配電網(wǎng)運維管理中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用探究

詹文仲

摘 要：近些年，為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的生活、生產(chǎn)需求，電力企業(yè)配電網(wǎng)運維管理開始朝著科技化、現(xiàn)代化發(fā)展。通過在運維管理中運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠更好地保障電網(wǎng)供電的效率和可靠性，可以實現(xiàn)配電網(wǎng)運維自動化，使配電網(wǎng)運行管理水平得到極大提升。文章立足筆者工作經(jīng)驗，著重論述了配電網(wǎng)運維管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體運用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);運維管理

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)愈加普及，并在各行各業(yè)中得到了廣泛運用，將之運用到電網(wǎng)運維管理，則有效解決了過去電網(wǎng)設(shè)備故障發(fā)現(xiàn)困難、運維監(jiān)測麻煩、耗時較長等問題，推動了運維監(jiān)測的自動化發(fā)展，有利于災(zāi)害防范、故障自愈及相關(guān)人員及時發(fā)現(xiàn)故障等，使電網(wǎng)運行安全性得到明顯提升，不但節(jié)約了成本，還提高了工作效率。同時，減輕了工作人員日常檢測電網(wǎng)的工作量。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)是通過運用全球衛(wèi)星定位、傳感網(wǎng)及無線射頻識別等技術(shù)，采集和傳輸網(wǎng)絡(luò)信息資源，進而實現(xiàn)智能化的技術(shù)體系[1]。當前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要分為傳感器技術(shù)和無線射頻識別技術(shù)（RFID）。RFID技術(shù)通過運用非接觸數(shù)據(jù)采集技術(shù)，完成射頻信號自動識別目標的任務(wù)，從而實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)獲取效率的提升。這種技術(shù)的主要優(yōu)點是壽命長、容量大、體積小，不需要人工干預(yù)系統(tǒng)操作，在長期跟蹤、移動識別和非可視識別的前提下，加強了無線射頻技術(shù)的使用效果。傳感器技術(shù)作為實現(xiàn)自動控制和自動檢測的關(guān)鍵，通過設(shè)定基本功能節(jié)點，能夠讓傳感系統(tǒng)形成檢測網(wǎng)絡(luò)，使整個系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、信息化及智能化的情況下，完成管理方案的確定。

2 配電網(wǎng)運維管理中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體運用

2.1 配電網(wǎng)運維信息采集、融合及處理運用

配電運維工作涉及的配電專業(yè)較多，面臨著復(fù)雜、眾多的現(xiàn)場運行環(huán)境、多類設(shè)備和配電線路。同時，在平時運行管理過程中需要對眾多信息進行采集，如跌落開關(guān)、避雷器、配變、桿塔、線路等設(shè)備信息，破壞、盜竊等安全信息，以及一些會對安全運行產(chǎn)生影響的環(huán)境量信息，如水位、水浸、環(huán)境溫濕度等。

2.1.1 設(shè)備運行的相關(guān)信息

桿塔、設(shè)備、配電線路等較為復(fù)雜，很多設(shè)備的成本并不高，使用合理的成本完成信息的廣泛采集，是目前配網(wǎng)在線監(jiān)測需攻克的重要問題?，F(xiàn)如今，只能完成重要信息采集，但伴隨技術(shù)的日益發(fā)展，信息采集面也將不斷擴大，為提高配電網(wǎng)的信息化程度，需注重以下信息的采集：

