楊坡 吳興全

【摘要】將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用與現(xiàn)代變電運(yùn)維工作中，主要難度體現(xiàn)在組網(wǎng)方式、編程語(yǔ)言以及抗電磁環(huán)境干擾等問題中，只要解決這些問題，便可以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的順利應(yīng)用，并且發(fā)揮重要的作用，促進(jìn)電力系統(tǒng)運(yùn)行效率提升，使得各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)得到有效的控制與利用，并且能夠促進(jìn)用電環(huán)節(jié)的采集質(zhì)量以及處理能力大大提高，是現(xiàn)代電力企業(yè)發(fā)展與改進(jìn)的重要方向。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);變電運(yùn)維;工作;應(yīng)用

一、物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

智能電網(wǎng)主要由輸電、變電組成，應(yīng)用到智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，明顯能提高設(shè)備整體管理水平，降低設(shè)備檢修狀態(tài)下存在的風(fēng)險(xiǎn)，使設(shè)備在線監(jiān)測(cè)效率得以保證，也為科學(xué)管理設(shè)備打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文中的輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)管理，主要是講把輸變電設(shè)備智能化作為基礎(chǔ)，依靠射頻識(shí)別技術(shù)、多媒體、智能傳感媒介等智能型設(shè)備，按照規(guī)定的電力系統(tǒng)協(xié)議，依托信息化手段，對(duì)資產(chǎn)、電網(wǎng)運(yùn)行情況和輸變電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制與全壽命周期管理的過程。輸變電物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在功能定位上是立足于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，依靠物聯(lián)網(wǎng)的定位、識(shí)別、感知等領(lǐng)先功能，來(lái)檢測(cè)輸變電設(shè)備?？偠灾斪冸娫O(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在運(yùn)維優(yōu)化、分析設(shè)計(jì)等方面具有很大優(yōu)勢(shì)，而且根據(jù)很多地方的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在管理輸變電設(shè)備的過程中，解決多層次信息統(tǒng)一規(guī)范、分層分布設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的問題刻不容緩。

二、變電運(yùn)維工作中的應(yīng)用

2.1電網(wǎng)自動(dòng)化

電網(wǎng)自動(dòng)化的各種應(yīng)用系統(tǒng)既相互獨(dú)立，又相互聯(lián)系。每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)都獨(dú)立地承擔(dān)電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)某個(gè)方面的應(yīng)用功能，但它們通常又需要共享電網(wǎng)的數(shù)據(jù)資源。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和在電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)又成為了電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)不可回避的問題。這些問題表現(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)既需要考慮數(shù)據(jù)資源的共享問題，又需要考慮網(wǎng)絡(luò)安全的問題。在網(wǎng)絡(luò)安全方面，國(guó)家電力調(diào)度通信中心已組織專家組和工作組提出了“全國(guó)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案”。

2.2提升了輸電變各種設(shè)備的連通性

物聯(lián)網(wǎng)的使用提升了輸電變各種設(shè)備的連通性，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)可以根據(jù)電網(wǎng)中設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際信息掌握設(shè)備的實(shí)際工作的狀態(tài)，可以用戶更好的掌握生活中停電的具體范圍。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)可以根據(jù)對(duì)輸電變各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集，采集的數(shù)據(jù)和歷史相似情況的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，分析設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況。物聯(lián)網(wǎng)具有較高的智能化，被應(yīng)用到各種終端中，在輸電變的建設(shè)中，從事電力監(jiān)測(cè)人員可以將物聯(lián)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)和信息發(fā)送到指定的移動(dòng)終端中，這樣方便電力工作者能夠在第一時(shí)間掌握設(shè)備的實(shí)際情況，更好的開展輸電變的管理工作。

2.3設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力設(shè)備管理中的應(yīng)用最為廣泛的就是設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控，通過在電力設(shè)施周邊布置傳感器，可以實(shí)時(shí)了解電力設(shè)施的運(yùn)行狀況，如設(shè)備運(yùn)行溫度、儲(chǔ)油設(shè)備油位、設(shè)備動(dòng)作情況等信息，這些信息在采集之后統(tǒng)一交由后臺(tái)監(jiān)控人員進(jìn)行處理，可供判斷電力設(shè)施是否處在正常運(yùn)行的狀態(tài)。無(wú)人值守變電站的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能極大地提高變電運(yùn)維工作效率，大部分變電站分布范圍廣，地處偏遠(yuǎn)，在雷雨天氣告警信號(hào)頻發(fā)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就可以通過分析實(shí)時(shí)采集的設(shè)備數(shù)據(jù)篩選出有效的信號(hào)，以便運(yùn)維人員合理分配工作。隨著科技進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程完成設(shè)備精確測(cè)溫、設(shè)備巡視、設(shè)備遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程檢測(cè)試驗(yàn)等，這樣就可以減少人力物力，提高現(xiàn)代變電運(yùn)維工作智能化。再者可以結(jié)合全球定位系統(tǒng)能及時(shí)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的移動(dòng)狀況功能，一旦有人惡意偷竊電力設(shè)備，后臺(tái)控制人員可以及時(shí)得知消息，從而實(shí)現(xiàn)防盜功能。

