基于物联网技术的输变电设备状态监测系统研究

田地 陆腾云

摘要：物联网技术是当今世界上一种先进的、新兴的信息技术，具有巨大的发展潜力。物联网技术在电力系统中的应用有利于电力系统的智能化改造。电力系统为物联网技术提供了广阔的应用空间。本文的目的是大力推动物联网在各行业的应用和部署过程，为推动我国行业信息化转型发挥长期的重要作用。本文研究了基于全景数据的输变电设备状态监测系统，并将该信息模型引入输变电设备物联网。根据输电全寿命周期管理需要的设备全景信息，提出了智能变电站设备综合全景信息建模方案，本研究为我国输变电设备状态监测系统的发展提供了良好的理论参考。

关键词：物联网技术;电力系统;输变电设备;状态监测

1引言

在现代社会中，经济发展和人们的生活都严重依赖于电力，电力是现代城市稳定运行的最基本保障。随着智能电网的发展，智能化电网的覆盖范围越来越广，并且具有广泛的互联特性。输变电设备信息互联是智能电网建设的目标之一，被认为是物联网的重要应用领域之一。对输变电设备的无线监控可以充分满足输变电設备对信息采集的全面、实时、准确的需求。结合物联网技术，为智能设备和电网设备维护提供技术支持。传统的输变电设备监控系统存在信息单一化、安全性等问题。在构建基于物联网的输变电设备监控系统时，有必要建立统一的设备模型。同时，考虑到输变电设备监控系统中信息传输的实时性要求，有必要研究与通信网络相关的性能，如稳定性、安全政策等问题，从而提高设备的利用率和电网运行的安全性。

2输变电设备全景信息建模

2.1全景信息概述

随着物联网技术在设备监控和资产管理方面的应用，使用该技术收集了大量的数据，并引入了大量新的数据格式。同时随着数据流的增加，信息模型也在不断更新。输变电设备的信息模型需要不断更新。输变电设备物联网全景信息模型包括许多统一标准和先进技术，如数据采集系统、标准流模式、标准化编码模式等，从三个维度来描述设备信息（物理空间、信息空间、应用空间），根据全生命周期管理的需要，呈现了输变电设备的全景式信息。

输变电设备物联网生命周期管理系统的核心业务主要包括设备制造、安装、运输、运行、维护等过程，贯穿设备采购、施工、管理等业务环节。其主要功能包括事故风险防范、输变电设备运维、设备全寿命周期管理等。因此，系统应获取尽可能多的设备信息，包括技术要求、法规信息、工程信息、检测信息。目前，设备状态诊断分析系统在系统的综合性、交互性和先进性方面都不能满足生产管理信息系统、调度自动化系统、在线监控系统等独立的信息管理系统的需求。因此，全景信息模型的建立是物联网输变电设备全生命周期管理的基础。

2.2智能变电站设备的全景信息建模

CIM（公共信息模型）是一个UML文档化的系列类图，它描述了发电、传输和分发各个方面的主要对象。CIM模型元数据包括电力系统资源模型数据和电力系统资产模型数据。根据上述视图信息建模方法，在全生命周期管理全景信息平台的基础上建模数据资源和资产。智能变电站设备全景信息可细分为在线监测信息、电力系统资源（主要是设备主接线拓扑结构）基本属性信息等。

总体步骤如下：第一步，根据设备全寿命周期管理的要求，建立全景信息模型;第二步，研究IEC标准中的信息模型。通过分析每个类来自哪个包、类的子类、类的应用场景，分析每个类的相关类的属性和本体。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。第三步建立一个完整的模型并将其引入实际用例中，使用软件模型检查工具进行语法和语义调试并进行验证。

3输变电设备物联网体系结构

3.1物联网在电力系统中的应用结构

借助物联网技术，可以实现输变电设备的自动化、智能化管理。其在电力系统中的应用结构主要分为三层：A.感知层B.网络层C.应用程序层。而物联网在电力系统应用系统的感知层，主要采用现代先进的二维码标签、RFID标签和传感器技术。感知层可分为两个层次：A.通信扩展子层;B.感知控制子层。其中，通信扩展子层通过现代移动通信网络将物理世界中的物理实体与虚拟网络系统中的网络层以及应用层中的智能网络终端连接起来。感知控制子层借助现代先进的传感器技术实现对物理世界的感知和理解。智能电力系统在感知控制子层下，实现对电网中各种状态参数（如电量、环境参数）的数据采集，并通过通信扩展子层将其接入物联网。

3.2物联网在输变电设备管理中的应用

借助物联网技术，在杆塔、电缆等重要设备上安装各种功能的传感器，实现传输设备的实时监控功能。通过数据采集设备，实时采集安装在电力线上的传感器数据，并将信息数据通过通信网络传输到数据中心。到目前为止，输电线路状态的实时监控已经完成了以下监控内容：电缆温度的实时监控;微气象实时监测;风偏角监测;输电线路绝缘子污染监测;振动监测;线路故障;定位监控等方面。各个状态监测系统对来自传感器的数据进行全面的分析和处理，最终得到最终的监测结果。要综合利用高低温储能和丰富的发电形式，提高输电设备状态监测系统的综合供电能力。

4结论

本文从信息的角度，提出了一种基于物联网技术构建输变电全景信息模型的方法。受目前实验室硬件条件和实验数据规模的影响，全景信息传输与转换设备状态监测系统仍处于实验阶段。在此基础上，逐步完善和完善样机试制将是下一步研究工作的重点。分析了输变电设备物联网的概念和内涵，提出了统一输变电设备各变量，利用现代传感技术实现信息采集过程的信息采集方法。分析了物联网在输变电设备中的关键技术，并在分析相关数据的基础上选择最适合输变电线路的传输方式。进一步提出了输变电设备的架构，通过对数据结构的分析，并与潮流和信息流相连接，进一步对信息集成、数据集成、智能感知等层次的信息分析、功能划分、输变电设备的四层结构模型。利用无线传感器网络对无线监测网络进行优化研究，得到最优的监测网络，为电力输变电设备物联网无线监测技术的实现提供技术支持。

参考文献

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[2]高强，孙瑜，高宇航，鹿杰.输变电设备集中监控辅助决策系统建设综述[J].电工技术，2017（06）：31-34.

作者简介：田地：男，汉族，贵州仁怀市，1987年07月，本科，工程师，研究方向：输电线路运行检修。