電力物聯網建設對輸電設備管理的影響及對策

國網江蘇省電力有限公司檢修分公司 郭 嶸 劉俊祎 昌國際

物聯網技術的發展有助于催生大量新技術、新產品、新模式，也促進輸電設備管理方式不斷向智能化、精細化、網絡化方向轉變。

1 電力物聯網建設基礎與現狀

政策上我國較早開展了物聯網研究，中科院在上世紀90年代就開始研究傳感網技術,具備了相對良好的產業基礎。目前物聯網已被納入“互聯網+”國家行動計劃、中國制造2025等規劃綱要，我國發布了《物聯網綜合標準化指南》，梳理標準項目共計900余項，形成環渤海、長三角、泛珠三角以及中西部地區四大區域集聚發展的產業布局[1]。

從技術上看，傳感和識別技術是物聯網感知物理世界獲取信息和實現物體控制的首要環節。傳感器將物理世界中的物理量、化學量、生物量轉化成可供處理的數字信號，識別技術實現對物聯網中物體標識和位置信息的獲取。物聯網通信技術主要實現物聯網數據信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制，重點包括低速近距離無線通信技術、低功耗路由、自組織通信、無線接入M2M 通信增強、IP承載技術、網絡傳送技術、異構網絡融合接入技術以及認知無線電技術。

從應用實踐看，物聯網與大數據、云計算、人工智能等新技術的融合創新，使得物聯網具備了更加智能、開放、安全、高效的“智聯網”內涵。物聯網應用層綜合運用邊緣計算、云計算、人工智能、數據庫和模糊計算等技術，對收集的感知數據進行通用處理，重點涉及數據存儲、并行計算、數據挖掘、平臺服務、信息呈現等。

國家電網公司全力推進電力物聯網高質量發展，強化頂層設計，先后發布《電力物聯網建設總體方案》《設備側泛在電力物聯網頂層設計》等文件，明確了電力物聯網的總體架構、重點領域和部分技術規范，深化理論和技術體系研究，因地制宜開展試點示范，加快出臺關鍵標準和業務規范，推進智慧物聯體系建設應用，著力構建與智能電網同步建設、覆蓋公司供電范圍的全景全息電力物聯網。

2 輸電設備管理面臨的問題和影響

近年來電網規模持續擴大，輸電線路保有量巨大且快速增長，電網快速發展對線路通道運行安全提出新挑戰，輸電設備管理也逐步利用物聯網技術推動業務向智能化和數字化方向轉型升級，但面對日益提升的安全、質量和效率目標仍面臨諸多問題和挑戰。

設備狀態感知力不足，安全隱患風險較大。目前輸電設備物聯網建設仍處于初步階段，設備狀態信息智能化感知水平不足。一是現有傳感器在取能上存在不可靠、不穩定問題，且尚無國網統一的微功耗無線通信標準，關鍵技術與標準體系仍然有待完善；二是主要設備重要狀態量在線監測技術仍未實現全面突破，部分設備的關鍵狀態信息無法實時獲取，影響對設備狀態的精準掌握[2]；三是傳感器的應用范圍仍需擴大，存在應用深度不夠、功能相對單一、協同互補不足等問題，需在試點線路的基礎上逐步擴大成熟傳感器的部署范圍，實現全面感知。

數字化管理水平不足，指揮決策效率不高。當前以智能運檢管控中心為中樞、輻射各級組織的管理體系尚不健全，智能運檢管控系統對運檢業務管控決策的支撐功能不夠完善，基礎數據的完備性、準確性不足。特別是基層班組層面仍多采用傳統的人工管理方式，信息傳遞、分析和處理機制不健全，工作效率較低，管理工作相對負擔較重，管控力不足，需進一步應用物聯網技術加快管理數字化轉型，提高指揮決策效率，實現管理水平優化升級。

