物聯網技術在智能電網輸變電設備中的運用

遲佳

摘 要：智能電網的實現在一定程度上依賴輸變電設備的控制，物聯網具備強大的信息采集和交互能力，可以為智能電網環境下輸變電設備狀態監測提供重要支持。為此，文章在闡述物聯網原理和技術的基礎上，著重分析物聯網技術在智能電網輸變電設備監測中的應用，旨在能夠更好的促進智能電網運行發展。

關鍵詞：物聯網技術；智能電網；輸變電設備；應用

中圖分類號：TM76 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0178-03

Abstract： The realization of smart grid depends on the control of transmission and transformation equipment to a certain extent. The Internet of things has strong ability of information collection and interaction， which can provide important support for the condition monitoring of transmission and transformation equipment in smart grid environment. Therefore， on the basis of expounding the principle and technology of the Internet of things， this paper focuses on the application of the Internet of things （IoT） technology in the smart grid's transmission and transformation equipment monitoring， in order to better promote the operation and development of the smart grid.

Keywords： Internet of things （IoT） technology； smart grid； transmission and transformation equipment； application

當前，國家對智能電網的發展頒布了一系列的政策支持，同時公布了未來智能電網的工作計劃，物聯網技術在輸變電設備管理中的應用成為我國社會經濟發展中備受關注的內容。電網的安全運行需要多個系統的配合，具體包含信息流、業務流、電力流的配合，在彼此的配合下確保智能電網所收集的信息是無損的，并確保各個信息在傳輸過程中的順暢。物聯網技術在輸配電管理中的應用能夠借助技術形式實現各類信息資源的有效整合，確保各個通訊資源能夠更好的為電力系統運行提供服務支持。為此，文章結合物聯網技術的發展和智能電網的建設，就如何更好的將物聯網技術應用到智能電網輸變電設備中進行策略分析。

1 物聯網技術和智能電網輸變電之間的關聯

物聯網是指物和物連接的互聯網，在射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等傳感器的作用下能夠按照協議規定將任何物品和網絡聯系在一起，實現信息交流和通信的暢通無阻。

智能電網主要由輸電、變電共同組成。結合智能電網的構成和特點，物聯網技術在智能電網中的應用能夠有效提升整個設備的運行管理水平，降低設備在檢修狀態下的應用風險，并在設備使用的時候確保整個設備的運行效率，也為設備的科學管理奠定良好的基礎支持。

文章所涉及到的輸變電設備物聯網管理主要是以輸變電設備智能化發展作為基礎，依靠先進的無線射頻識別技術、多媒體技術、智能傳感技術等，按照電力系統的協議，借助信息化手段來對資產、電網運行情況以及輸變電設備的運行狀態進行動態控制和全生命周期管理。

2 智能電網輸變電設備運行所涉及到的技術

2.1 物聯網技術

在一般情況下，物聯網是物和物之間相互管理的互聯網，物聯網通過一些特定的傳輸設備、傳輸技能能夠有效實現信息之間的交換和通訊，從而更好的實現智能電網的智能識別、定位、跟蹤和監控管理。物聯網技術和設備運行具體包含射頻識別技術、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描設備等。物聯網技術的產生和發展是時代的產物，對社會多個領域的發展產生了深刻的影響。

2.2 輸電設備監測技術

輸電設備狀態監測技術包含監測感應技術、通信技術，在應用的時候主要是對收集到的數據信息進行有效的分析，在分析之后結合實際情況進行應用。輸電設備的運行監測主要需要對導線的溫度進行實時性的測量。

2.3 輸電設備使用壽命期限的周期管理

輸電設備壽命期限管理的研究對象主要是輸電設備的資產，在設備應用的時候從系統整體出發，對資產的規劃、設計、采購、建設、運行、檢修、報廢等進行全過程的考慮和分析，在全面分析之后在確保輸電設備安全運行的情況下進行整個設備運行的成本優化分析。

3 輸變電設備狀態監控的物聯網體系架構

3.1 智能感知層

基于物聯網的輸變電設備智能感知層是利用物聯網感知技術中的智能化傳感器、EPC標簽、紅外感應器、全球定位系統等來對電氣設備運行狀態和全壽命資產信息進行統一的智能感知。

3.2 數據通信層

數據通信層能夠為數據信息的解析和傳輸提供重要通道支持，并強化數據信息應用的移動性和感知性，實現設備的無縫透明接入。輸變電設備物聯網的數據通信層包含傳感器網絡層、變電站層、供電局層。第一，傳感器網絡層。傳感器網絡層能夠為智能監測裝置提供網絡接入功能、移動性管理等，在光纖、寬帶電力線載波或者短距離無線通信技術的作用下來實現對設備狀態的全過程監測控制。第二，變電站層。變電站層是基于IP系統的統一的、高性能、擴展性良好的網絡，根據變電站的電壓等級，變電站層的變電設備智能移動終端在串口通信、光纖通信的作用下能夠實現對整個系統信息的監控。第三，供電局網絡。供電局網絡在運行的時候負責整個區域范圍內變電站和輸電線路信息的匯總傳輸，從而實現各個信息的交互處理。

3.3 信息整合層

信息整合層采取面向服務架構的SOA和企業服務總線，能夠為信息的連接提供精準的接口和業務服務，通過對多源異構數據特征的挖掘和提取能夠實現對海量數據信息的處理、應用。

