芻議物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代變電運維工作中的應(yīng)用

楊坡 吳興全

【摘要】將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用與現(xiàn)代變電運維工作中，主要難度體現(xiàn)在組網(wǎng)方式、編程語言以及抗電磁環(huán)境干擾等問題中，只要解決這些問題，便可以實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的順利應(yīng)用，并且發(fā)揮重要的作用，促進電力系統(tǒng)運行效率提升，使得各項信息數(shù)據(jù)得到有效的控制與利用，并且能夠促進用電環(huán)節(jié)的采集質(zhì)量以及處理能力大大提高，是現(xiàn)代電力企業(yè)發(fā)展與改進的重要方向。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);變電運維;工作;應(yīng)用

一、物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

智能電網(wǎng)主要由輸電、變電組成，應(yīng)用到智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，明顯能提高設(shè)備整體管理水平，降低設(shè)備檢修狀態(tài)下存在的風(fēng)險，使設(shè)備在線監(jiān)測效率得以保證，也為科學(xué)管理設(shè)備打下了堅實的基礎(chǔ)。本文中的輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)管理，主要是講把輸變電設(shè)備智能化作為基礎(chǔ)，依靠射頻識別技術(shù)、多媒體、智能傳感媒介等智能型設(shè)備，按照規(guī)定的電力系統(tǒng)協(xié)議，依托信息化手段，對資產(chǎn)、電網(wǎng)運行情況和輸變電設(shè)備的運行狀態(tài)進行動態(tài)控制與全壽命周期管理的過程。輸變電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在功能定位上是立足于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，依靠物聯(lián)網(wǎng)的定位、識別、感知等領(lǐng)先功能，來檢測輸變電設(shè)備。總而言之，輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在運維優(yōu)化、分析設(shè)計等方面具有很大優(yōu)勢，而且根據(jù)很多地方的實踐經(jīng)驗來看，在管理輸變電設(shè)備的過程中，解決多層次信息統(tǒng)一規(guī)范、分層分布設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的問題刻不容緩。

二、變電運維工作中的應(yīng)用

2.1電網(wǎng)自動化

電網(wǎng)自動化的各種應(yīng)用系統(tǒng)既相互獨立，又相互聯(lián)系。每個應(yīng)用系統(tǒng)都獨立地承擔(dān)電網(wǎng)自動化系統(tǒng)某個方面的應(yīng)用功能，但它們通常又需要共享電網(wǎng)的數(shù)據(jù)資源。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和在電網(wǎng)自動化中的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)安全防護又成為了電網(wǎng)自動化系統(tǒng)不可回避的問題。這些問題表現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，電網(wǎng)自動化系統(tǒng)既需要考慮數(shù)據(jù)資源的共享問題，又需要考慮網(wǎng)絡(luò)安全的問題。在網(wǎng)絡(luò)安全方面，國家電力調(diào)度通信中心已組織專家組和工作組提出了“全國電力二次系統(tǒng)安全防護總體方案”。

2.2提升了輸電變各種設(shè)備的連通性

物聯(lián)網(wǎng)的使用提升了輸電變各種設(shè)備的連通性，因為物聯(lián)網(wǎng)可以根據(jù)電網(wǎng)中設(shè)備運行的實際信息掌握設(shè)備的實際工作的狀態(tài)，可以用戶更好的掌握生活中停電的具體范圍。同時，物聯(lián)網(wǎng)可以根據(jù)對輸電變各種設(shè)備運行狀態(tài)的信息和數(shù)據(jù)進行實時的采集，采集的數(shù)據(jù)和歷史相似情況的數(shù)據(jù)進行分析比較，分析設(shè)備實際運行情況。物聯(lián)網(wǎng)具有較高的智能化，被應(yīng)用到各種終端中，在輸電變的建設(shè)中，從事電力監(jiān)測人員可以將物聯(lián)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)和信息發(fā)送到指定的移動終端中，這樣方便電力工作者能夠在第一時間掌握設(shè)備的實際情況，更好的開展輸電變的管理工作。

2.3設(shè)備運行監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備管理中的應(yīng)用最為廣泛的就是設(shè)備的運行監(jiān)控，通過在電力設(shè)施周邊布置傳感器，可以實時了解電力設(shè)施的運行狀況，如設(shè)備運行溫度、儲油設(shè)備油位、設(shè)備動作情況等信息，這些信息在采集之后統(tǒng)一交由后臺監(jiān)控人員進行處理，可供判斷電力設(shè)施是否處在正常運行的狀態(tài)。無人值守變電站的設(shè)備運行狀態(tài)遠程監(jiān)控功能極大地提高變電運維工作效率，大部分變電站分布范圍廣，地處偏遠，在雷雨天氣告警信號頻發(fā)，遠程監(jiān)控系統(tǒng)就可以通過分析實時采集的設(shè)備數(shù)據(jù)篩選出有效的信號，以便運維人員合理分配工作。隨著科技進步，實現(xiàn)遠程完成設(shè)備精確測溫、設(shè)備巡視、設(shè)備遠程操作、遠程檢測試驗等，這樣就可以減少人力物力，提高現(xiàn)代變電運維工作智能化。再者可以結(jié)合全球定位系統(tǒng)能及時監(jiān)測電力設(shè)備的移動狀況功能，一旦有人惡意偷竊電力設(shè)備，后臺控制人員可以及時得知消息，從而實現(xiàn)防盜功能。