第一，工作電壓。配網(wǎng)調(diào)度與新能源接入的關(guān)鍵信息，以及自動網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、配網(wǎng)故障自愈的重要信息，主要是配網(wǎng)線路各分段的諧波信息、相角等。第二，線路工作電流。針對線路各分支的工作、故障電流等信息，依托無線故障電流傳感器進行采集，通過具體分析多個電流傳感器故障電流信息，準確定位故障，從信息層面促進配網(wǎng)自愈。第三，避雷器泄露電流和動作次數(shù)。為了預(yù)防雷擊危害，配電網(wǎng)使用了許多避雷器，動作次數(shù)是雷擊點監(jiān)測的重要參考，由于配電避雷器本身成本不高，往往未進行監(jiān)測裝置的配備，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則能夠在線監(jiān)測動作次數(shù)、工作溫度及泄露電流。第四，配變工作狀態(tài)。為了實現(xiàn)配變故障的及時預(yù)警，減少停電事故發(fā)生，可借助綜測傳感器對配變的殼體溫度、諧波、電壓、工作電流等信息展開實時檢測。第五，監(jiān)測智能跌落開關(guān)狀態(tài)。跌落開關(guān)動作關(guān)系著能否實現(xiàn)故障的準確定位，智能跌落開關(guān)能對負荷電流進行檢測，在配變出現(xiàn)短路或高強度過載時，能避免缺相運行，自動三相同步跌落，為新型智能配電網(wǎng)提供良好支撐[2]。

2.1.2 設(shè)備運行的環(huán)境狀態(tài)信息

第一，環(huán)境濕度。這是配電設(shè)備工作環(huán)境不可或缺的一項參數(shù)信息，會對設(shè)備的凝露性能與靜電產(chǎn)生影響，濕度不達標可能會導(dǎo)致一些故障發(fā)生，如凝露故障。第二，環(huán)境溫度。采集溫度信息，有助于設(shè)備工作環(huán)境狀態(tài)的良好監(jiān)測，保證電力設(shè)備工作在額定范圍內(nèi)，不會因為溫度超標致使故障發(fā)生。第三，風(fēng)速風(fēng)向。對變電站的風(fēng)速風(fēng)向做實時監(jiān)測，能使設(shè)備高空運行安全得以保障，同時有助于保障高空檢修作業(yè)安全。第四，地面水浸。大部分配電網(wǎng)設(shè)備都不能泡水，若工作環(huán)境出現(xiàn)漏水情況，可能會引發(fā)一些嚴重事故。因此，對于變電站運維而言，對控制室內(nèi)、電纜溝是否存在浸水展開實時監(jiān)控十分重要。第五，雨量。對于暴雨時段的防洪和運維而言，配電線路的雨量監(jiān)測發(fā)揮著一定作用，過大的雨量可能會致使人工無法及時處理被淹的配電設(shè)施[3]。

2.2 有效監(jiān)測配電網(wǎng)狀態(tài)

一般，配電網(wǎng)運維管理現(xiàn)場缺少供電和通信資源，就算擁有上述資源，也要著手開挖地溝和線纜布設(shè)等，而這些問題都可借助傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)予以有效解決，以下為具體的運用案例。

首先，配電網(wǎng)冷卻風(fēng)機運行狀態(tài)監(jiān)測。通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用到配電網(wǎng)運維管理過程中，運用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對冷卻風(fēng)機的振動和軸溫展開監(jiān)測，降低監(jiān)測成本。傳感器的組成部分較多，如3軸MEMS加速度傳感器、高溫鋰電池、微功耗溫度傳感器、MCU等。軸溫的實時監(jiān)控依托微功耗溫度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)，MCU定時啟動3軸MEMS加速度傳感器，監(jiān)測風(fēng)機軸的3維振動信息，然后把3軸振動和軸溫信息，通過RF鏈路傳送到系統(tǒng)后臺主機，環(huán)境溫度結(jié)合后臺軟件，獲得風(fēng)機軸溫升，通過比較風(fēng)機振動量變化趨勢、同類風(fēng)機溫升和振動值、風(fēng)機軸溫升，能夠更好地預(yù)警冷卻風(fēng)機的故障情況，及時更換出現(xiàn)損壞前兆的部件，以免發(fā)生故障。

其次，電容器故障的良好預(yù)警。電容器鼓肚時有發(fā)生，并且出現(xiàn)這種故障后只能進行更換而無法修復(fù)，基本上多數(shù)電容器故障都會出現(xiàn)溫度升高情況。因此，對其外殼形變與運行溫升進行監(jiān)測，能夠有效實現(xiàn)電容器故障預(yù)警。

