基于物聯網的輸變電設備智能

摘要：物聯網技術能夠在協議規則基礎上，通過GPRS、射頻識別以及傳感器等，建立物品與網絡之間的相互連接，智能化的實現信息管理、定位、跟蹤、識別以及監測。在輸變電設備智能監測中運用物聯網技術，能夠有機的提升設備綜合性能，對現有智能化監測問題加以解決，促進國家智能電網的健康發展。基于此，本文深入探究基于物聯網的輸變電設備智能監測的實現，推動輸變電設備提升智能監測水平。

關鍵詞：物聯網；輸變電設備；智能監測；實現

前言

目前輸變電設備在智能監測過程中，存在網絡擁塞現象，且設備的通用性以及數據共享等方面都存在一定問題，不利于充分發揮智能監測裝置的積極作用。基于物聯網實現輸變電設備的智能化監測，能夠有效提升監測質量，推動國家智能電網的可持續發展。因此，需要結合物聯網技術，構建輸變電設備的通信體系結構，設計通信網絡結構，并合理選擇設備，同時對輸變電設備智能監測應用物聯網中存在的問題進行深入探究。

1.基于物聯網的輸變電設備通信體系結構

基于物聯網實現輸變電設備智能監測，首先要結合物聯網技術，構建輸變電設備對應的通信架構。物聯網指的是物與物相互連接的互聯網，通過GPRS、射頻識別以及傳感器等，按照協議規則，可以保持物品和網絡之間建立連接關系，對信息實現通信和交互，智能化的進行管理、定位、跟蹤、識別和監測等。物聯網技術中的關鍵技術有數據安全技術、感知和識別技術、數據分布式與嵌入式處理技術、數據組網和傳送技術等。在物聯網架構基礎上，構建三層架構體系，包括應用層、網絡層以及感知層，以有效傳輸數據，控制路由[1]。基于物聯網的輸變電設備通信架構體系可見圖1，不同層面對應的功能需求也是不一樣的。

1.1應用層

架構當中的應用層，主要是通過信息中心、服務器等全景數據平臺，支持輸變電設備實現全過程的智能監測和管理。應用層對應平臺當中包括了路由器、交換機等設備，并主要由通信總線支持平臺內部通信。應用層要和感知層等相關網絡之間實現通信，主要是通過前置關口設備實現的，以此轉換通信協議，并對數據實現識別、傳送和接收[2]。

1.2感知層

架構的感知層包括了氣象災害數據、輸電線路、變電站、電力運行、設備數據傳感網絡以及運維數據系統等，所以感知層具有多種信息類型，各方面信息都有不同的來源，需要對繁雜信息流加強控制，保證通信網絡相互之間具有良好協調性。

1.3網絡層

感知層和應用層對應平臺要實現相互通信連接，就需要通過網絡層實現，所以，需要重點解決遠程通信傳送以及多協議接口等有關問題。在對前置設備實現有效應用基礎上，能夠更有效的轉變和變更不同傳感網絡相互之間的通信協議，在光纖網絡支持下，可以有效實現遠程的通信傳送。

2.設計通信網絡結構并選擇設備

2.1設計通信網絡結構

基于物聯網實現輸變電設備智能監測，需要合理設計通信網絡結構，并優化選擇設備。感知層對應通信網絡，主要是通過傳感器采集終端數據，但是由于通信面積非常廣闊，數據類型具有突出的龐雜特性，需要通信數據流同時具備橫向和縱向流量通道。網絡層除了要對感知層分散化、繁雜且海量的數據通信需求實現有效適應，還要提升通信網絡的可控性和可管理性。

結合物聯網技術和輸變電設備相關特性，文章建立的通信網絡，其架構屬于樹狀拓撲結構，以對廣播風暴實現有效防止，同時可利用網絡良好的擴展性能，更加高效、快速的對網絡故障實現隔離處理，確保通信網絡結構具有高可靠性[3]。此網絡結構屬于全面聯接型網絡，可以促使主IED設備彼此之間進行分布式設置、存儲以及計算的時候，能夠以多點對多點形式實現網絡通信，具體可見圖2。

2.2選擇通信設備

通信設備可以選擇OSI體系當中的路由、交換和傳輸設備。OSI體系當中的交換設備，帶寬利用效率相對較高，轉發效率也很高，通信協議比較簡易，但是其二層協議網絡要通過ARP協議尋找地址，對廣播風暴的抵抗能力有待提高。傳輸設備不管是MSTP還是SDH，其延時性都比較低，可靠性和帶寬都比較高，優點比較突出，但是卻不能和本地網絡相互連接。此體系當中的路由設備，安全性和穩定性都比較高，不過網絡協議相對較為復雜，信息轉發率比較低，配置缺乏靈活度，需要通過DHCP中繼還有服務器等設備，支持路由設備順利運行。

