电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用

许跃 骆娟

摘要：本文探讨了电力物联网传感器技术，分析了电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用，研究了在电力设备在线监测中应用的关键问题。

关键词：电力物联网;传感器技术;在线监测

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0036-01

1 电力物联网传感器技术概述

1.1 电力物聯网

现阶段，电力物联网关键技术主要包括四个类型：（1）信息感知技术。信息感知技术的关键在于感知事物，其主要由WSN无线传感网络和识别技术组成，后者主要包括RFID射频识别、二维码、条形码等技术。（2）信息传输组网技术。信息传输组网技术是实现数据传输的关键，现阶段使用较为广泛的为无线UN泛网与有线方式，前者主要包括3G、4G、GSM、RFID、LTE、WPAN等通信协议及技术，后者主要包括电力线载波通讯、光线传感网等协议及技术。（3）嵌入式技术。电力物联网中的嵌入式技术主要包括节点嵌入、轻量级处理嵌入以及分布式网络嵌入等，涉及范围极其广泛。（4）信息安全技术。电力物联网信息安全技术存在一定的特殊性，除共性的网络安全问题之外，还有一些包括感知节点本地安全问题、感知网络传输问题、数据信息采集安全问题等。相对来说，电力物联网信息安全技术发展仍存在许多不足，泛用安全解决方案还不能百分百满足现阶段电力物联网信息安全技术的需要。

1.2 电力物联网的架构

（1）感知层。感知层通过传感器控制技术、短距传输技术等完成数据的实时采集。（2）网络层。网络层是感知层与应用层联系的纽带与桥梁，是信息传输与数据通信的通道。随着智能电网建设的逐步完善，网络层在进行信息传输与数据通信时，以光纤网为主，安全性、可靠性极大提升。（3）应用层。应用层是电力物联网的终极目标，在应用层当中数据信息被进行诸如分类、整合、转换、分析、共享等操作，以支撑不能系统完成工作。涉及到电网的发、输、变、配、用等各个环节。

1.3 传感器技术

传感器技术可以实现模拟信号向数字信号的转换，以支持计算机完成数据信息的处理。传感器技术对于物联网的作用，就如同五官之于人体，是一类感知系统。在电力物联网架构下，传感器技术的应用主要包括六种类型：

（1）液位传感器。液位传感器的主要原理为流体静力学，属于压力传感器的一种，适用于电力设备的液体监测。（2）速度传感器。速度传感器可以实现非电量变化向电量变化的转化，从而实现以速度为对象的监测。除此之外，速度传感器还包括加速度传感器，这是一种测量加速力的电子设备，主要用于电力环境的监测。（3）湿度传感器。湿度传感器作用的发挥主要是通过在基片处涂抹的感湿材料以形成的感湿膜。当空气中的水分子与感湿材料发生吸附作用后，会使阻抗、介质常数等元件性能发生变化，从而产生湿敏，适用于电力设备所处环境的湿度监测。现阶段湿度传感器主要分为电阻和电容两种形制。（4）气敏传感器。气敏传感器的监测对象为特定气体，适用于变压器等部件的一氧化碳监测。（5）红外线传感器。红外线传感器主要是利用红外线的物理性质，实现无接触式监测，监测对象为温度、气体成分等。（6）视觉传感器。视觉传感器适用于高像素捕捉，在工业领域多适用于测量定向及瑕疵检测，在电力设备管理当中可以帮助进行防盗、防杆塔倾斜、防微风振动，以及故障定位及诊断等工作。

2 电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用

电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用，主要体现在对于输电设备和变电设备的监测应用管理，具体分析如下[1，2]：

2.1 对于输电设备的在线监测应用

对于输电设备的在线监测应用，是电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中应用的重点内容，主要监测内容以输电设备运行状况及运行环境为主，有效提升了对输电线路发生覆冰、杆塔倾斜、导线风偏垂弧等情况时的感知及预警能力，对于实现输电设备运行状态的动态全时监测有重要推动作用。

2.2 对于变电设备的在线监测应用

变电设备的在线监测应用主要包括变压器铁芯电流、油色谱、GIS局放和避雷器绝缘等内容。以电力物联网传感器技术为基础的在线监测一方面可以实现设备运行信息的高敏采集，另一方面可以实现变电设备预试项目的在线化管理，从而进行设备运行状态的在线诊断与评估。对于推动变电站向智能化方向发展，提升变电站安全性能监测能力有重要意义。

3 电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中应用的关键问题

为进一步提升电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用水平，有以下关键问题需要处理及引起注意，具体分析如下[3]：

3.1 解决电力物联网传感器技术应用中的客观问题

现阶段，电力物联网传感器技术在应用的过程中主要存在节点间通讯干扰、技术竞争力不足、知识产权保护不力等客观问题，对于电力物联网传感器技术的深度应用及水平提升有一定的阻碍作用。受此影响，基于电力物联网传感器技术的电力设备在线监测技术也存在设备故障率高、监测不稳定等问题。

3.2 解决数据信息无线传感过程中的安全性问题

电力系统在国家经济社会发展过程中具有基础保障性作用，实现电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用，首要任务是确保网络环境下，无线传感过程中的数据信息安全。然而现阶段，在在线监测的数据信息无线传感过程中，依然存在节点遭受破坏，非权限访问、数据篡改等情况，发生这些问题的主要原因：一是由于通讯方式的多样使得安全防护措施覆盖不及，二是可靠的物联网认证机制和加密机制发展尚不成熟。

3.3 解决电力物联网传感器技术的标准化统一问题

电力物联网传感器技术已经在电力设备监测等方面有所应用，且有推广之势，然后现阶段我国在相关设备器材、系统层技术标准等方面都缺乏统一的标准，这就使得设备生产厂家及技术支持企业的能力水平，标准规范没有参考可依，造成市场的混乱，严重制约了在线监测技术的规范化推广与应用。针对这一问题，就需要国家加大规范力度，制定统一标准，做好长远规划，一方面针对硬件设备，另一方面针对软件系统，做好质量监管及体系认证工作。