物聯網技術具有的全面感知、信息可靠傳輸、智能數據處理等技術特性，對于實現一次設備狀態可視化和狀態檢修輔助決策支持，是最佳的解決途徑。

目前國內外常見的用于變電站高壓設備的測溫標簽大都基于CMOS工藝，基本特點是測量范圍大且精度高的功耗較大，功耗低的測量范圍較小且測量精度不高。本文著眼于變電站智能化改造中應用物聯網技術提升智能化水平，在現有測溫RFID的基礎上重點針對測溫與存儲一體化、功耗高、數據雙向通訊等問題進行了改進，研制出新的集信息存儲和測溫于一體的自組網標簽（簡稱：SRFID300）。SRFID300具有存儲量大、數據精度高、自動預警、低能耗、雙向通信等特點，在變電站智能改造過程中，使用該標簽可實現一次設備標識、在線測溫、異動、盤點等變電站管理，同時研究并設計了標簽的編碼體系，有助于設備在電力系統的推廣使用。SRFID300在廣東電網公司中山供電局三鄉區域智能電網改造項目中進行了示范應用。

1　SRFID300系統設計

SRFID300是在常見的有源測溫標簽基礎上改進而來的，除了具備標簽的標識功能、溫度傳感器的溫度感知和溫度數據采集功能外，還具有獨立存儲設備信息的功能、溫度異常告警功能以及雙向通信功能。本研究首次在溫感標簽中集成了單片機技術，實現了大容量的存儲功能；同時在溫度異常情況下，SRFID300能根據事先預制在芯片中的預警程序做出判斷并發送告警信息給接收器。SRFID300系統結構如圖1所示：

圖1　SRFID300結構

通過測試與第三方機構的檢測發現SRFID300運行穩定，主要有效性能參數如表1：

表1　SRFID性能參數

2　SRFID300的編碼設計

編碼體系是標簽數據存儲和傳輸的基礎。EPC （Electronic Product Code）即電子產品編碼，它是一種建立在EAN.UCC（即全球統一標識系統）條型編碼基礎之上的編碼系統，是對條形編碼系統做了一些擴充，用以實現對單品進行標志。在EPC編碼體系中公布的編碼方案有64位、96位、256位三種類型[4]，其中：64位碼方案主要應用在物流行業，256位編碼因為太長容易造成處理繁瑣及數據冗余，本系統設計中采用96位編碼規則，編碼結構如表2：

表2　EPC編碼規則

為了實現標簽數據存儲和數據快速檢索的目的，采用編碼作為設備信息索引，主要根據設備的行政歸屬、類型、電壓等級和序列號等進行編碼，編碼結構設計如下：

圖2　編碼體系設計

其中：標頭信息按64位編碼體系進行編碼，為固定信息，占8位，即：00110101；管理者信息是指設備的行政歸屬信息，占28位，分為四級：大電網+省網+地市+廠站；設備屬性指設備大類（如變電、輸電、配電等）+功能類型（可參照電力設備分類，如：主變、開關柜、斷路器等）+電壓等級，占24位；序列號是按照各權屬單位對資產進行統一編碼所產生的設備編號，占36位。編碼規則具體如下：

表3　編碼結構表

按照編碼規則進行中山供電公司編碼設計，最后將編碼應用到三鄉區域智能電網建設中，以平鋪變電站10kV開關柜的編碼為例，其二進制編碼如表4，在實際系統使用過程中，為了數據存儲和讀取的方便，也可根據需要將二進制編碼轉換成16進制進行使用。

表4　設備編碼示例

3　SRFID300在變電站內的應用場景

一次設備標識:設備標識是SRFID300的設計是考慮的最基本的功能。一般情況下在變電站內部，設備標識通過在設備上貼無源標簽，其所指的設備的資產信息和臺帳信息是通過后臺數據庫關聯來實現的。通過使用SRFID300進行設備標識，其特有的存儲功能可將設備的基本信息、參數信息、位置信息、運行信息等存儲到芯片中，實現了與新型智能設備一樣的標識和信息管理的功能。設備臺帳信息變化時或設備位置更換時，SRFID300可以通過其雙向通信功能，在線召喚更新或近距離使用手持終端、近距離讀寫實現更新。

設備巡檢輔助:通過使用SRFID300的在線感知功能，可方便地在GIS地圖上構建電力設備分布圖，幫助巡檢人員快速進行設備定位；同時通過使用智能手持設備從SRFID300中讀取一次設備信息，可減少因為網絡不暢而帶來的數據傳輸問題，有效提升了巡檢人員工作的效率；通過近距離讀取設備溫度信息，可及時發現故障隱患，同時提高巡檢工作的效率。

