池威威,劉海峰,岳國良,賈志輝,王 濤

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司雄安新區(qū)供電公司,河北 雄安新區(qū) 071000;2.國網(wǎng)河北省電力有限公司,河北 石家莊 050021)

當(dāng)前電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,新能源大規(guī)模集中并網(wǎng)和分布式電源帶來電源結(jié)構(gòu)性變化,電網(wǎng)“雙高、雙峰”特征日益凸顯,電力電子裝備、電纜、GIS設(shè)備等大量接入系統(tǒng),輸變電設(shè)備狀態(tài)管控難度越來越大。采用新型智能傳感、邊緣計(jì)算、數(shù)字孿生、泛在物聯(lián)等技術(shù)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行感知識(shí)別,依托輸變電物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測、設(shè)備異常分析、虛擬巡視管理,并對設(shè)備隱患進(jìn)行自主決策處理,是實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備高效運(yùn)維檢修的重要途徑。

1 輸變電設(shè)備主動(dòng)感知技術(shù)

目前,國內(nèi)外基于物聯(lián)網(wǎng)的輸變電設(shè)備狀態(tài)主動(dòng)感知技術(shù)研究尚處于起步階段,通常利用設(shè)備智能傳感技術(shù)、邊緣計(jì)算技術(shù)、數(shù)字孿生技術(shù)、泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)主動(dòng)感知和智能化管控。通過設(shè)備多維度關(guān)鍵狀態(tài)參量的梳理,建立基于多參量多維度的設(shè)備狀態(tài)評估模型,基于云邊協(xié)同的物聯(lián)網(wǎng)智能邊緣物聯(lián)代理裝置實(shí)現(xiàn)異構(gòu)跨域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通,構(gòu)建對物理實(shí)體形狀和運(yùn)行特性的映射,形成物理實(shí)體數(shù)字化鏡像,結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能分析,以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ),評估設(shè)備運(yùn)行趨勢。

1.1 設(shè)備智能傳感技術(shù)

電網(wǎng)設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)和故障前后,通常會(huì)伴有“電、聲、光、化、熱”等多種特征信息,通過對設(shè)備不同的特征信號(hào)開展帶電檢測或在線監(jiān)測,可以感知和分析設(shè)備狀態(tài)[1]。傳統(tǒng)傳感器技術(shù)包括:電氣量感知技術(shù)、聲振感知技術(shù)、光電感知技術(shù)、化學(xué)感知技術(shù)、熱學(xué)感知技術(shù)。目前感知傳感器普遍存在成本高、體積大、安裝不便等問題,迫切需要研究小型化、低成本、安裝方便的感知終端,如微型電場傳感器、磁阻電流傳感器、局部放電空間定位傳感器等。基于帶電檢測和在線監(jiān)測的油中溶解氣體、電容型設(shè)備介損、泄漏電流、局部放電、紅外和紫外等檢測技術(shù)應(yīng)用愈加廣泛,也取得了較好的效果。但針對近年來頻發(fā)的斷路器滅弧室、變壓器套管、有載分接開關(guān)、GIS等設(shè)備的突發(fā)性故障,仍然缺乏有效可靠的感知預(yù)警手段[2]。與傳統(tǒng)在線監(jiān)測裝置比較,物聯(lián)網(wǎng)傳感器具有類型多、單價(jià)低、布置靈活、即裝即用、維護(hù)工作量小等優(yōu)勢,可方便實(shí)現(xiàn)多狀態(tài)量、高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備和復(fù)雜環(huán)境的全覆蓋監(jiān)測,且易于低成本復(fù)制推廣。

1.2 邊緣計(jì)算技術(shù)

電力行業(yè)具有終端設(shè)備接入多、服務(wù)對象廣泛、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn),如果終端設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)全部上傳至云端處理,一方面會(huì)造成云端計(jì)算壓力過大,另一方面會(huì)造成過大的網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗。此外,現(xiàn)有設(shè)備的分布式安裝使得許多終端設(shè)備和傳感器的安裝位置比較偏僻,網(wǎng)絡(luò)傳輸條件普遍不好,無法滿足原始數(shù)據(jù)的大批量遠(yuǎn)程傳輸。而邊緣計(jì)算技術(shù)在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè),采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺(tái),就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起,產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng),滿足在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求。邊緣計(jì)算處于物理實(shí)體和工業(yè)連接之間,或處于物理實(shí)體的頂端,這使得邊緣計(jì)算具有靠近數(shù)據(jù)源、實(shí)時(shí)性好、低時(shí)延、響應(yīng)快和數(shù)據(jù)安全性高的特征。

1.3 數(shù)字孿生技術(shù)