2.4新時(shí)期變電運(yùn)維工作的轉(zhuǎn)變

2014年5月，國(guó)家電網(wǎng)公司運(yùn)檢部下達(dá)了《關(guān)于變電運(yùn)維一體化工作指導(dǎo)意見的通知》，此通知明確了今后變電運(yùn)行人員維護(hù)檢修的職責(zé)范圍。同時(shí)，隨著國(guó)家電網(wǎng)“三集五大”的全面推行與落實(shí)，以及500kV變電站少人、無(wú)人值守變電站（簡(jiǎn)稱無(wú)人站）的推行，運(yùn)維人員將會(huì)面臨更高的勞動(dòng)強(qiáng)度、更多的維護(hù)項(xiàng)目。新時(shí)期變電運(yùn)維工作的轉(zhuǎn)變迫切要求建立物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系，以實(shí)現(xiàn)協(xié)同感知、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、信息采集、故障診斷、輔助作業(yè)，使智能化監(jiān)控管理更進(jìn)一步。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)

3.1傳感裝置組網(wǎng)方式的選擇難點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在變電站的應(yīng)用過程中，首先面臨的問題是已經(jīng)建成的變電站如何再安裝這些傳感器終端。如果場(chǎng)地重新開挖走電纜，或?qū)㈦娎|安裝在電纜溝中，不僅工程量巨大，而且還有可能發(fā)生誤碰運(yùn)行設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。因此在設(shè)計(jì)傳感器終端時(shí)，使用更多的是無(wú)線信號(hào)模式。經(jīng)過研發(fā)和改進(jìn)，開發(fā)出了一套自己的無(wú)線組網(wǎng)模式，即Zigbee模塊與ESP8266Wi-Fi模塊相結(jié)合來(lái)滿足大容量組網(wǎng)方式，在沒有外網(wǎng)的情況下，通過SIM900A的GPRS流量將數(shù)據(jù)發(fā)出，用藍(lán)牙和miniUSB數(shù)據(jù)線來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)裝置的調(diào)試檢查和數(shù)據(jù)下載。

3.2物聯(lián)網(wǎng)編程語(yǔ)言的編寫難點(diǎn)

各種傳感器采集到的各種模擬量信號(hào)需上傳至物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，在傳感器與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)接入的過程中，需要特定的語(yǔ)言編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的識(shí)別，否則將無(wú)法正常讀取。

3.3在變電站電磁干擾環(huán)境中的應(yīng)用難點(diǎn)

3.3.1抗干擾措施

在電子電路設(shè)計(jì)及制作過程中，一般有3種抗電磁環(huán)境干擾措施，接地技術(shù)：在低頻電路中，當(dāng)信號(hào)工作頻率低于1MHz時(shí)，接地電路形成的對(duì)地環(huán)流對(duì)信號(hào)影響較大。在本設(shè)計(jì)中，測(cè)量終端發(fā)射信號(hào)頻率為2.4GHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1MHz，所以采用多點(diǎn)接地，可以顯著提高系統(tǒng)的抗干擾能力。屏蔽技術(shù)：電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除干擾。因?yàn)殡姶挪ㄔ诖┻^屏蔽體后能量會(huì)發(fā)生衰減和損耗。印刷電路板抗干擾措施：微控制器將一個(gè)門的輸出端通過一段長(zhǎng)線引到輸入阻抗相當(dāng)高的輸入端，反射問題就很嚴(yán)重，會(huì)引起信號(hào)畸變，增加系統(tǒng)噪聲。在可能的條件下，應(yīng)使印刷板上布線電路之間的連線盡可能短，以減弱因連線引起的干擾。

3.3.2數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)

接收靈敏度是指接收機(jī)能夠正確地把有用信號(hào)拿出來(lái)的最小信號(hào)接收功率。無(wú)線溫濕度測(cè)量終端的通信距離和接收靈敏度是衡量Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的重要指標(biāo)。當(dāng)標(biāo)稱的接收靈敏度大于接收端的信號(hào)能量時(shí)，接收端根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶⒉粫?huì)接收任何數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)接收靈敏度是接收端能夠接收信號(hào)的最小門限值，條件下，接收設(shè)備能接收到的最小平均功率。此處需要說(shuō)明，誤比特率是在數(shù)據(jù)通信中，在一定時(shí)間內(nèi)收到的數(shù)字信號(hào)中發(fā)生差錯(cuò)的比特?cái)?shù)與同一時(shí)間內(nèi)所接收到的數(shù)字信號(hào)的總比特?cái)?shù)之比，誤比特率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸精確性的指標(biāo)。傳輸距離在30m內(nèi)，改進(jìn)前后的接收靈敏度并沒有太大區(qū)別;當(dāng)傳輸距離增加至100～400m時(shí)，接收靈敏度越來(lái)越?。ㄗ髠?cè)接收靈敏度為負(fù)值，值越小靈敏度越低）。但通信距離相同時(shí)，改進(jìn)后的接收靈敏度要高于改進(jìn)前的，這是改進(jìn)電路后得到的明顯效果，說(shuō)明通過電路改進(jìn)裝置具有了較強(qiáng)的抗干擾性。

結(jié)語(yǔ)

輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)主要包括輸全景信息模型及變電設(shè)備體系架構(gòu)、通信模型與接口體系構(gòu)架、集成平臺(tái)、全壽命周期管理系統(tǒng)及其一體化智能監(jiān)測(cè)裝置等一系列技術(shù)。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)以后的建設(shè)實(shí)施將實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備的監(jiān)測(cè)體系、信息體系、管理體系和評(píng)估體系的規(guī)范與統(tǒng)一，是我國(guó)智能電網(wǎng)建中很重要的一部分。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)還包括智能決策系統(tǒng)、智能診斷與監(jiān)測(cè)設(shè)備以及相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，其擁有非常廣闊的市場(chǎng)前景。

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