基于物聯網技術的輸變電設備狀態監測系統研究

田地 陸騰云

摘要：物聯網技術是當今世界上一種先進的、新興的信息技術，具有巨大的發展潛力。物聯網技術在電力系統中的應用有利于電力系統的智能化改造。電力系統為物聯網技術提供了廣闊的應用空間。本文的目的是大力推動物聯網在各行業的應用和部署過程，為推動我國行業信息化轉型發揮長期的重要作用。本文研究了基于全景數據的輸變電設備狀態監測系統，并將該信息模型引入輸變電設備物聯網。根據輸電全壽命周期管理需要的設備全景信息，提出了智能變電站設備綜合全景信息建模方案，本研究為我國輸變電設備狀態監測系統的發展提供了良好的理論參考。

關鍵詞：物聯網技術;電力系統;輸變電設備;狀態監測

1引言

在現代社會中，經濟發展和人們的生活都嚴重依賴于電力，電力是現代城市穩定運行的最基本保障。隨著智能電網的發展，智能化電網的覆蓋范圍越來越廣，并且具有廣泛的互聯特性。輸變電設備信息互聯是智能電網建設的目標之一，被認為是物聯網的重要應用領域之一。對輸變電設備的無線監控可以充分滿足輸變電設備對信息采集的全面、實時、準確的需求。結合物聯網技術，為智能設備和電網設備維護提供技術支持。傳統的輸變電設備監控系統存在信息單一化、安全性等問題。在構建基于物聯網的輸變電設備監控系統時，有必要建立統一的設備模型。同時，考慮到輸變電設備監控系統中信息傳輸的實時性要求，有必要研究與通信網絡相關的性能，如穩定性、安全政策等問題，從而提高設備的利用率和電網運行的安全性。

2輸變電設備全景信息建模

2.1全景信息概述

隨著物聯網技術在設備監控和資產管理方面的應用，使用該技術收集了大量的數據，并引入了大量新的數據格式。同時隨著數據流的增加，信息模型也在不斷更新。輸變電設備的信息模型需要不斷更新。輸變電設備物聯網全景信息模型包括許多統一標準和先進技術，如數據采集系統、標準流模式、標準化編碼模式等，從三個維度來描述設備信息（物理空間、信息空間、應用空間），根據全生命周期管理的需要，呈現了輸變電設備的全景式信息。

輸變電設備物聯網生命周期管理系統的核心業務主要包括設備制造、安裝、運輸、運行、維護等過程，貫穿設備采購、施工、管理等業務環節。其主要功能包括事故風險防范、輸變電設備運維、設備全壽命周期管理等。因此，系統應獲取盡可能多的設備信息，包括技術要求、法規信息、工程信息、檢測信息。目前，設備狀態診斷分析系統在系統的綜合性、交互性和先進性方面都不能滿足生產管理信息系統、調度自動化系統、在線監控系統等獨立的信息管理系統的需求。因此，全景信息模型的建立是物聯網輸變電設備全生命周期管理的基礎。

2.2智能變電站設備的全景信息建模

CIM（公共信息模型）是一個UML文檔化的系列類圖，它描述了發電、傳輸和分發各個方面的主要對象。CIM模型元數據包括電力系統資源模型數據和電力系統資產模型數據。根據上述視圖信息建模方法，在全生命周期管理全景信息平臺的基礎上建模數據資源和資產。智能變電站設備全景信息可細分為在線監測信息、電力系統資源（主要是設備主接線拓撲結構）基本屬性信息等。

總體步驟如下：第一步，根據設備全壽命周期管理的要求，建立全景信息模型;第二步，研究IEC標準中的信息模型。通過分析每個類來自哪個包、類的子類、類的應用場景，分析每個類的相關類的屬性和本體。其次，基于全景信息模型的可拓原理，建立了初步的全景信息模型。第三步建立一個完整的模型并將其引入實際用例中，使用軟件模型檢查工具進行語法和語義調試并進行驗證。

3輸變電設備物聯網體系結構

3.1物聯網在電力系統中的應用結構

借助物聯網技術，可以實現輸變電設備的自動化、智能化管理。其在電力系統中的應用結構主要分為三層：A.感知層B.網絡層C.應用程序層。而物聯網在電力系統應用系統的感知層，主要采用現代先進的二維碼標簽、RFID標簽和傳感器技術。感知層可分為兩個層次：A.通信擴展子層;B.感知控制子層。其中，通信擴展子層通過現代移動通信網絡將物理世界中的物理實體與虛擬網絡系統中的網絡層以及應用層中的智能網絡終端連接起來。感知控制子層借助現代先進的傳感器技術實現對物理世界的感知和理解。智能電力系統在感知控制子層下，實現對電網中各種狀態參數（如電量、環境參數）的數據采集，并通過通信擴展子層將其接入物聯網。

3.2物聯網在輸變電設備管理中的應用

借助物聯網技術，在桿塔、電纜等重要設備上安裝各種功能的傳感器，實現傳輸設備的實時監控功能。通過數據采集設備，實時采集安裝在電力線上的傳感器數據，并將信息數據通過通信網絡傳輸到數據中心。到目前為止，輸電線路狀態的實時監控已經完成了以下監控內容：電纜溫度的實時監控;微氣象實時監測;風偏角監測;輸電線路絕緣子污染監測;振動監測;線路故障;定位監控等方面。各個狀態監測系統對來自傳感器的數據進行全面的分析和處理，最終得到最終的監測結果。要綜合利用高低溫儲能和豐富的發電形式，提高輸電設備狀態監測系統的綜合供電能力。

4結論

本文從信息的角度，提出了一種基于物聯網技術構建輸變電全景信息模型的方法。受目前實驗室硬件條件和實驗數據規模的影響，全景信息傳輸與轉換設備狀態監測系統仍處于實驗階段。在此基礎上，逐步完善和完善樣機試制將是下一步研究工作的重點。分析了輸變電設備物聯網的概念和內涵，提出了統一輸變電設備各變量，利用現代傳感技術實現信息采集過程的信息采集方法。分析了物聯網在輸變電設備中的關鍵技術，并在分析相關數據的基礎上選擇最適合輸變電線路的傳輸方式。進一步提出了輸變電設備的架構，通過對數據結構的分析，并與潮流和信息流相連接，進一步對信息集成、數據集成、智能感知等層次的信息分析、功能劃分、輸變電設備的四層結構模型。利用無線傳感器網絡對無線監測網絡進行優化研究，得到最優的監測網絡，為電力輸變電設備物聯網無線監測技術的實現提供技術支持。

參考文獻

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作者簡介：田地：男，漢族，貴州仁懷市，1987年07月，本科，工程師，研究方向：輸電線路運行檢修。