物联网技术在智能电网输变电设备中的运用 葛云飞

发表时间:2020/6/1   来源:《中国电业》2020年1月第3期   作者:葛云飞
[导读] 在社会经济和科技的发展支持下,我国电力系统开始朝着智能电网
        摘要:在社会经济和科技的发展支持下,我国电力系统开始朝着智能电网的方向发展,输变电设备状态监测是智能电网建设的重要组成,在运行发展中也是实现输变电设备状态运行检修管理,提升整个输变电专业生产运行管理水平的重要技术手段。在智能电网的快速发展下,传统输变电设备监测不再满足智能电网的发展需要,基于智能电网的传统输变电设备监测被提升到新的高度。智能电网和物联网作为具有重要战略发展意义的高新技术形式,在近几年逐渐引起了世界各个国家的重视,二者的有效整合能够有效提升电网运行能力和服务质量,从而更好的促进电力企业发展。
        关键词:物联网技术;智能电网;输变电设备运用
        前言:
        数据信息的感知与收集是智能电网运行中十分基础的工作内容,并且数据信息的感知和评价质量可对输变电系统的运行质量产生直接的影响。当下物联网技术的发展十分迅速,尤其是在人工智能基础上进行的工作也带动了许多企业的革新与发展,同时也吸引了各个领域的科研单位对其应用研究的关注度,对于输变电系统物联网技术的应用发展有着重要的促进作用。
        1物联网技术的基本含义
        物联网是当下网络和信息技术快速发展的产物,指的是物物相连的互联网,其利用了互联网技术信息通讯方面的巨大优势,使得物与物之间的有效联系大大增强。在工作过程中具有以下两个方面的特点:一方面物联网技术的核心与载体是互联网,其作为互联网进一步发展的特定产物有着拓展信息技术的优势。另一方面,物联网技术已经延伸到了物品与物品之间,可以进行更为高效的信息交换工作。在物联网技术的发展过程中,通过智能感知、智能识别、精准计算使得信息产业的技术能力不断提升,也使得互联网技术得到了更好的应用。在物联网技术应用的过程中,物与物之间的有效联系是通过信息联通系统和互联网技术为有效的支持,从而做到管理、定位、跟踪、数据资源共享方面的智能化。
        2输变电设备状态监控的物联网体系架构
        2.1智能感知层
        基于物联网的输变电设备智能感知层是利用物联网感知技术中的智能化传感器、EPC标签、红外感应器、全球定位系统等来对电气设备运行状态和全寿命资产信息进行统一的智能感知。
        2.2数据通信层
        数据通信层能够为数据信息的解析和传输提供重要通道支持,并强化数据信息应用的移动性和感知性,实现设备的无缝透明接入。输变电设备物联网的数据通信层包含传感器网络层、变电站层、供电局层。第一,传感器网络层。传感器网络层能够为智能监测装置提供网络接入功能、移动性管理等,在光纤、宽带电力线载波或者短距离无线通信技术的作用下来实现对设备状态的全过程监测控制。第二,变电站层。变电站层是基于IP系统的统一的、高性能、扩展性良好的网络,根据变电站的电压等级,变电站层的变电设备智能移动终端在串口通信、光纤通信的作用下能够实现对整个系统信息的监控。第三,供电局网络。供电局网络在运行的时候负责整个区域范围内变电站和输电线路信息的汇总传输,从而实现各个信息的交互处理。
        2.3信息整合层
        信息整合层采取面向服务架构的SOA和企业服务总线,能够为信息的连接提供精准的接口和业务服务,通过对多源异构数据特征的挖掘和提取能够实现对海量数据信息的处理、应用。
        3物联网技术在智能电网输变电设备中的运用
        3.1输变电设备的在线监测
        在智能电网中所涉及到的输变电设备种类和数量繁多,导致设备的信息来源变得更加多样,加上设备评估决策技术参差不齐,输变电设备的运行对整个电网的安全、稳定产生了不利的影响。
        输变电设备物联网是一个在物理空间和信息空间都具备较强关联性的高度复杂网络。输变电设备是智能电网从系统智能化向设备智能化的一般发展延伸,在物联网技术的利用下能够有效提升整个设备的在线监测水平,满足整个智能电网对设备信息获取的需要。


