物聯網技術在接地網陰極保護系統中的應用

胡 釗 江 鋒

（1. 上海金屬腐蝕與防腐技術有限公司，上海 200120；2. 中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 引言

接地網屬于電力系統的一個關鍵環節，在地下運行過程中會受地下土壤環境腐蝕影響。當接地網受到嚴重腐蝕時，接地網中接地線以及接地體將會變細和斷裂，造成接地電阻出現升高，導致電氣設備出現“失地”的情況，容易造成電力系統運行發生安全事故[1]。所以在電力系統中，做好電力接地網系統以及其他電力線路工程防腐保護工作是重點。陰極保護是一種有效處理接地網埋地金屬防腐的方法，但電力系統接地網系統及其他電力線路在地域上分布較泛，需要采取有效的方法實時掌控電力系統接地網陰極保護的防腐情況。隨著網絡信息技術的發展，物聯網技術得以應用于電力系統之中，但從目前研究現狀來看，對物聯網技術在陰極保護系統之中的應用研究比較少。本文基于物聯網技術的廣泛應用及陰極保護系統在電力系統中發揮的作用，探討物聯網技術在電力系統接地網陰極保護系統中的具體應用。

1 陰極保護系統及物聯網簡述

陰極保護系統屬于一種外加系統，通過小電流來對腐蝕電流進行中和，從而發揮防腐的作用。針對電力系統接地裝置金屬構件的化學腐蝕預防保護則可采取陰極保護法，將陰極電流施加到電力系統接地裝置金屬構件之上，使該金屬構件得以陰極極化，從而使構建表面上各部位電位差得以消除，使其整體成為陰極，從而達到防腐目的[2]。

物聯網是指在任何一個地點的終端設備設施，包括具有內在智能特征的傳感器、數控系統、移動終端、視頻監控系統以及工業系統等，與具有外在使能的智能化物件，經無線或者是有線的、長距離或者是短距離的通訊網絡來實現相互連通的一種模式。在網絡環境下，通過適當的信息安全保障機制，能夠為用戶提供個性化的在線實時監測、遠程控制、預案管理、安全防范、在線升級等服務功能和管理功能，能夠實現萬物節能、高效、安全的“管控營”一體化[3]。

2 物聯網技術應用于電力接地網陰極保護系統的可行性分析

在電力接地網陰極保護系統運行的過程中，物聯網技術的應用是可行的，具體可表現為以下幾個方面：

2.1 符合電力接地網陰極保護系統的分布特點

電力接地網網點的分布也是比較分散的，對應的電力接地網陰極保護系統的分布也是較為分散的，過于分散的陰極保護系統在管理方面比較困難，尤其是對于個別地區采用犧牲陽極的陰極保護系統在更換犧牲金屬材料時，表現得更為困難[4]。而應用物聯網技術則能夠對這些電力接地網陰極保護系統進行實時遠程監測，使電力接地網陰極保護系統能夠得到及時的維護管理，進而能夠預防電力系統接地網以及其他地下管線發生腐蝕，最終保證電力系統運行的安全性。

2.2 能夠滿足電力接地網陰極保護系統的需求

雖然強制電流的陰極保護系統具有便于管理、可長期使用的特點，但該系統仍需要進行維護管理，采用物聯網技術能夠對這些系統裝置進行遠程監測。在監測的過程中，若監測數據出現異常情況，則將會自動預警報警，同時，還可以結合GIS平臺[5]，對出現異常情況的電力接地網陰極保護系統出現的故障進行全面排查，并為制定解決方案提供依據，從而確保電力接地網陰極保護系統得以正常工作。

2.3 能夠提升電力接地網陰極保護系統的經濟性

物聯網技術的應用不僅能夠實現管理信息共享，使管理效率得到提升，還能夠節約管理成本，尤其是管理過程中耗費的時間成本和人員成本，減少了該系統管理過程中的經濟支出[6]。同時，及時準確地對電力接地網陰極保護系統進行監測，可以避免系統故障發生，在一定程度上能夠避免系統裝置發生損壞，從而降低其更換率，節約了陰極保護系統在電力系統中應用的材料成本，故具有一定的經濟性。

3 物聯網技術在電力接地網陰極保護系統中的具體應用

物聯網技術在電力接地網陰極保護系統中的應用具備安全性、高效性、經濟性特點，故可行性高，因此，需要將物聯網技術合理有效地應用于電力接地網陰極保護系統之中。

3.1 基于物聯網技術的電力接地網應急保護系統的結構

基于物聯網技術的電力接地網陰極保護系統主要是由監控中心、服務器、客戶端（手機客戶端和PC客戶端）、數據庫云平臺、電力接地網陰極保護系統以及傳感器等部分構成，該結構如圖1所示。