無線形變-溫度傳感器組成部分同樣較多，如微功耗MCU、2.45GHz數(shù)字RF收發(fā)器、高溫鋰亞電池、半導(dǎo)體應(yīng)變片及數(shù)字溫度傳感器等，擁有形變與溫度測量功能，如圖1所示。圖1中在X軸正反面粘貼有應(yīng)變片1與2，在Y軸正反面粘貼著應(yīng)變片3與4。無線形變-溫度傳感器，主要用于變壓器、電容器等設(shè)備的殼體形變與溫度監(jiān)測。在二維應(yīng)變感應(yīng)橋進行應(yīng)變片粘貼，再于結(jié)構(gòu)件表面粘接，并將之設(shè)計為“十”字結(jié)構(gòu)，圍繞中心延伸出對稱的四個支臂，以保證結(jié)構(gòu)間表面能夠粘接牢固[4]。在相鄰的兩個支臂上進行應(yīng)變片電橋安裝，每個支臂正反面應(yīng)變片各粘貼一片，此種方式有助于減少測量結(jié)果受應(yīng)變片溫度系數(shù)的過多影響，避免形變測量值溫度誤差較高。每組應(yīng)變片電橋?qū)σ粋€軸的形變參數(shù)進行測量，兩組應(yīng)變片電橋能對X軸與Y軸的形變參數(shù)進行測量，即正交軸網(wǎng)的形變參數(shù)。在二維應(yīng)變感應(yīng)橋相同支臂正反面粘貼的兩個應(yīng)變片，借助運算放大電路得到形變信號展開放大，利用ADC功能模塊對形變信號值做采集并進行溫度值采集，最后將形變值計算出來?？傊?，通過無線形變-溫度傳感器，能對電容器殼體的形變和溫升參數(shù)做有效檢測，通過對比同組電容器和歷史參數(shù)，能及早發(fā)現(xiàn)亞健康的電容器進行及時預(yù)警，以免出現(xiàn)停電事故，確保運維管理工作的質(zhì)量及效率，降低運維成本。

2.3 巡檢智能化

在科學(xué)技術(shù)支撐下，智能化巡檢逐步替代了人工巡檢，針對配電網(wǎng)的電力巡檢管理，能夠依托物聯(lián)網(wǎng)的GPS（全球定位系統(tǒng)）、RFID（射頻識別）、無線通信網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等設(shè)備，實時監(jiān)控各電氣的運行、電網(wǎng)線路的運行狀態(tài)及電網(wǎng)設(shè)備的運行環(huán)境，然后結(jié)合識別標簽幫助設(shè)備定位，完成人員到崗監(jiān)督，進而使監(jiān)督人員能夠根據(jù)規(guī)范化、標準化的工作流程展開標準化作業(yè)及輔助狀態(tài)檢修，使電網(wǎng)運維管理的效能得到良好保障。

3 結(jié)語

總之，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在配電網(wǎng)運維管理中將擁有更為廣泛的運用范圍，使配電網(wǎng)運維工作打破地理位置制約，更便捷地實現(xiàn)信息交流。因此，當前發(fā)展的主要方向即為智能配電網(wǎng)運維。智能配電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的良好結(jié)合，能夠有效掃除電力能源調(diào)配工作中的障礙，提高資源配置的合理性。所以，需要相關(guān)人員不斷加強這方面的研究力度。

參考文獻

[1] 趙俊新.配電網(wǎng)在線故障定位中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用[J].建材與裝飾，2020，603（06）：241-242.

[2] 張媛.基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動化應(yīng)用研究[J].名城繪，2020，000（001）：1.

[3] 趙倩，秦曉波，謝新峰.試析電力配網(wǎng)運維管理的現(xiàn)狀及措施[J].科技風(fēng)，2020（13）：36-37.

[4] 高杰.關(guān)于配網(wǎng)運維管理模式的思考[J].中國設(shè)備工程，2020，458（22）：53-54.