物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

翟晨宇 張光耀 劉興萬 陳文學(xué) 薛飛揚(yáng)

摘要：電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，加強(qiáng)了人們對(duì)電網(wǎng)規(guī)模的研究，并且在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸平臺(tái)，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的智能化，充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)能夠快速運(yùn)行的特點(diǎn)。對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站中設(shè)備狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)、資產(chǎn)全生命周期管理、安全工器具管理等方面的應(yīng)用已有不少研究，但在設(shè)備編碼、數(shù)據(jù)格式等方面還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，形成了數(shù)據(jù)孤島，不利于數(shù)據(jù)共享。本文針對(duì)站多人少、狀態(tài)檢修程度不高、數(shù)據(jù)孤立等現(xiàn)實(shí)存在的問題，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站應(yīng)用的四層架構(gòu)體系，并對(duì)其在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、巡檢管理等方面的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);變電站;在線監(jiān)測(cè);設(shè)備狀態(tài)

1物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)建

傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)體系一共分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層。感知層所起到的作用是接收距離范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)信息，利用短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)連接通信設(shè)備，從而使感知層能夠接收網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所傳遞的各種信息。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息，確保各種信息的有效傳遞。應(yīng)用層主要包括智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)、平板電腦，其主要作用是使用戶與計(jì)算機(jī)兩者之間在應(yīng)用層上能夠?qū)崿F(xiàn)交互，確保操作的合理性。

借鑒物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的三層架構(gòu)體系以及智能變電站三層兩網(wǎng)的架構(gòu)體系，為解決通信接口的異構(gòu)性問題，滿足數(shù)據(jù)共享的需要，形成了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用中的四層架構(gòu)體系。該四層架構(gòu)體系從下往上依次為感知層、裝置層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層。其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1變電站在線監(jiān)測(cè)架構(gòu)體系

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)輸電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠提高對(duì)變電設(shè)備、輸電線路的感知能力，在具體應(yīng)用過程中，合理的信息通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)合處理等多項(xiàng)功能，使電網(wǎng)的智能化水平能夠得到進(jìn)一步提高。

圖2狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

2.1變電站設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)

目前，電力設(shè)備的維護(hù)通常是使用定期預(yù)試和檢修的方法，在一定程度上能夠解決設(shè)備的部分缺陷，但這種定期預(yù)試和檢修方式不能反映運(yùn)行中設(shè)備的各種狀態(tài)，無法提前預(yù)知突發(fā)性故障。目前，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，人們對(duì)電力的要求也越來越高，原有的檢修方法已不適應(yīng)未來的需求。為了適應(yīng)未來的需要，應(yīng)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備從“到期必修”向“應(yīng)修必修”轉(zhuǎn)變。要實(shí)現(xiàn)這種方式的轉(zhuǎn)變就要利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及故障診斷技術(shù)，對(duì)變壓器、母線、電容器、避雷器等電力設(shè)備進(jìn)行在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的突發(fā)性故障預(yù)告，從而達(dá)到“應(yīng)修必修”的目的。

2.2變電站巡檢管理

目前大多數(shù)變電站的巡檢基本還采用以手工筆錄為主的巡檢模式，這種巡檢方式主要存在以下缺點(diǎn)：

（1）手工記錄容易出錯(cuò)，而且沒有照片等更能反映設(shè)備詳細(xì)缺陷信息的佐證材料;（2）不易于記錄的查找，阻礙了信息與相關(guān)負(fù)責(zé)人或其他檢修人員的及時(shí)共享;（3）缺乏有效的監(jiān)督，存在監(jiān)督方面的漏洞，容易出現(xiàn)由于主觀或者客觀原因而造成的漏檢或沒有按時(shí)進(jìn)行巡檢等問題。

