探究信息物聯網在輸變電設備在線監測中的應用

摘? 要：設備安全管理存在三大難點：一是設備監控不到位、態勢感知不及時，存在預警信息難識別問題;二是電網分布地域廣、場所監測點位多，存在設備難管理問題;三是資源共享不充分，人工判斷有誤差，存在設備帶病運行問題。為解決以上問題，文章探究信息物聯網在輸變電設備在線監測中的具體應用，對加強電力設備安全防控具有重要參考價值。

關鍵詞：信息物聯網;在線監測;數據傳輸設備

中圖分類號：TN929.5? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2021）16-0169-03

Explore on the Application of Information Internet of Things in Online Monitoring of Power Transmission and Distribution Equipment

MA Na

（Information Technology Service Branch of Baiyin Yinzhu Electric Power （Group） Co.， Ltd.， Baiyin? 730900， China）

Abstract： There are three difficulties in equipment safety management： first， equipment monitoring is not in place， situation awareness is not timely， and early warning information is difficult to identify; second， the power grid is widely distributed and there are many monitoring points in place， so it is difficult to manage the equipments; third， insufficient resource sharing， error in manual judgment， and faulty operation of equipment. In order to solve the above problems， this paper explores the specific application of the information internet of things in the online monitoring of power transmission and distribution equipment， which has important reference value for strengthening the safety prevention and control of power equipments.

Keywords： information internet of things; online monitoring; data transmission equipment

0? 引? 言

2019年“4·7”天山換流站事故后，國網公司把安全提到了前所未有的高度，自6月份以來全面開展了電氣火災隱患排查工作。舒印彪董事長、寇偉總經理在各種會議上多次反復強調電器火災安全防范，要求加強消防能力建設，形成從監測預警到火情控制的一整套技術手段，健全與政府部門協調聯動的消防應急機制，真正從源頭筑牢安全防線。

傳統的監測模式存在難管理、難預警、難救援三大痛點，由于電網分布地域廣，場所監測點位多，自動巡檢機器人無法全方位覆蓋，人工巡檢巡查不到位，態勢感知不及時，造成了先期處置不及時，資源共享不充分，事件閉環不到位。而物聯網傳輸裝置基于電力數據專網，利用虛擬網絡技術，構建形成全時空全覆蓋的遠程通信網絡，融合并引入火眼、熱成像，實時感知現場安全態勢。綜上所述，物聯網在線監測設備運行有很大的發展空間。

1? 物聯網技術支撐概述

1.1? 物聯網概述

相對于傳統管理賦能，物聯網將賦予在線監測全新的智慧體驗。物聯網技術是通過在各類物體上安裝相應的傳感器，如熱成像傳感器、火眼探測器，無論在白天還是黑夜均可以持續地對目標物進行觀察與監控。在門窗設置紅外傳感器，在手機、手環等便攜智能設備中設置集成傳感器等，另外結合全球定位系統技術和射頻識別技術等多種技術手段，以便實時采集各類物體或過程的聲、電、光和位置等信息，建立起物和人之間以及物和物之間的智能連接網絡，實現對各類物體或過程的智能化感知和控制。物聯網有三個基本特征：一是整體感知，即借助各種傳感器和識別技術來獲取和識別物體的相關信息;二是高效傳輸，即借助互聯網完成對采集到信息的傳送和分享;三是智能處理，即利用各種智能技術手段完成對送達信息的分析和處理，實現對物體的智能化監測管理。

1.2? 物聯網在線監測概念

信息物聯網在線監測主要是通過采用各種智能監測傳感技術（如廣域通信技術和傳感器技術），以及數據采集分析技術等來完成對信息的采集、分析和處理工作，然后對設備的運行情況進行量化評價，或者提交設備故障的相關診斷信息，以實現對變電站設備狀態的實時感知和監測管理。常見的設備運行狀態主要有三種，分別為正常狀態、異常狀態和故障狀態。從內容層面來說，對設備運行的在線監測主要是指針對其電抗器、高壓電力變壓器和高壓電容型設備的運行進行監測。

1.3? 物聯網基礎支撐能力

物聯網的基本構架由四層組成，分別是感知層、網絡層、平臺層和應用層：

（1）在感知層，整合基礎電力設施設備、視頻監控設備等現場采集和監控部件，實時采集并融合多源異構數據，形成物物互聯的信息交互整體。

（2）在網絡層，建設形成一張消防物聯網，應用內外網隔離裝置實現內外網數據的安全交互，打通消防信息孤島，實現數據傳遞、融合、共享。

（3）在平臺層，物聯網是連接設備和現場場景的橋梁，承上啟下，向下連接網絡層，向上為應用層提供應用開發能力、物聯管控、應用整合。

（4）在應用層，豐富的應用是物聯網的最終目標，數據的有機整合衍生出的業務將全面促進管理提升和業務提質。圖1為物聯網基礎支撐能力概念圖。

2? 信息物聯網在變電站設備在線監測中的具體應用

2.1? 傳統監測模式存在的問題

隨著社會經濟的發展和形態的變化，國家對電力安全保障工作的要求越來越高，傳統監測模式越來越不能滿足現有的監測需求，其主要存在三個問題：

（1）傳統監測信息化應用滯后。傳統監測缺少信息監測工作信息化的工作標準與工作流程，各級單位電力設備分散獨立，傳統監測模式無法及時掌握電力設備的運行狀態，普遍存在人員監控設備運行狀態不到位、設備維護不及時等問題。