設備在線盤點:設備在線盤點是通過SRFID300與一次設備的關系，實時在線獲取一次設備狀態信息、位置信息、資產信息，可快速實現設備在線盤點。根據需要，自動進行定期的設備在線盤點，統計變電站內設備的類型、數量、狀態等，可在圖形上實時展示安裝位置，同時可生成數據列表。

設備異動自動感知:利用SRFID300無線自組網的特點，可實時捕捉到未遵循工作計劃安排的設備移出機柜或移入機柜時進行告警提示，自動產生告警記錄，實現設備異動感知功能。

4　SRFID300應用實例介紹

在廣東電網公司中山供電局三鄉區域智能電網改造項目中，我們在平鋪變電站和申堂變電站內的開關柜、刀閘等設備上安裝了SRFID300進行示范應用，主要實現測溫、標識、在線盤點、巡檢輔助等功能，下圖是軟件系統界面和硬件安裝截圖：

圖3　開關柜溫度在線監測系統界面

圖4　監測模塊固定安裝圖

通過系統的試運行，對比傳統的測溫標簽，發現改進型的有源自組網存儲測溫一體化標簽在測溫精度、數據存取、近距離讀寫等反應速率和準確率上均有了不同程度的提高。尤其是在站內大面積應用時，自組網的功能可自動尋找最近的中繼節點進行數據傳輸，性能表現依然優異，驗證了該系統的有效性和可靠性。

5　結語

針對現有測溫標簽在智能變電站內綜合應用所存在的問題，本文改良性設計了有源自組網存儲測溫一體標簽SRFID300，可實現變電站內設備的標識、溫度采集、設備信息大容量存儲等功能，同時設計的電力設備編碼體系可有效實現標簽數據存儲和使用的效率。通過實例驗證表明，相比傳統的測溫標簽，本文所設計的SRFID300系統在智能變電站的應用則更加適宜和可靠。

[1]李友光.基于RFID的輸變電設備EPC編碼的應用研究[D].湖南大學，2014.

[2]鐘清等編著.智能電網關鍵技術研究[M].中國電力出版社，2011，08.

[3]王正風等編著.智能電網安全經濟運行實用技術[M].水利水電出版社，2011.08.

[4]岳善勇.編碼標識——物聯網的重要支撐[J].中國自動識別技術，2011（3）.

[5]何光宇,孫英云編著.智能電網基礎[M].中國電力出版社，2010.0.

[6]熊春如.基于RFID的智能數據采集終端的研究與設計[J].電氣自動化，2008,30（5）:54-56,65.

Intelligent Power Grid;Temperature Measurement and Storage Integration Label;Intelligent Substatio;Code

Application of Active Self Networking Storage Temperature Measurement in the Transformation of Intelligent Substation

ZHANG Xi-ping，ZHAO Wen-bo
（Zhongshan Power Supply Bureau，Guangdong Power Grid Company，Zhongshan 528400）

1007-1423（2016）06-0083-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.06.020

張喜平（1966-），男，高級工程師，從事電力系統自動化運行管理工作

2015-12-15

2016-02-15

智能電網建設離不開物聯網技術。目前用于變電站高壓設備的測溫標簽，測量范圍大且精度高的功耗大，功耗低的測量范圍較小且測量精低。在現有測溫RFID的基礎上進行了改進，研制出新的集信息存儲和測溫于一體的自組網標簽SRFID300，具有存儲量大、數據精度高、自動預警、低能耗、雙向通信等功能特點，可實現原有變電站的智能化改造。研究并設計標簽的編碼體系和軟件系統，在廣東電網公司中山供電局三鄉區域智能電網改造項目中進行示范應用。

智能電網；測溫存儲一體化標簽；智能變電站；編碼

趙文博（1980-），男，高級工程師，從事調度自動化工作十多年

Intelligent power grid construction cannot be separated from the Internet of things technology.At present,the temperature measurement label for high voltage equipment in transformer substation,which has the survey scope in a big way and higher precision the power con鄄sumption is high,and the low power consumption the measurement range is small and the measurement precision is low.Based on the ex鄄isting temperature measurement RFID,develops a new set of information storage and temperature measurement,which has the character鄄istics of high storage capacity,high data accuracy,automatic early warning,low energy consumption,bidirectional communication and so on,which can realize the intelligent transformation of the original substation.At the same time,studies and designs the encoding system and the software system of the tag,which has been demonstrated in the power supply bureau of Zhongshan Power Supply Bureau.