220kV變電站泛在電力物聯網應用技術研究

李曉霞

摘 要：變電設備物聯網是物聯網技術在輸變電設備領域的融合應用，具有智慧化、多元化、生態化的特征，是泛在電力物聯網戰略的重要組成部分。以220kV變電站智能物聯網綜合應用系統的試點建設為例，探索研究了220kV變電站泛在電力聯網系統建設的整體方案和應用技術。

關鍵詞：220kV;變電站;物聯網;應用技術

伴隨電網規模的不斷擴大，發電裝機容量的持續增加以及分布式新能源的大量涌現，電網的連接主體日益增多并成為能源革命的中心環節和能源輸送和轉換利用的樞紐，對其靈活調節能力和智能化、數字化發展提出了新的更高要求。建設泛在電力物聯網是解決電網技術問題、突破電網發展瓶頸的有效途徑，是電網公司的全面創新和深刻變革，泛在電力物聯網將帶動電網企業產業鏈上下游協同創新發展，引領國家能源互聯網高質量建設。

1 物聯網的概念

1.1物聯網的定義

物聯網的概念由MIT的KevinAshton在1998年首次提及，他指出將RFID技術和其他傳感器技術應用到日常物品中構造一個物聯網。緊接著的第二年由KevinAshton帶頭建立的Auto-IDcenter對物聯網的應用進行了更為清晰的描述：依靠全球RFID標簽無線接入互聯網，使得從剃須刀到歐元紙幣再到汽車輪胎等數百萬計的物品能夠被持續地跟蹤和審計。

電力行業對“物聯網”的理解應該是：物聯網是一個實現電網基礎設施、人員及所在環境識別、感知、互聯與控制的網絡系統。其實質是實現各種信息傳感設備與通信信息資源的（互聯網、電信網甚至電力通信專網）結合，從而形成具有自我標識、感知和智能處理的物理實體。實體之間的協同和互動，使得有關物體相互感知和反饋控制，形成一個更加智能的電力生產、生活體系。

1.2物聯網的特征

物聯網作為通信、信息、傳感、自動化等技術的融合，具有全面感知、可靠傳遞和智能處理的特征。全面感知就是讓物品會說話，將物品信息進行識別，利用RFID、傳感器、二維碼等能夠隨時隨地采集物體的動態信息。并通過網絡傳輸后臺，進行信息共享和管理。可靠傳遞指信息通過現有的通信網絡資源進行實時可靠傳輸。智能處理就是通過后臺的龐大系統來進行智能分析和管理。真正達到人與物的溝通、物與物的溝通。

2 物聯網感知層網絡

2.1可跟蹤性

可跟蹤性是指不管在任何時候都可以通過物聯網獲取與自己相關物品的信息與坐標，同時還可以對物品周邊的環境有一定的了解。該技術一般被應用在航空物流領域中，客戶可以通過物聯網建立與自身行李之間的聯系，并及時對自己的行李做出準確定位。

2.2可監控性

物聯網的可監控性能夠通過對物品的監控來了解人類的喜好和行為。將其應用在酒駕處理上，能夠更好的對駕駛員的清醒程度予以實時掌控，防止酒駕的發生，保證駕駛員和出行人員的安全。

2.3可連接性

物聯網具有較強的開放性特征，其可以通過與通信網絡以及廣電網絡的連接，擴大監管范圍。尤其在食品和老人健康監管中，發揮著巨大優勢。220kV變電站輸電設備在大電壓和大電流的運行模式下，設備參數的在線監測能夠有效保證高壓隔離，抵御強電磁干擾。對于部分參數的的測量，要合理應用短距離無線通信技術，并以此為基礎創建無線傳感器網絡。

3 數字化220kV變電站物聯網系統功能組成

數字化220kV變電站物聯網系統按照功能特性，可以分為：

（1）數字化220kV變電站內部系統

數字化220kV變電站內部系統是數字化220kV變電站物聯網系統的站端，由220kV變電站監控系統、視頻監視系統、消防系統、電源管理系統和安全工器具管理系統等組成，各子系統遵循統一的通信標準，將數字化220kV變電站的一次設備、二次系統和輔助系統進行網絡互聯。在數字化220kV變電站一次設備本體上、運行場所中增設先進的傳感器、射頻探頭等輔助信息采集設備，組成數字化220kV變電站站內的局域物聯網，實現數字化220kV變電站運行設備的自動監控、可視化監視以及智能巡檢等功能，為220kV變電站運行設備故障的預警、快速定位、原因分析和應急處理提供強大的技術支持，既保障了數字化220kV變電站運行過程中的安全性和可靠性，又提高了數字化變電站的信息化水平。為數字化220kV變電站與外部系統的信息互動提供了便利的通信基礎，有效地將新能源發電系統、數字化220kV變電站系統和節能用電管理系統等進行信息融合，保障了大理地區用電需求。

