田地 陸騰云

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)今世界上一種先進(jìn)的、新興的信息技術(shù)，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。物?lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用有利于電力系統(tǒng)的智能化改造。電力系統(tǒng)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了廣闊的應(yīng)用空間。本文的目的是大力推動物聯(lián)網(wǎng)在各行業(yè)的應(yīng)用和部署過程，為推動我國行業(yè)信息化轉(zhuǎn)型發(fā)揮長期的重要作用。本文研究了基于全景數(shù)據(jù)的輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并將該信息模型引入輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)。根據(jù)輸電全壽命周期管理需要的設(shè)備全景信息，提出了智能變電站設(shè)備綜合全景信息建模方案，本研究為我國輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的理論參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);電力系統(tǒng);輸變電設(shè)備;狀態(tài)監(jiān)測

1引言

在現(xiàn)代社會中，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生活都嚴(yán)重依賴于電力，電力是現(xiàn)代城市穩(wěn)定運(yùn)行的最基本保障。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，智能化電網(wǎng)的覆蓋范圍越來越廣，并且具有廣泛的互聯(lián)特性。輸變電設(shè)備信息互聯(lián)是智能電網(wǎng)建設(shè)的目標(biāo)之一，被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一。對輸變電設(shè)備的無線監(jiān)控可以充分滿足輸變電設(shè)備對信息采集的全面、實時、準(zhǔn)確的需求。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為智能設(shè)備和電網(wǎng)設(shè)備維護(hù)提供技術(shù)支持。傳統(tǒng)的輸變電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)存在信息單一化、安全性等問題。在構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的輸變電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)時，有必要建立統(tǒng)一的設(shè)備模型。同時，考慮到輸變電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中信息傳輸?shù)膶崟r性要求，有必要研究與通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的性能，如穩(wěn)定性、安全政策等問題，從而提高設(shè)備的利用率和電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

2輸變電設(shè)備全景信息建模

2.1全景信息概述

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)備監(jiān)控和資產(chǎn)管理方面的應(yīng)用，使用該技術(shù)收集了大量的數(shù)據(jù)，并引入了大量新的數(shù)據(jù)格式。同時隨著數(shù)據(jù)流的增加，信息模型也在不斷更新。輸變電設(shè)備的信息模型需要不斷更新。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)全景信息模型包括許多統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)技術(shù)，如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)流模式、標(biāo)準(zhǔn)化編碼模式等，從三個維度來描述設(shè)備信息（物理空間、信息空間、應(yīng)用空間），根據(jù)全生命周期管理的需要，呈現(xiàn)了輸變電設(shè)備的全景式信息。

輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)生命周期管理系統(tǒng)的核心業(yè)務(wù)主要包括設(shè)備制造、安裝、運(yùn)輸、運(yùn)行、維護(hù)等過程，貫穿設(shè)備采購、施工、管理等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。其主要功能包括事故風(fēng)險防范、輸變電設(shè)備運(yùn)維、設(shè)備全壽命周期管理等。因此，系統(tǒng)應(yīng)獲取盡可能多的設(shè)備信息，包括技術(shù)要求、法規(guī)信息、工程信息、檢測信息。目前，設(shè)備狀態(tài)診斷分析系統(tǒng)在系統(tǒng)的綜合性、交互性和先進(jìn)性方面都不能滿足生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)、在線監(jiān)控系統(tǒng)等獨(dú)立的信息管理系統(tǒng)的需求。因此，全景信息模型的建立是物聯(lián)網(wǎng)輸變電設(shè)備全生命周期管理的基礎(chǔ)。

2.2智能變電站設(shè)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(fā)電、傳輸和分發(fā)各個方面的主要對象。CIM模型元數(shù)據(jù)包括電力系統(tǒng)資源模型數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)資產(chǎn)模型數(shù)據(jù)。根據(jù)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(chǔ)上建模數(shù)據(jù)資源和資產(chǎn)。智能變電站設(shè)備全景信息可細(xì)分為在線監(jiān)測信息、電力系統(tǒng)資源（主要是設(shè)備主接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）基本屬性信息等。

總體步驟如下：第一步，根據(jù)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用場景，分析每個類的相關(guān)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(jìn)行語法和語義調(diào)試并進(jìn)行驗證。

3輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

3.1物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實現(xiàn)輸變電設(shè)備的自動化、智能化管理。其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)構(gòu)主要分為三層：A.感知層B.網(wǎng)絡(luò)層C.應(yīng)用程序?qū)?。而物?lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的感知層，主要采用現(xiàn)代先進(jìn)的二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和傳感器技術(shù)。感知層可分為兩個層次：A.通信擴(kuò)展子層;B.感知控制子層。其中，通信擴(kuò)展子層通過現(xiàn)代移動通信網(wǎng)絡(luò)將物理世界中的物理實體與虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層中的智能網(wǎng)絡(luò)終端連接起來。感知控制子層借助現(xiàn)代先進(jìn)的傳感器技術(shù)實現(xiàn)對物理世界的感知和理解。智能電力系統(tǒng)在感知控制子層下，實現(xiàn)對電網(wǎng)中各種狀態(tài)參數(shù)（如電量、環(huán)境參數(shù)）的數(shù)據(jù)采集，并通過通信擴(kuò)展子層將其接入物聯(lián)網(wǎng)。

3.2物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備管理中的應(yīng)用

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在桿塔、電纜等重要設(shè)備上安裝各種功能的傳感器，實現(xiàn)傳輸設(shè)備的實時監(jiān)控功能。通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備，實時采集安裝在電力線上的傳感器數(shù)據(jù)，并將信息數(shù)據(jù)通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。到目前為止，輸電線路狀態(tài)的實時監(jiān)控已經(jīng)完成了以下監(jiān)控內(nèi)容：電纜溫度的實時監(jiān)控;微氣象實時監(jiān)測;風(fēng)偏角監(jiān)測;輸電線路絕緣子污染監(jiān)測;振動監(jiān)測;線路故障;定位監(jiān)控等方面。各個狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對來自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析和處理，最終得到最終的監(jiān)測結(jié)果。要綜合利用高低溫儲能和豐富的發(fā)電形式，提高輸電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的綜合供電能力。

4結(jié)論

本文從信息的角度，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)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(shù)據(jù)規(guī)模的影響，全景信息傳輸與轉(zhuǎn)換設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)仍處于實驗階段。在此基礎(chǔ)上，逐步完善和完善樣機(jī)試制將是下一步研究工作的重點(diǎn)。分析了輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的概念和內(nèi)涵，提出了統(tǒng)一輸變電設(shè)備各變量，利用現(xiàn)代傳感技術(shù)實現(xiàn)信息采集過程的信息采集方法。分析了物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設(shè)備中的關(guān)鍵技術(shù)，并在分析相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上選擇最適合輸變電線路的傳輸方式。進(jìn)一步提出了輸變電設(shè)備的架構(gòu)，通過對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析，并與潮流和信息流相連接，進(jìn)一步對信息集成、數(shù)據(jù)集成、智能感知等層次的信息分析、功能劃分、輸變電設(shè)備的四層結(jié)構(gòu)模型。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化研究，得到最優(yōu)的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，為電力輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)無線監(jiān)測技術(shù)的實現(xiàn)提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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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(yùn)行檢修。