以航空航天為代表的離散制造業(yè)是數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的發(fā)源地,數(shù)字孿生體是一個(gè)集成了多物理場、多尺度和概率仿真的數(shù)字系統(tǒng),可以通過逼真物理模型、實(shí)時(shí)傳感器和運(yùn)行情況來反映真實(shí)對象的實(shí)際狀況。電力數(shù)字孿生技術(shù)將“大云物移智鏈”等現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與設(shè)備運(yùn)檢業(yè)務(wù)深度融合,以全息多維感知、遠(yuǎn)程智能巡檢轉(zhuǎn)變設(shè)備狀態(tài)獲取方式,以多源數(shù)據(jù)融合分析轉(zhuǎn)變設(shè)備狀態(tài)管控方式,以三維數(shù)字孿生轉(zhuǎn)變?nèi)伺c設(shè)備交互方式,以信息全流程貫通升級運(yùn)檢業(yè)務(wù)管控模式,提升輸變電設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)防控能力和精益運(yùn)檢能力,保障大電網(wǎng)安全運(yùn)行。

1.4 泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將無處不在的末端設(shè)備、傳感器和智能設(shè)備,通過各種通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通,采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制,提供安全可控的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、決策支持等管理和服務(wù)功能,實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)設(shè)備“運(yùn)、檢、控”一體化。應(yīng)用邊緣物聯(lián)代理設(shè)備,將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,進(jìn)行本地優(yōu)化控制、故障自動(dòng)處理、負(fù)荷識(shí)別和建模等操作,把加工匯集后的高價(jià)值數(shù)據(jù)與云端進(jìn)行交互,云端進(jìn)行全網(wǎng)的安全和風(fēng)險(xiǎn)分析,進(jìn)行大數(shù)據(jù)和人工智能的模式識(shí)別、節(jié)能和策略改進(jìn)等操作。同時(shí),如果遇到網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的地區(qū),可以先在邊緣側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在有網(wǎng)絡(luò)的情況下將數(shù)據(jù)上傳到云端,云端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析。此外通過引入邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn),還能為云端規(guī)避多種采集設(shè)備帶來的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)問題[3]?；谖锫?lián)網(wǎng)的電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)智能感知傳感裝置、物聯(lián)網(wǎng)智能邊緣物聯(lián)代理裝置、變電物聯(lián)網(wǎng)高級應(yīng)用平臺(tái)實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)感知、精準(zhǔn)評價(jià)、智能研判、云端協(xié)同和遠(yuǎn)程管理,形成電力物聯(lián)網(wǎng)“云、邊、端”的一站式解決方案。

1.5 設(shè)備狀態(tài)評估技術(shù)

輸變電設(shè)備檢修大致經(jīng)歷了故障后檢修-預(yù)防性檢修-狀態(tài)檢修的發(fā)展歷程,當(dāng)前狀態(tài)檢修是建立在對設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和設(shè)備狀態(tài)評估基礎(chǔ)之上。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測包括在線監(jiān)測、帶電檢測、離線檢測及停電試驗(yàn)等手段,目前變電設(shè)備機(jī)械特性、氣體組分、局部放電、紅外測溫、油色譜,輸電設(shè)備微氣象、舞動(dòng)、桿塔傾斜、覆冰舞動(dòng)、導(dǎo)線溫度、電纜環(huán)流等監(jiān)測技術(shù)都取得重大突破,已經(jīng)形成相對完善的在線監(jiān)測系統(tǒng)。設(shè)備狀態(tài)評估是根據(jù)某一時(shí)刻在線監(jiān)測的特征量與前期監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行縱向比較分析,與同類設(shè)備或同一設(shè)備不同相在線監(jiān)測的結(jié)果進(jìn)行橫向比較,并結(jié)合歷年離線檢測試驗(yàn)數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對故障類型嚴(yán)重程度及原因等做出綜合判斷,預(yù)測出設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行的剩余壽命,給出維修策略及方法的建議。設(shè)備評估需要考慮到運(yùn)行維護(hù)、帶電檢測、在線監(jiān)測、試驗(yàn)記錄、故障記錄、設(shè)備管理、設(shè)備檢修、廠家產(chǎn)品性能等諸多方面,最后要綜合設(shè)備信息、運(yùn)行信息、電力市場等方面信息做出檢修決策[4]。隨著電網(wǎng)數(shù)字化、智能化水平不斷提高,輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)已逐漸推廣應(yīng)用,為實(shí)施輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與評估奠定了良好的基礎(chǔ)。

2 輸變電設(shè)備主動(dòng)感知技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)