海量數據融合度不足，價值尚未充分挖掘。隨著智能運檢管控體系建設深入推進，各級單位部署的應用系統繁多、后臺數據龐大，但缺乏統一規范管理，數據信息的作用和價值難以顯現。一是業務系統缺乏統一系統架構和數據模型，各類系統存儲分散，存儲格式不統一，多個系統之間的交融較難實現，系統“煙囪”林立；二是數據共享程度低，數據價值潛力難以挖掘，各類系統維護成本高，系統規模化應用有限；三是智能診斷決策模型不夠成熟，不足以支撐實際業務應用，數據分析的有效性、可靠性不足；四是輸電業務系統“管控功能”占比大、“應用功能”占比小情況較為突出，存在功能實用性差、臺賬不準確問題。

人員結構性矛盾突出，發展內生動力不足。近年輸電設備規模以年均超過5%的比例增長（高壓電纜保持年均10%快速增長），輸電運維人員整體缺員嚴重，部分地區缺員超過60%，班組層面平均年齡均在40歲以上，老齡化嚴重，輸電作業大部分工作采用外包形式開展，總體承載力不足，運檢效率和質量提升緩慢。同時，在輸電線路外部運行環境日趨復雜、全社會對供電可靠性要求不斷提高、內部專業管理更趨精益化的背景下，對運維人員能力素質要求不斷提高，專業化運維人員需求顯著增加，輸電專業人才儲備嚴重不足，難以適應專業管理數字化、智能化轉型升級和能源互聯網企業的建設要求，結構性缺員問題日益突出。

3 輸電設備管理的發展策略建議

面對問題和挑戰，電力物聯網建設為輸電設備管理提供了良好的機遇和技術手段，輸電設備管理需要基于外部環境變化，堅持以輸電設備為中心、業務需求為導向、精益創新為驅動，遵循輸電側物聯網的總體架構，圍繞精益化、數字化、智能化的管理目標，聚焦輸電專業管理和電力物聯網建設的深度融合應用，整合優化多方資源，構建適應自身發展的輸電設備管理模式，實現設備狀態全息感知、多源數據精準互聯、虛實結合自主決策、人機協同高效作業、精益創新價值共享，促進輸電專業管理質效持續提升。

強化數字驅動和智能管控。推進“大云物移智鏈”在設備管理中的應用，結合電網設備特點，研究采用機器人、無人機等現場作業技術，提高工作效率；加快提高智能設備覆蓋率，加大電網關鍵環節監測力度，推行設備狀態在線監測，提升設備數字化程度；加強數據融合共享，打破專業壁壘，實現生產相關系統數據源信息在統一平臺集中展示、綜合處理，提高數據利用價值，加快輸電設備管理向數字化、智慧化轉型。

突出預防性管控。強化“事前管理”，大力加強設備預防性管控，依托智能化手段實時監控設備狀態，開展包括剩余壽命預測、性能退化趨勢預測、故障預測等。針對設備可能出現的故障問題進行事先的維護處理，及時發現設備隱患或缺陷進行預告警，借助大數據、人工智能等先進技術提供檢修決策，以使用最少的人力、物力、財力成本和最短的非生產時間進行維護，盡量防止故障的發生[3]。

結合自身發展基礎和特性。各國在建設現代電網的過程中都用到了物聯網，但對其應用的側重點則各有不同。在歐洲，提升供電安全性、節能減排、發展低碳經濟是各國積極發展智能電網的主要原因，在這種驅動力下，歐洲電力行業對物聯網的應用更傾向于清潔能源和環保方向；在日本，可再生能源接入、節能降耗和需求響應是日本發展智能電網的主要驅動力，日本電力行業對于物聯網的應用主要在于對新能源發電監控和預測、智能電表計量、微網系統監控等領域。而在中國，物聯網技術為提高電網效率、供電可靠性提供了技術支撐，RFID 技術、各類傳感器、定位技術、圖像獲取技術等使巡檢定位、故障識別等業務實現靈活、高效、可靠的智能化應用。因此，電網企業應基于自身發展目標、建設基礎和地域特點，采用適當的物聯網技術，因地制宜優化輸電設備管理模式。