        在物联网技术的作用下能够更好的研究输变电设备的信息模型、网络架构、感知体系、通讯模型,解决网络和信息通信不适应的问题。
        3.2输电设备的状态监测
        基于物联网技术的输电设备状态监测感知层主要体现在杆塔、输电线路等各个传感器上,利用监测技术能够更好地收集和利用各类数据信息,帮助相关人员更为全面、实时性的收集整理输电线路的各种状态信息,之后通过网络来将这些信息传输到数据中心。当前,输电线路在线监测技术基本被人们应用到气象监测、导线温度监测、线路绝缘子监测、风偏监测、振动监测、图像监测等。
        从实际应用情况来看,在线监测技术在输电线路感知层中应用时候面临不同程度的供电问题。针对这个问题,需要相关人员借助先进的技术形式来思考怎样丰富发电方式,目的是提升低温储能能力,提升整个电力系统的供电能力。
        3.3变电设备的状态监测
        物联网技术是变电站智能化发展重要支撑技术形式,物联网技术在变电设备状态监测中的应用符合当前变电站管理的发展需求。感知层在智能变电站中的应用主要体现在过程层上,应用层在智能变电站中的应用体现在过程层上。
        基于物联网技术的变电设备状态监测感知层借助各个传感器能够对各个设备、环境动力参数的收集。在系统运行中对变压器状态监测方法包含局部放电监测、绕组变形检测、侵入波监测、振动波动检测等。
        变电设备状态监测的研究重点是局部放电,对局部放电的主要研究方法包含脉冲电流技术、超声波检测法、特高频监测技术等。电容设备包含电流互感器、电容电压互感器、耦合电容器、高压套管等,在电容设备的作用下能够有效监测整个电容量和介质损耗。但是当前电容设备在应用时需要着重解决频率波动大、谐波干扰、硬件不完善、环境温度不稳定等问题。
        3.4输变电设备全寿命周期管理
        电网资产全寿命周期管理是安全管理、成本管理、效能管理的在资产管理方面的有机整合,是在分析当前电网企业发展特点基础上,结合时代发展需要所总结出的电网发展新方向和新方法。在物联网技术的作用下能够借助传感器设备来密切监测整个电力设备的全景状态,并通过传感器和设备属性的关联实现对设备使用全生命周期的管理,从而提升电力资产设备诊断和评估的精准度。
        在物联网技术的作用下能够更为全面收集整理输变电设备运行所涉及到的各类信息,具体包含工作环境、试验环境等,在综合考察分析的基础上选择适合的统计方法,分析设备寿命现状和未来发展应用。
        3.5未来需要深化研究的内容
        从当前发展实际情况来看,物联网技术在输变电设备状态监测和使用全过程管理中的应用已经发展到一定的规模。在新的历史时期,为了能够更好的发挥出物联网技术在智能电网技术中的支撑作用,需要相关人员借助物联网技术的发展做好以下几点工作:第一,强化对和无线射频识别技术、全球定位系统、状态传感器等物联网技术关联的输变电设备智能监测模型和全景状态信息研究。第二,强化具有数据存储、计算、分析、网络连接、信息交互等多种能力为一体的智能化装置的研制分析。第三,按照国家规定的标准对全站设备信息通信技术和集成技术进行全面的研究,第四,对基于物联网技术设备应用全景状态的综合评估和全生命周期评估。第五,强化对以光纤传感为代表的电力专用传感器应用研究。第六,加强对输变电设备状态监测中设备安全性、可靠性问题的研究。第七,加强对物联网技术在输变电设备状态监测和全生命周期管理抗干扰问题的研究。
        4结束语
        综上所述,电力系统正朝着智能电网的方向快速发展,传统的输变电设备状态监测已经不再适应时代的需要。物联网技术融合了计算机、通信和控制等多个学科,具备全方位、深度感知特性,将其应用于智能电网特别是输变电设备管理领域是具有广阔前景的。
        参考文献:
        [1]吴润扬.物联网在智能电网中的应用[J].通讯世界.2019(02)
        [2]谢国荣,钟智.面向物联网的输变电设备智能监测研究[J].电工技术.2018(15)
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