2.1 傳感器研制

電網(wǎng)設(shè)備關(guān)鍵狀態(tài)參量多,傳感器需要形成設(shè)備“電、聲、光、化、熱”等特征參量信息集合,構(gòu)建基于多參量多維度的設(shè)備狀態(tài)評估模型;研究設(shè)備狀態(tài)特征參量提取技術(shù),針對不同的數(shù)據(jù)特性,提出針對性的特征提取方法。新型傳感器克服“小型化、低成本、安裝方便”問題后還需解決“低功耗、高可靠性”不足問題,同時(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)特征參量提取、數(shù)據(jù)快速高效上傳,支撐“云-邊”系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)感知和評估。

2.2 邊緣物聯(lián)代理裝置研制

邊緣物聯(lián)代理裝置需滿足異構(gòu)跨域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通技術(shù)要求,實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的適配和轉(zhuǎn)換,滿足物聯(lián)網(wǎng)傳感終端接入和數(shù)據(jù)交互需求。當(dāng)前邊緣物聯(lián)裝置的研發(fā)尚未聚焦在電力行業(yè),多從硬件架構(gòu)、軟件模型層面開展研究工作,而且實(shí)現(xiàn)方式差別較大,尚未形成體系化的產(chǎn)品。

電力邊緣物聯(lián)代理裝置需要完成基于云邊協(xié)同的電網(wǎng)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算框架和邊緣計(jì)算算法的開發(fā),就地實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)精準(zhǔn)評價(jià)和缺陷異常智能研判[5]。

2.3 物聯(lián)應(yīng)用平臺(tái)開發(fā)

電網(wǎng)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)高級應(yīng)用平臺(tái)應(yīng)基于電網(wǎng)設(shè)備數(shù)字化模型和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息開發(fā),具備設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測、設(shè)備異常分析、虛擬巡視管理等功能。建設(shè)基于數(shù)字孿生技術(shù)的三維可視化系統(tǒng),開展設(shè)備狀態(tài)智能診斷與評價(jià)研究,依據(jù)設(shè)備缺陷處理流程和設(shè)備狀態(tài)檢修策略,實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障原因的準(zhǔn)確診斷和檢修輔助決策建議。

3 輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)

依據(jù)國家電網(wǎng)有限公司《輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方案》,輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)分為4個(gè)層級,感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層,如圖1所示。

圖1 輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)示意

3.1 感知層

感知層由物聯(lián)網(wǎng)傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)、匯聚節(jié)點(diǎn)、邊緣物聯(lián)代理組成,實(shí)現(xiàn)傳感信息采集和匯聚,分為傳感器層與數(shù)據(jù)匯聚層兩部分。在傳感器層,微功率無線傳感器、低功耗無線傳感器與匯聚節(jié)點(diǎn)或邊緣物聯(lián)代理之間的傳輸協(xié)議符合《電力設(shè)備傳感器微功率無線接入網(wǎng)通信協(xié)議》、《輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備無線組網(wǎng)協(xié)議》,支持Lo Ra通信方式。在數(shù)據(jù)匯聚層,匯聚節(jié)點(diǎn)接收傳感器的數(shù)據(jù),并將傳感器的數(shù)據(jù)通過Lo Ra發(fā)送至邊緣物聯(lián)代理;邊緣物聯(lián)代理接收傳感器或匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),經(jīng)過邊緣計(jì)算后,再通過電力光纖網(wǎng)發(fā)送至安全接入網(wǎng)關(guān),經(jīng)安全接入網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)至物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)層管理系統(tǒng)。

匯聚節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)與邊緣物聯(lián)代理之間的通信協(xié)議符合《輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備無線組網(wǎng)協(xié)議》。采用標(biāo)準(zhǔn)化的匯聚節(jié)點(diǎn)和邊緣物聯(lián)代理,根據(jù)不同的應(yīng)用需求構(gòu)建不同組網(wǎng)方式,如圖2所示。

架空輸電線路安裝氣象、金具/導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線弧垂、微風(fēng)振動(dòng)、桿塔傾斜、舞動(dòng)和導(dǎo)線電流等傳感器,實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)和環(huán)境參量的全面監(jiān)測,如圖3所示。

圖3 架空線路感知層設(shè)備拓?fù)鋱D

變電站內(nèi)安裝變壓器振動(dòng)、套管介損、高頻局放、鐵心接地電流、SF6壓力微水、特高頻局放、開關(guān)柜超聲局放、觸頭溫度、電容器形變等設(shè)備狀態(tài)參量傳感器,實(shí)現(xiàn)主設(shè)備狀態(tài)全面監(jiān)測,安裝煙感、氣象、溫濕度、水浸等傳感器,實(shí)現(xiàn)變電站環(huán)境量的全面監(jiān)測,如圖4所示。