4 物聯網技術在智能電網輸變電設備中的運用

4.1 輸變電設備的在線監測

在智能電網中所涉及到的輸變電設備種類和數量繁多，導致設備的信息來源變得更加多樣，加上設備評估決策技術參差不齊，輸變電設備的運行對整個電網的安全、穩定產生了不利的影響。

輸變電設備物聯網是一個在物理空間和信息空間都具備較強關聯性的高度復雜網絡。輸變電設備是智能電網從系統智能化向設備智能化的一般發展延伸，在物聯網技術的利用下能夠有效提升整個設備的在線監測水平，滿足整個智能電網對設備信息獲取的需要。

在物聯網技術的作用下能夠更好的研究輸變電設備的信息模型、網絡架構、感知體系、通訊模型，解決網絡和信息通信不適應的問題。

4.2 輸電設備的狀態監測

基于物聯網技術的輸電設備狀態監測感知層主要體現在桿塔、輸電線路等各個傳感器上，利用監測技術能夠更好地收集和利用各類數據信息，幫助相關人員更為全面、實時性的收集整理輸電線路的各種狀態信息，之后通過網絡來將這些信息傳輸到數據中心。當前，輸電線路在線監測技術基本被人們應用到氣象監測、導線溫度監測、線路絕緣子監測、風偏監測、振動監測、圖像監測等。

從實際應用情況來看，在線監測技術在輸電線路感知層中應用時候面臨不同程度的供電問題。針對這個問題，需要相關人員借助先進的技術形式來思考怎樣豐富發電方式，目的是提升低溫儲能能力，提升整個電力系統的供電能力。

4.3 變電設備的狀態監測

物聯網技術是變電站智能化發展重要支撐技術形式，物聯網技術在變電設備狀態監測中的應用符合當前變電站管理的發展需求。感知層在智能變電站中的應用主要體現在過程層上，應用層在智能變電站中的應用體現在過程層上。

基于物聯網技術的變電設備狀態監測感知層借助各個傳感器能夠對各個設備、環境動力參數的收集。在系統運行中對變壓器狀態監測方法包含局部放電監測、繞組變形檢測、侵入波監測、振動波動檢測等。

變電設備狀態監測的研究重點是局部放電，對局部放電的主要研究方法包含脈沖電流技術、超聲波檢測法、特高頻監測技術等。電容設備包含電流互感器、電容電壓互感器、耦合電容器、高壓套管等，在電容設備的作用下能夠有效監測整個電容量和介質損耗。但是當前電容設備在應用時需要著重解決頻率波動大、諧波干擾、硬件不完善、環境溫度不穩定等問題。

4.4 輸變電設備全壽命周期管理

電網資產全壽命周期管理是安全管理、成本管理、效能管理的在資產管理方面的有機整合，是在分析當前電網企業發展特點基礎上，結合時代發展需要所總結出的電網發展新方向和新方法。在物聯網技術的作用下能夠借助傳感器設備來密切監測整個電力設備的全景狀態，并通過傳感器和設備屬性的關聯實現對設備使用全生命周期的管理，從而提升電力資產設備診斷和評估的精準度。

在物聯網技術的作用下能夠更為全面收集整理輸變電設備運行所涉及到的各類信息，具體包含工作環境、試驗環境等，在綜合考察分析的基礎上選擇適合的統計方法，分析設備壽命現狀和未來發展應用。

4.5 未來需要深化研究的內容

從當前發展實際情況來看，物聯網技術在輸變電設備狀態監測和使用全過程管理中的應用已經發展到一定的規模。在新的歷史時期，為了能夠更好的發揮出物聯網技術在智能電網技術中的支撐作用，需要相關人員借助物聯網技術的發展做好以下幾點工作：第一，強化對和無線射頻識別技術、全球定位系統、狀態傳感器等物聯網技術關聯的輸變電設備智能監測模型和全景狀態信息研究。第二， 強化具有數據存儲、計算、分析、網絡連接、信息交互等多種能力為一體的智能化裝置的研制分析。第三，按照國家規定的標準對全站設備信息通信技術和集成技術進行全面的研究，第四，對基于物聯網技術設備應用全景狀態的綜合評估和全生命周期評估。第五，強化對以光纖傳感為代表的電力專用傳感器應用研究。第六，加強對輸變電設備狀態監測中設備安全性、可靠性問題的研究。第七，加強對物聯網技術在輸變電設備狀態監測和全生命周期管理抗干擾問題的研究。

5 結束語

綜上所述，在社會經濟和科技的發展支持下，我國電力系統開始朝著智能電網的方向發展，輸變電設備狀態監測是智能電網建設的重要組成，在運行發展中也是實現輸變電設備狀態運行檢修管理，提升整個輸變電專業生產運行管理水平的重要技術手段。在智能電網的快速發展下，傳統輸變電設備監測不再滿足智能電網的發展需要，基于智能電網的傳統輸變電設備監測被提升到新的高度。智能電網和物聯網作為具有重要戰略發展意義的高新技術形式，在近幾年逐漸引起了世界各個國家的重視，二者的有效整合能夠有效提升電網運行能力和服務質量，從而更好的促進電力企業發展。從發展實際情況來看，物聯網產業是一個新興產業，具有廣闊的發展前景，物聯網技術作為智能電網的重要技術形式，其發展會推動電網智能化長遠發展，從而更好的拉動物聯網產業發展。

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