2.4新時期變電運維工作的轉(zhuǎn)變

2014年5月，國家電網(wǎng)公司運檢部下達了《關(guān)于變電運維一體化工作指導(dǎo)意見的通知》，此通知明確了今后變電運行人員維護檢修的職責(zé)范圍。同時，隨著國家電網(wǎng)“三集五大”的全面推行與落實，以及500kV變電站少人、無人值守變電站（簡稱無人站）的推行，運維人員將會面臨更高的勞動強度、更多的維護項目。新時期變電運維工作的轉(zhuǎn)變迫切要求建立物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系，以實現(xiàn)協(xié)同感知、實時監(jiān)測、信息采集、故障診斷、輔助作業(yè)，使智能化監(jiān)控管理更進一步。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用難點

3.1傳感裝置組網(wǎng)方式的選擇難點

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站的應(yīng)用過程中，首先面臨的問題是已經(jīng)建成的變電站如何再安裝這些傳感器終端。如果場地重新開挖走電纜，或?qū)㈦娎|安裝在電纜溝中，不僅工程量巨大，而且還有可能發(fā)生誤碰運行設(shè)備的風(fēng)險。因此在設(shè)計傳感器終端時，使用更多的是無線信號模式。經(jīng)過研發(fā)和改進，開發(fā)出了一套自己的無線組網(wǎng)模式，即Zigbee模塊與ESP8266Wi-Fi模塊相結(jié)合來滿足大容量組網(wǎng)方式，在沒有外網(wǎng)的情況下，通過SIM900A的GPRS流量將數(shù)據(jù)發(fā)出，用藍牙和miniUSB數(shù)據(jù)線來實現(xiàn)現(xiàn)場裝置的調(diào)試檢查和數(shù)據(jù)下載。

3.2物聯(lián)網(wǎng)編程語言的編寫難點

各種傳感器采集到的各種模擬量信號需上傳至物聯(lián)網(wǎng)平臺，在傳感器與物聯(lián)網(wǎng)平臺接入的過程中，需要特定的語言編碼來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的識別，否則將無法正常讀取。

3.3在變電站電磁干擾環(huán)境中的應(yīng)用難點

3.3.1抗干擾措施

在電子電路設(shè)計及制作過程中，一般有3種抗電磁環(huán)境干擾措施，接地技術(shù)：在低頻電路中，當(dāng)信號工作頻率低于1MHz時，接地電路形成的對地環(huán)流對信號影響較大。在本設(shè)計中，測量終端發(fā)射信號頻率為2.4GHz，遠遠高于1MHz，所以采用多點接地，可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力。屏蔽技術(shù)：電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除干擾。因為電磁波在穿過屏蔽體后能量會發(fā)生衰減和損耗。印刷電路板抗干擾措施：微控制器將一個門的輸出端通過一段長線引到輸入阻抗相當(dāng)高的輸入端，反射問題就很嚴(yán)重，會引起信號畸變，增加系統(tǒng)噪聲。在可能的條件下，應(yīng)使印刷板上布線電路之間的連線盡可能短，以減弱因連線引起的干擾。

3.3.2數(shù)據(jù)傳輸實驗

接收靈敏度是指接收機能夠正確地把有用信號拿出來的最小信號接收功率。無線溫濕度測量終端的通信距離和接收靈敏度是衡量Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的重要指標(biāo)。當(dāng)標(biāo)稱的接收靈敏度大于接收端的信號能量時，接收端根據(jù)實驗?zāi)康膶⒉粫邮杖魏螖?shù)據(jù)，也就是說接收靈敏度是接收端能夠接收信號的最小門限值，條件下，接收設(shè)備能接收到的最小平均功率。此處需要說明，誤比特率是在數(shù)據(jù)通信中，在一定時間內(nèi)收到的數(shù)字信號中發(fā)生差錯的比特數(shù)與同一時間內(nèi)所接收到的數(shù)字信號的總比特數(shù)之比，誤比特率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)傳輸精確性的指標(biāo)。傳輸距離在30m內(nèi)，改進前后的接收靈敏度并沒有太大區(qū)別;當(dāng)傳輸距離增加至100～400m時，接收靈敏度越來越小（左側(cè)接收靈敏度為負值，值越小靈敏度越低）。但通信距離相同時，改進后的接收靈敏度要高于改進前的，這是改進電路后得到的明顯效果，說明通過電路改進裝置具有了較強的抗干擾性。

結(jié)語

輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)主要包括輸全景信息模型及變電設(shè)備體系架構(gòu)、通信模型與接口體系構(gòu)架、集成平臺、全壽命周期管理系統(tǒng)及其一體化智能監(jiān)測裝置等一系列技術(shù)。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)以后的建設(shè)實施將實現(xiàn)輸變電設(shè)備的監(jiān)測體系、信息體系、管理體系和評估體系的規(guī)范與統(tǒng)一，是我國智能電網(wǎng)建中很重要的一部分。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)還包括智能決策系統(tǒng)、智能診斷與監(jiān)測設(shè)備以及相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，其擁有非常廣闊的市場前景。

參考文獻

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