圖4 站內(nèi)設(shè)備感知層設(shè)備拓?fù)鋱D

在電纜隧道內(nèi)安裝溫濕度、水位、煙感、廊體結(jié)構(gòu)監(jiān)測、分布式光纖測溫、電纜護(hù)層環(huán)流、電纜局部放電等傳感器,實(shí)現(xiàn)電纜運(yùn)行環(huán)境和本體運(yùn)行狀況監(jiān)測,如圖5所示。

圖5 電纜感知層設(shè)備拓?fù)涫疽?/p>

3.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層由電力APN通道、電力光纖網(wǎng)通信通道及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成,為輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)提供高可靠、高安全、高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸通道。

在變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接入服務(wù)器,通過Ⅱ區(qū)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)、以IEC104協(xié)議接入變電站輔助設(shè)備集控系統(tǒng);在變電站增加協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置,與輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)通過以太網(wǎng)RJ45接口通信,通信協(xié)議采用DL/T 860—2006《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)通信,與在線監(jiān)測裝置采用DL/T 860—2006《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)通信,與消防、安防、環(huán)境、照明等控制器采用自定義協(xié)議通信。在變電站增加運(yùn)檢網(wǎng)關(guān)機(jī),通過調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)向輔助設(shè)備集控系統(tǒng)遠(yuǎn)傳輔助設(shè)備四遙數(shù)據(jù)信息、聯(lián)動(dòng)信息;在變電站增加縱向加密裝置,保證輔助設(shè)備數(shù)據(jù)安全傳輸。如圖6所示。

圖6 變電站輔助設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)接入

架空設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)以2.4 G Lo Ra信號(hào)接入桿塔上安裝的匯聚/接入節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)以加密芯片硬加密方式,將加密的密文以4 G方式通過APN通道接入到物聯(lián)安全接入網(wǎng)關(guān),經(jīng)安全隔離后進(jìn)入信息內(nèi)網(wǎng),以MQTT協(xié)議接入公司物聯(lián)管理平臺(tái),最終在管控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模塊進(jìn)行展示。電纜隧道內(nèi)傳感器,以微功率無線通信協(xié)議接入標(biāo)準(zhǔn)匯聚節(jié)點(diǎn),并通過光纜實(shí)現(xiàn)與站端接入節(jié)點(diǎn)通信,同時(shí)滿足寬帶視頻信號(hào)的傳輸。

3.3 平臺(tái)層

平臺(tái)層匯集底層數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理、邊緣計(jì)算配置和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ),并提供物聯(lián)網(wǎng)中臺(tái)數(shù)據(jù)交互接口。按照電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要求,所有傳感器均應(yīng)接入省電力公司級統(tǒng)一物聯(lián)管理平臺(tái),利用物管平臺(tái)MQS組件將數(shù)據(jù)推送到相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)。

3.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層對物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行高級分析與應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)信息共享和輔助決策。通過業(yè)務(wù)中臺(tái)和數(shù)據(jù)中臺(tái),實(shí)現(xiàn)站端物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、PMS2.0、OMS等數(shù)據(jù)的全面融合,完成物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備管理、運(yùn)檢邊緣算法管理、感知數(shù)據(jù)管理、物聯(lián)總覽、站線狀態(tài)、機(jī)器人協(xié)同巡檢、站端視頻展示等功能。

輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)通過感知層將設(shè)備與傳感器深度互聯(lián),實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)全面感知;通過網(wǎng)絡(luò)層對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠傳輸,實(shí)現(xiàn)信息高效處理;通過平臺(tái)層匯集物聯(lián)網(wǎng)底層數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理、邊緣計(jì)算配置和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ),為各類生產(chǎn)管理和業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐;通過生產(chǎn)管理系統(tǒng)調(diào)取設(shè)備臺(tái)賬等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在應(yīng)用層對物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)進(jìn)行高級分析與應(yīng)用,數(shù)據(jù)流向如圖7、圖8所示。

圖7 變電設(shè)備數(shù)據(jù)流向

4 典型應(yīng)用場景

隨著智能運(yùn)檢體系深化建設(shè),加上泛在網(wǎng)絡(luò)、人工智能、邊緣計(jì)算等物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)中的逐步應(yīng)用,輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)模化發(fā)展的新階段。