圖1 基于物聯網的電力接地網陰極保護監測預警系統結構圖

其中，手機客戶端和PC客戶端主要是用戶通過終端設備了解和掌握電力接地網陰極保護系統的運行狀態。當傳感器監測到陰極保護系統出現故障之后，將故障碼通過服務器直接傳送到終端設備上以發揮預警作用，使用戶能夠第一時間掌握陰極保護系統的運行狀態，根據接收到的故障碼了解陰極保護系統出現的故障類型，有針對性地解決故障進行；監控中心主要是運用遠程監控系統對電力接地網陰極保護系統進行遠程監控，前提是每一個陰極保護系統布設點均需要設置監控攝像裝置支持遠程監控功能；服務器主要包括WEE服務器、數據服務器以及存儲設備[7]，服務器的作用在于為用戶提供數據支持，從服務器中能夠調取數據庫的各項數據以及云平臺緩存的數據信息，一般與數據庫云平臺之間保持著緊密的聯系；數據收集整理裝置便是通過傳感器收集的陰極保護系統運行狀態所形成數據信息，對這些信息進行歸集和整理的一種系統裝置；陰極保護系統及傳感器是該結構中最基本的構成單位，是由傳感器和陰極保護系統共同形成的一個模塊，電力接地網陰極保護系統在運行的過程中，傳感器會對其運行狀態進行監測，從而轉化成數據信息，為用戶管理者提供管維信息。

3.2 遠程監控

遠程監控是物聯網技術在電力接地網陰極保護系統中的一項主要內容，基于物聯網技術的陰極保護遠程監控系統具有如下特點：第一，其能夠對管轄區域范圍內的各種陰極保護系統進行集中管控；第二，該系統能夠具備自動運行、數據自動化采集、自動化記錄以及自動報警等智能自動化功能；第三，該系統是通過服務器來存儲監測數據，可以依照實際需求進行數據對比和數據分析，還能夠實現數據實時存儲和傳輸，從而保證用戶在第一時間了解電力接地網陰極保護系統的運行狀態，及時了解和處理故障，避免不必要的損失發生[8]。

3.3 實時監測

基于物聯網技術對電力接地網陰極保護系統進行監測的過程中，主要是通過互聯網以及帶有傳感器的監測設備對陰極保護系統進行實時監測。這種實時監測是由管理人員通過監控中心對各監測點陰極保護系統的自然電位、斷電電位、通電電位、保護電流、電池電壓以及開路電壓等相關數據進行全面的監測，然后由數據收集整理系統將監測獲取的數據信息進行加工處理，形成實時數據信息，用戶通過客戶端能夠實時了解陰極保護系統的運行狀態，從而實現實時監測、實時管理。

3.4 自動預警

在對陰極保護系統進行實時監測的過程中，一旦出現異常數據，基于互聯網技術的陰極保護監測預警系統便會自動預警報警，同時與GIS平臺相結合，能夠及時準確地鎖定出現異常數據的陰極保護系統設備裝置，從而為管維人員對系統的修護管理提供指導。該系統在自動報警的過程中，在兩種客戶端上的應用形式有所不同，在手機客戶端上，形成的自動預警信息會直接以信息以及信息提示的方式發送給用戶，使用戶第一時間能夠了解問題出現的位置及原因[9]。而對于PC客戶端則可通過系統查詢的方式來查詢，查詢界面如圖2所示。

圖2 陰極保護自動預警系統PC客戶端查詢界面

從圖2中可見，左側屬于查詢條件的選擇，右側屬于查詢得出的數據區。該系統還具備集中查詢功能，能夠對報警警示狀態下的陰極保護系統設備對應的數據信息全部集中顯示，還能夠對報警事件進行統計。根據具體需求，選擇各種報警查詢條件，這些報警條件主要包括過保護、欠保護、電池低電壓、交流電壓異常。通過條件查詢，設備出現的故障信息一覽無余。

4 物聯網技術在電力接地網陰極保護系統中應用的注意事項

物聯網技術雖然能夠為電力接地網應急保護系統的管維工作帶來極大的便利，但仍需要在實際應用的過程中掌握一些注意事項。具體的注意事項如下：

4.1 必須具備專業綜合性技術人才

物聯網技術在陰極保護系統中應用，不僅需要操作人員具備一定的電力專業知識，而且還需要全面了解和掌握陰極保護系統、物聯網技術及其發展變化，從而能做好實際具體的管維工作，能夠利用物聯網技術高效地解決陰極保護系統實際管維問題，確保電力系統能夠安全穩定的運行。

4.2 做好工作統籌安排和系統權限設置

雖然物聯網技術的應用能夠有效地減少人力資源的配置，但該系統仍需專業人員進行操作，仍需設置必要的人員，因此，應該針對人員配置做好統籌安排，將具體的工作分配給每個人，同時，還應該將系統操作的權限進行設置，在權限設置的過程中，需要根據每一名工作人員的工作內容和性質來進行確定，從而保證系統權限設置的合理性。

5 結語

物聯網技術在電力接地網陰極保護系統中應用具有可行性，能夠實現遠程監控、實時監測以及自動預警，可以滿足陰極保護系統運行過程中的需求，保證其運行過程中的安全性和穩定性。在陰極保護系統運行過程中，對物聯網技術的應用必須做到與時俱進，及時對物聯網技術下的監測預警系統進行更新，通過更加先進的技術來更好的提升陰極保護系統的安全性，從而促使電力系統得以安全運行。