智能電網配變電監測系統的應用

王學良

摘 要 配電網及變電站網絡中電力設備的監測是保證電網安全運行的重要內容，也是智能電網建設中的一項重要工作。目前，在智能電網的發、輸、變、配、用、調等信息通信中，配電線路信息通信技術仍然是一個薄弱環節。因此，有必要利用物聯網技術對智能電網的信息化、自動化和交互化予以實現。公司經過多年的積累，基于物聯網的信息融合技術，開發了物聯網應用中間件，可以在收集原始數據的同時對大量信息進行處理和計算，從海量無序的原始數據中提取和分析對智能網格系統有特殊意義的數據，將網絡數據傳輸總量減少，從而將網絡負載降低。

關鍵詞 智能電網 配變電技術 物聯網 監測系統

中圖分類號：TM7;TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）04-0009-02

1 前言

隨著社會不斷進步，經濟不斷發展，科學技術、信息技術日益革新，同時全球性資源、環境問題愈來愈突出，國際電力發展面臨著不可忽視的現實選擇——為了未來可持續發展，必須依托現代信息通信與控制技術，積極發展智能電網。

電力研究所（EPRI）在2001年最早提出了智能電網的概念。后來，2003年提出并研究了智能電網研究框架。智能電網本質上是一條龍服務，它集創新的技術工具、產品和服務于一體，采用先進的傳感、通信和控制技術，為客戶提供終端設備和設備發電、輸配電，與客戶之間能夠實現雙向交流，在信息上給客戶提供更多的選擇，更多的功率輸出，更高的參與率和能效需求。

對智能電網的建設，中國高度重視，將大量的能源投入其中，并且制定了完善的可執行的戰略發展規劃。國家電網公司有特高壓作為骨干，有協調發展的各級電網為基礎，正在全面建設具有國際領先地位的信息化、自動化、互動化的智能強網。國家電網將建設一個強大、可靠、低成本、清潔、環保，并且能透明發展、友好互動的智能電網。

物聯網技術近年來獲得了突飛猛進的發展。信息通信技術不斷發展到一定程度后，智能電網中必然要應用物聯網，這是無可置疑的。物聯網技術將在電力系統基礎設施資源的有效整合，以及電力系統信息化水平的提高中起到重大作用。經過多年積累，中科商用中間件有限公司以物聯網的信息匯聚技術為基礎，開發了物聯網應用中間件Informsuite IoT Edgeserver，它可以在收集原始數據的同時進行大量的信息處理和計算。從大量混沌的原始數據中提取和導出對智能電網系統有特定意義的數據，可以降低網絡數據的傳輸總量和網絡負荷[1]。

2 軟件物聯網應用中間件

信息套件物聯網解決方案是公司為物聯網解決方案開發的基礎中間件平臺。

I IES提供了廣泛的傳感器支持，可以通過靈活和可擴展的框架快速支持各種傳感器設備，減少企業對傳感器依賴的風險，同時提供了一個強大的事件處理引擎，大量的傳感器信息被過濾、分組、關聯和聚合產生透明的業務數據，這增強了傳感器數據的透明度;提供模擬工具、壓力測試工具、設計工具和sdk設備開發包，基于rfid和傳感器應用的傳感器開發和部署解決方案的可視化開發支持;傳感器設備管理和監控工具，以促進設備的規劃和控制。信息產品族的成員和功能描述列于表1[2]。

3 配變電智能監測系統主要功能

智能電網中的配送和分銷環節在生產過程中占有很大的比重。監測配電網電力設備是保證電網安全運行必須要做的工作，在智能電網的建設中，也占據重要地位。一般來說，配電變電設備分布廣泛，大部分配置在戶外，容易受到天氣和人為因素的影響。因此，在各種電力設備的日常運行中，有必要監測和記錄其運行參數、設備異常狀態、設備損壞、性能退化等，并采取相應措施消除隱患，避免電力設備出現故障。

配電信息通信技術在智能電網的發、輸、變、配、用、調的信息通信中相對薄弱。特別是由于迅速發展的經濟和不斷擴大的電網規模，配電設備的數量和差動量迅速增加，運行情況復雜，利用物聯網技術作為手段，將智能電網的信息化、自動化和交互化一一實現已迫在眉睫。

智能配電及變電站監控系統的主要功能如下：

（1）電力設備的監控和預警，部署在配電及變電站設備上的傳感器能夠將運行環境和設備狀態信息進行精確采集，取代人工監測，保證監控結果更加準確。通過實時監測設備運行環境和狀態信息，有助于早期診斷和預警設備故障，提高配變設備的故障防范能力[3]。

（2）電力設備維護輔助，傳感器節點同時具有rfid功能，并能將設備本身的信息進行存儲，如設備恢復、巡檢標準作業指導書等。現場工作中，能提供給現場人員，有利于現場指導和跟蹤數據統計。

（3）對電力設備進行記錄和定位，同時能定位野外作業人員。通過射頻識別檢查人員的定位，監督和規范檢查人員，使其檢查設備時必須按照預定路線，避免遺漏檢查。

4 配變電設備監測方案

基于公司的智能配電變電站監控系統的網絡結構，系統的網絡實體包括傳感器節點、固定物聯網設備代理、手持式rfid閱讀器和物聯網服務器。其中，在配電設備的安全部分部署傳感器節點，采集運行中電力設備的狀態和周圍的環境信息，能進行基本的運行控制，并能簡單地處理數據。射頻識別標簽需要安裝在沿著檢查路線部署的傳感器節點上。可以將許多不同的傳感器模塊配置在傳感器節點上，以獲得多種類型的狀態信息，并用于電力設備的分布監測[4]。最基礎的感官信息包括設備本身的溫度、工作環境的溫度、設備的振動、工作環境的濕度、設備的泄漏電流等。

物聯網設備代理部署在變電站，負責采集變電站、變電站和傳感器網絡的整個網絡的信息，并通過支持網絡將信息發送到物聯網服務器。物聯網服務器對傳感器信息進行分析和處理，生成透明的業務數據，從而支持整個配電監控系統。手持式rfid閱讀器由工作人員隨身攜帶，用于電氣設備的日常維護和檢查。當檢查員用rfid閱讀器接近電子設備時，他或她會主動掃描通信范圍內的無線電頻率信息。信息可以通過核心網絡直接收集到物聯網服務器，也可以由設備代理過濾，然后收集到數據中心的物聯網服務器。該設備代理的數據處理能力較強，并且通信能力非常完善。它可以對采集到的數據進行聚合、過濾、聚合和判斷，從而減少網絡負載。

5 總結

隨著物聯網技術的發展，將物聯網應用于智能電網中，勢必會推動智能電網的發展，有助于在線檢測電網各環節中的重要運行參數，并且實現實時信息控制。基于公司的信息融合方案為智能配變監控系統提供了良好的技術支持和靈活、可擴展的軟件體系結構。

參考文獻：

[1] 鮑恩奇，姚騰飛.基于現場數據采集終端的配電網線損管理解決方案[J].今日自動化，2020（02）：31-32，35.

[2] 倪少軍，李雙良，匡欣欣，劉彬.面向煤礦供電的智能分布式防越級保護系統 [J].工礦自動化，2021，41（S1）：78-80，87.

[3] 李娜，陳晰，吳帆，李祥珍.面向智能電網的物聯網信息聚合技術[J].信息通信技術，2010（02）：21-28.

[4] 佚名.智能配變電監控系統解決方案[J].物聯網技術，2012（01）：19-20.