4.1 基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的變壓器智能化

在運(yùn)變壓器數(shù)量龐大,無法應(yīng)用內(nèi)置傳感器,采取布置簡單的外置物聯(lián)網(wǎng)傳感器、無線化表計(jì)、站端監(jiān)控等可方便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)量、環(huán)境量、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集,與站端接入節(jié)點(diǎn)(邊緣物聯(lián)代理)部署的負(fù)載、冷卻、絕緣、局放等模型算法配合,即可實(shí)現(xiàn)變壓器狀態(tài)智能診斷,與云端高級應(yīng)用結(jié)合可實(shí)現(xiàn)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)、同類設(shè)備數(shù)據(jù)等比對分析,更有助于提升在運(yùn)變壓器的狀態(tài)管理水平,并且方案成本低,易復(fù)制。

從落實(shí)“基于不停電檢測的狀態(tài)檢修策略”對設(shè)備狀態(tài)參量的監(jiān)(檢)測需求出發(fā),合理制定物聯(lián)網(wǎng)傳感器優(yōu)化配置策略,在站端邊緣物聯(lián)代理部署專業(yè)化邊緣算法群,使其兼具智能主IED功能,發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)全面快速感知和云邊協(xié)同等技術(shù)優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)“傳統(tǒng)設(shè)備+傳感器+邊緣物聯(lián)代理+云端系統(tǒng)”的深度融合,推動(dòng)傳統(tǒng)設(shè)備智能化升級,見圖9。

圖9 變壓器物聯(lián)應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意

4.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧檢測體系

基于統(tǒng)一規(guī)約規(guī)范,開展了20余類停電、帶電檢測儀器無線化、智能化、集控化改造,配合設(shè)備臺(tái)帳、人員信息、實(shí)物ID等標(biāo)準(zhǔn)庫,借助互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)信息通道,實(shí)現(xiàn)設(shè)備臺(tái)賬自動(dòng)獲取、數(shù)據(jù)就地診斷、報(bào)告自動(dòng)生成、結(jié)果遠(yuǎn)程回傳,初步構(gòu)建了運(yùn)檢專業(yè)智慧檢測體系,有效提升工作質(zhì)量和效率,見圖10。

圖10 設(shè)備檢測流程示意

4.3 變電設(shè)備物聯(lián)數(shù)據(jù)融合應(yīng)用

采用“數(shù)字孿生”理念,通過高精三維模型融合邊緣代理運(yùn)行數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、視頻等盡可能全面地以三維孿生體模擬變電站內(nèi)設(shè)備、人員、作業(yè)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)全站級到區(qū)域級、設(shè)備級無級縮放,“一張圖”看全局。當(dāng)發(fā)生異常告警時(shí)可在三維場景中快速定位到告警設(shè)備、人員,并展示告警關(guān)聯(lián)作業(yè)或設(shè)備數(shù)據(jù)、歷史告警及缺陷、視頻等,進(jìn)行輔助分析[6];利用虛擬巡視開展遠(yuǎn)程巡檢,通過融合實(shí)景視頻三維場景,全景感知設(shè)備狀態(tài),見圖11。

圖11 數(shù)字孿生告警信息

4.4 以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)維替代

以全方位物聯(lián)網(wǎng)感知替代傳統(tǒng)檢測和在線監(jiān)測,以表計(jì)數(shù)字化遠(yuǎn)傳替代傳統(tǒng)人工抄錄,以紅外和可見光雙視裝置替代人工外觀巡視,配合運(yùn)檢移動(dòng)互聯(lián)工作平臺(tái)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人+視頻聯(lián)合巡檢,見圖12。

圖12 聯(lián)合巡檢機(jī)器人

5 結(jié)束語

感知層設(shè)備是電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ),其性能和可靠性決定了建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度,需要持續(xù)地研發(fā)投入和現(xiàn)場驗(yàn)證反饋,是一個(gè)長期不斷迭代完善的過程,無法一勞永逸。狀態(tài)全面感知、智能診斷、主動(dòng)預(yù)警等技術(shù)的應(yīng)用可使運(yùn)維工作更具針對性,使設(shè)備管理由被動(dòng)變主動(dòng)、由現(xiàn)場實(shí)施變遠(yuǎn)程操控。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)遵循開放式統(tǒng)一架構(gòu),可為創(chuàng)新應(yīng)用提供可靠、豐富的搭載平臺(tái)和落地場景,極大激發(fā)基層員工創(chuàng)新活力。

采用新型傳感、邊緣計(jì)算、數(shù)字孿生等技術(shù),通過數(shù)字化、信息化、智能化的深度融合,研究基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管控技術(shù),可以支撐電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智慧、精益化運(yùn)維,降低人員投入,提高管理效率,對實(shí)現(xiàn)數(shù)字化主動(dòng)電網(wǎng)建設(shè)有極大推進(jìn)作用。