基于物聯網的輸變電設備智能監測系統當中，結合實際業務特點，制定通信組網方案。網絡層和感知層可以利用便捷且簡單的交換設備，實現二級網絡系統的構建，并且系統的基礎功能是匯聚信息和接入數據。變電站的遠程控制中心，要實現遠程控制和調度，就要利用路由設備實現三層通信協議網絡的構建，以此達到控制目的。本地通信在網絡接入基礎上，匯集感知層末端多個節點之間數據，包括集成化監測單元、傳感設備等，同時轉變以及更換通信協議，映射或者尋找地址，并對多個業務邏輯通道實現相互之間的隔離以及分類等操作。要實現匯集網絡，還要建立各個主IED之間網絡的相互連接，監管并匯集接入層流量，同時做好末端設備的驗證以及識別等工作。核心網絡設備要與資產管理中心、遠程的變電站控制中心等實現相互連接，就要依靠信息網絡，并通過SDH/MSTP實現信息傳送通道的構建，利用PTNI網絡自身突出的管道劃分功能，在物聯網基礎上構建輸變電設備智能監測體系對應的業務隔離，對數據實現全面采集和處理，識別存儲設施，區分服務并科學化管理網絡。

3.基于物聯網的輸變電設備智能監測需要解決的問題

我國對物聯網技術的應用尚處于初級階段，在實踐當中依舊面臨著諸多關鍵難題，需要對有關問題實現有效解決，以更高效的在輸變電設備智能監測中運用物聯網技術，促進國家智能電網的科學建設和健康發展。

3.1對基于物聯網的智能監測技術加強完善

目前我國輸變電設備開發智能監測系統過程中，各個物聯網節點之間還有無線傳感設備對應網絡功能渠道之間，通信干擾較為嚴重，這是系統開發的主要難點之一。同時，物聯網技術缺乏充足的競爭力和完善的自主知識產權，這在一定程度上也對物聯網的深層次應用產生一定限制作用。目前我國輸變電設備對應智能監測技術依舊存在多個技術難點，比如怎樣將智能監測設備缺陷或故障發生率實現有效降低等問題，都需要加強研究[4]。

3.2解決無線傳感設備網絡信息流穩定問題

輸變電設備開發智能監測體系，各種類型的傳感節點都非常容易出現損壞問題，無線通信比較容易出現信息篡改、泄漏以及受到非法訪問等問題，需要通信和交互方式更加多元化，以此確保電力系統在傳送核心網絡數據的時候能夠更安全可靠。電網運行的穩定性和安全性，直接關系到社會發展，所以需要對無線通信數據進一步開發可靠的加密機制，并加研究物聯網技術對應的業務認證機制等。

3.3智能監測體系和物聯網要提升標準化

我國物聯網技術目前缺乏科學、統一的標準體系，所以輸變電設備開發智能監測體系中應用物聯網技術，會受到較大限制，甚至一定程度上阻礙了國家職能電網的發展。當前我國智能監測設備在技術上存在一定局限性，設備性能具有較大差異性，缺乏一致的技術標準，所以智能監測系統不能實現規模化的推廣和應用。基于此，我國需要高度重視建立規范化、標準化、統一化的物聯網應用標準，強化物聯網管理水平，針對智能監測制定長期規劃戰略，同時完善的出臺有關規定，進一步提升智能監測系統的設備質量。

3.4從業者需要加強技術指導

當前很多智能監測系統的技術人員，對物聯網技術缺乏深刻的認識，思想理念不夠先進，專業技能有待提高，難以有效達到輸變電智能監測系統精細化管理的相關需求。基于此，需要對從業者加強技術指導，制定系統化的培訓計劃和培訓制度，促使技術人員逐步提升自身綜合素質。

4.結束語

要推動國家智能電網的有序發展，就要重視開發輸變電設備智能監測系統。目前在該系統開發當中還存在諸多不足，需要積極將現代化物聯網技術引入系統開發，從技術層面提升系統整體性能，全面高效的對輸變電運行情況實現智能監測，保證電網系統可以更加安全、可靠的運行。目前輸變電設備智能監測系統在應用物聯網實現開發過程中，還有很多待解難題，需要相關科技人員和管理部門加強研究，提升物聯網應用水平。

參考文獻：

[1]車力.淺析物聯網技術在智能電網輸變電設備在線監測中的應用[J].企業技術開發月刊，2016（21）：137-137.

[2]李紅巖，蘇海峰，郝宇賢，等.物聯網技術在輸變電設備狀態監測中的應用[J].電子技術與軟件工程，2016（10）：23-23.

[3]范佳興.基于物聯網技術的輸變電設備狀態監測系統性能分析研究[D].合肥工業大學，2016（3）：86-86.

[4]劉華喜，丁倩.輸變電設備物聯網關鍵技術研究[J].智能城市， 2016（12）：60-60.

作者簡介：李媛媛，1979年生，碩士，主要研究方向為電力企業管理、綜合能源等領域