鑒于目前大多數(shù)變電站仍采用人工巡檢的模式，且難以實(shí)現(xiàn)從人工巡檢到無人巡檢的轉(zhuǎn)變，因此有必要研究從人工到無人巡檢的過渡過程。在設(shè)備上裝有RFID標(biāo)簽與手持終端部分。通過手持終端可以即時(shí)查看相應(yīng)設(shè)備的信息，同時(shí)利用RFID的通信距離能夠確保巡檢人員到一定范圍進(jìn)行巡檢。首先進(jìn)行登記，領(lǐng)取巡檢任務(wù)和手持終端;然后開展巡檢業(yè)務(wù)，巡檢過程使用手持終端進(jìn)行記錄拍照等，記錄會(huì)即時(shí)上傳到巡檢管理后臺(tái);最后巡檢結(jié)束歸還手持終端，并確認(rèn)巡檢結(jié)束。在巡檢過程中手持終端會(huì)提示下一個(gè)巡檢地點(diǎn)和項(xiàng)目，指定路線上如果存在漏檢，則會(huì)告警提示。

3變電站設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵問題

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在目前在我國(guó)的應(yīng)用還處于發(fā)展階段，具體應(yīng)用中還需要面臨許多問題有待解決。為了加快物聯(lián)技術(shù)與變電站在線監(jiān)測(cè)的融合，需要對(duì)以下問題進(jìn)行研究與解決。

3.1物聯(lián)網(wǎng)與在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的提高

無線網(wǎng)絡(luò)傳感器在具體應(yīng)用過程中會(huì)存在物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)、供能渠道遭受干擾等多項(xiàng)問題，同時(shí)存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系不完善，技術(shù)落后等情況，這些問題都對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了制約。與此同時(shí)，我國(guó)針對(duì)變電站在線監(jiān)測(cè)技術(shù)也有待提高，如果通過有效的方式減少在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的故障率、缺陷率等內(nèi)容都是在日后發(fā)展過程中需要解決的問題。

3.2數(shù)據(jù)流的安全性

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感結(jié)點(diǎn)容易遭到破壞;無線通信在具體應(yīng)用過程中，數(shù)據(jù)容易被篡改、非授權(quán)范圍，通訊方式的交互、多樣使網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)陌踩宰兊糜葹橹匾ｋ娏π袠I(yè)是基礎(chǔ)行業(yè)，因此通過合理的措施維護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性是現(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)。

3.3構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化體系

目前，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用并沒有形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系，這是制約我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的根本原因，在線監(jiān)測(cè)設(shè)備廠家的能力和規(guī)模各不相同，規(guī)模和技術(shù)標(biāo)注也都存在較大區(qū)別，這對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和規(guī)范會(huì)都產(chǎn)生不同程度的影響。在此背景下，國(guó)家應(yīng)當(dāng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在傳感、傳輸、應(yīng)用層面上所使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，從而構(gòu)成有效的物聯(lián)網(wǎng)管理機(jī)制。最終做好在線監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)近規(guī)劃，同時(shí)需要在運(yùn)行維護(hù)、質(zhì)量監(jiān)督等多個(gè)方面出臺(tái)相應(yīng)的規(guī)范，使在線監(jiān)測(cè)設(shè)備廠家確保服務(wù)質(zhì)量和設(shè)備質(zhì)量都能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4提高技術(shù)人員的綜合素質(zhì)

就目前情況來看，從事在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的一線人員對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)都存在一定的不足，在思想、專業(yè)技能等方面，離融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸變電在線監(jiān)測(cè)精細(xì)化管理上還存在一定的差距。因此，各個(gè)公司應(yīng)當(dāng)對(duì)在線檢監(jiān)測(cè)相關(guān)人員進(jìn)行統(tǒng)一培訓(xùn)，提高工作人員的整體素質(zhì)。

4結(jié)束語

隨著電網(wǎng)智能化的不斷發(fā)展，輸變電設(shè)備的性能越來越重要。因此為了確保電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在應(yīng)用中，需要充分了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依據(jù)變電站設(shè)備監(jiān)測(cè)所要的靈活性，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而進(jìn)一步提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量。

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