（2）多能源協調控制系統

調度系統作為數字化220kV變電站物聯網的管理端，主要負責遠程監控數字化220kV變電站的運行及協調控制各清潔能源電廠的發電。基于數字化220kV變電站物聯網系統的信息分析和綜合計算，調度系統能夠根據電網潮流的實時變化合理調控清潔能源電廠。白天以光伏電站和風電新能源作為主要輸出，夜間則以水電為主要輸出。當風、光新能源出力不足時，則增加水電進行補償，充分利用和消納清潔能源發電。同時，調度系統還能根據數字化220kV變電站物聯網系統提供的實時數據，自動分析上網電價和存儲電價的經濟性，有效指導分布式微網系統的運行，保證清潔能源和分布式能源的使用處于最優經濟狀態。

（3）智能用電管理系統

隨著大理地區旅游人口的增多，對綠色出行、智能家居和節能用電的需求越來越大。同時大理電網作為云南的智能電網試點，適宜建立分布式光伏微網、充電站、智能賓館和智慧交通等多用戶互動平臺。平臺內的用戶通過用電管理系統APP就能夠獲取整個物聯網的運行數據、實時電價和電網系統的潮流信息，從而合理地制定用電計劃。另外，數字化220kV變電站物聯網為智能化分布式微網的發展和應用提供了強有力的技術保障，微網用戶能夠根據自身需求進行上網發電和使用電網電量，從而增加了“源、網、用”的聯系與信息互動。各用戶只需通過APP、移動客戶端，就能參與電力市場化交易，從而提高了用戶與電網、電網與電源之間的管理水平。

4 應用層功能

4.1智能巡檢功能

系統主要通過視頻監控、巡檢機器人等設備自動開展對斷路器、隔離開關、變壓器、電抗器、電容器等一次設備的外觀檢查、表計抄錄、油位監視、分合位置識別等日常運維巡視工作，并自動對巡視結果進行分析處理、智能告警。系統可按照220kV變電站運維專業要求，自動生成運維巡檢報告，供運維人員遠程瀏覽、判斷。

4.2數據采集與信息集成

數字化220kV變電站物流網系統由多個分系統組成，系統自身需要接收大量的信息，同時信息的類型也十分繁雜，如實時數據、非實時數據等。在系統建設和系統優化的過程中，人們也將關注的焦點放在了采取針對性措施篩選、劃分和集成不同類型及來源的數據信息，其對系統未來的建設與發展也有著較為重要的影響。當前數字化變電站運行和應用過程中存在的通信問題，需積極嘗試創建更為完善的數字化220kV變電站物聯網平臺，且結合行業規范和標準的要求建設數字化220kV變電站物聯網系統的基本架構，網絡層建設的過程中，可應用數字化交換機和光纖傳輸通道來實現其作用。該通道可將原本分散的系統依據相同的通信協議達到信息集成的目的。

4.3設備操作聯動

220kV變電站智能物聯網綜合應用系統與220kV變電站站控層SCADA系統通過正向隔離裝置進行通信，SCADA系統通過UDP（用戶數據報協議）報文形式將遙控、遙信、遙測等一次設備的操作、告警信息傳輸至物聯網系統。當SCADA系統中操作一次設備時，物聯網系統服務器收到相應的UDP報文后智能聯動視頻攝像機調閱相應的視頻畫面。當SCADA系統一次設備出現SF6告警、保護跳閘等重要信息時，物聯網系統自動啟動相應的巡檢任務，為運維人員提供詳細的巡檢結果。

5 結語

本文結合220kV變電站泛在電力物聯網系統的試點建設經驗，探索研究了泛在電力物聯網在220kV變電站的技術應用，為泛在電力物聯網在變電站中實際應用提供了參考、借鑒。

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