（2）傳統監測工作質效不高。傳統監控監測模式識別精準度低，在一些特定環境（如天氣起霧）原因下，監測人員將面臨判斷的復雜性、誤導性。

（3）傳統監測模式遇到瓶頸。受信息市場開放，大數據、云計算等因素影響，傳統監測模式面臨著日趨激烈的市場競爭，設備監控、態勢感知、資源共享遇到瓶頸。

2.2? 物聯網搭建可靠感知層

由于物聯網技術具有較強的感知監測能力，因此被廣泛應用于監測變電站設備的日常運行狀況，其特色之一就是可以靈活運用多種智能傳感器和傳感技術，如光學傳感器、紅外傳感器、火眼技術和紅外熱傳像技術等，因此可以將其應用于變電站設備的在線監測，比如可以利用熱成像傳感器來監測特定區域設備運行的溫度閾值。另外，還可以利用物聯網技術中的火眼傳感技術對室內設備進行遠程視頻監控，既能夠有效防止設備及相關設施配件的異常情況發生，也能夠及時準確地進行故障異常定位，從而有利于提升設備運行的智能化管理水平。

專業的感知技術（如：熱成像儀、火眼），將監測數據傳輸至物聯網，使在線監測可以通過視頻監控直觀地了解變電站的整體布局，實現遠程可視。并分別突出展示變電站的主要建筑位置、重點部位位置、設備分布情況，并通過火眼及熱成像直觀地展示設備運行狀態;如將紅外熱成像測溫儀與普通可見光攝像系統有機結合，可精準地實現對變電設備的在線式溫度監測，系統支持根據測溫物體（部位）的形狀，實現實時測溫分析診斷，對各類設備進行溫度檢測，并對重點部位進行實時監測及溫度異常變化預警，實現告警上傳與聯動。圖2為紅外熱成像測溫儀與普通可見光攝像系統監測實況對比。

火眼則通過讀取視頻監控系統的實時圖像進行火災分析，實現消防可視圖像早期火災報警的功能，最大限度地減少火災造成的損失。系統采用兩套獨立的圖像模式識別技術，能夠同時或分別探測視頻監控區域內出現的火焰和煙霧，并發出相應的報警信號，無論是陰燃的煙霧還是明顯的火焰，都能迅速識別。模擬早期火災火眼監測如圖3所示。

2.3? 物聯網聯通安全網絡層

基于電力數據專網，利用虛擬網絡技術，借助物聯網傳輸裝置，構建形成全時空全覆蓋的遠程通信網絡。

2.4? 物聯網實現物聯管控平臺層

利用物聯網監測設備自動獲取的“故障告警”“異常告警”“正常運行”等信息，通過三組數字動態、實時、全面地掌控設備故障、預警信息，為故障消除明確目標，為避免設備帶病運行，為設備異常防控奠定基礎，解決長久以來形成的設備信息孤島問題。

此外，雖然物聯網技術本身對于各種傳感器和傳感技術的應用比較多，但通過將其引入變電設備的在線監測系統，采用靈敏度更高、準確性更強的無線傳感器來識別和采集變電設備運行過程中的一些數據信息，并通過無線網絡完成信息的批量傳輸和處理，就可以將一些本來只能在線下進行的預防性試驗轉移到線上，再通過引進新的特征量，使其能夠如實反映變電設備的運行狀況，從而能夠有效提升對變電設備整體運行狀態的判斷和評估水平。就目前來看，我國的福建、江蘇等沿海省份，已經在變電設備在線監測方面取得了一定的突破和進展，積累了一定的先進經驗。在實際應用中，通過將信息物聯網技術應用于變電站設備在線監測中，能夠有效增強其對設備運行狀態的感知能力，也能夠通過合理的信息通信網絡實現相關數據信息的高速遠程傳輸和聯合處理，這有利于促進電網智能化監測水平的提升，提高決策的準確性。

3? 加強信息物聯網在輸變電設備在線監測中應用的策略

從以下兩個方面來優化技術保障安全：

（1）加強信息物聯網和在線監測技術的融合與完善。從實踐經驗來看，目前信息物聯網在輸變電設備在線監測中的應用效果并不是很好，這是由于我國的物聯網和在線監測技術競爭力相對來說比較落后，沒有形成完善的自主知識產權體系，而且物聯網在實際應用過程中存在節點間通訊干擾等問題，這在很大程度上制約了物聯網技術的進一步發展，也嚴重影響了物聯網在輸變電設備在線監測中應用效果的發揮。因此，有關部門及企業應當對物聯網和在線監測技術的創新研發工作給予足夠的重視，可以成立專門的技術團隊或研究基地，通過采用切實有效的技術手段，盡可能降低在線監測系統及設備的故障率和缺陷率等，大力促進信息物聯網和在線監測技術的融合與完善。

（2）建立健全信息加密機制，保障數據信息安全性。從過往的輸變電設備在線監測工作經驗來看，在日常監測過程中比較容易出現各類傳感節點被破壞，未經允許訪問和篡改無線通信數據等問題。眾所周知，電力行業是國家基礎性行業，其數據信息的安全性對于促進我國現代化建設具有十分重要的作用，因此有關部門必須高度重視輸變電設備在線監測過程中的通訊數據信息安全問題，可以通過建立健全信息加密機制以及實施物聯網業務官方認證機制等形式，切實保障在線監測工作中數據信息的安全性。

4? 結? 論

綜上所述，將信息物聯網技術應用于輸變電設備在線監測工作中，對于促進我國電網智能化監測水平的提升具有十分重要的意義。在實際工作中，有關部門及相關企業應當繼續加強信息物聯網和在線監測技術的融合與完善，通過建立健全信息加密機制，切實保障數據信息安全性，另外還應當重視建設專業素質高的技術人員隊伍，以不斷提升信息物聯網在輸變電設備在線監測中的應用效果。

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作者簡介：馬娜（1990.11—）女，漢族，遼寧營口人，助理工程師，本科在讀，研究方向：物聯網信息技術智能化應用。