物联网技术在数字化变电站中的应用探讨

张宁

摘要：在变电站辅助系统中加入物联网技术之后，可以推动变电站运行的数字化、智能化，为国家智能电网的实现莫定坚实的基石出，提高智能电网的运行效率。将物联网技术应用到变电站辅助系统中，已成为未来变电站发展的重要趋势。分析了物联网技术的概念，并阐述了其在变电站辅助系统中的应用，以期为变电站技术未来的发展提供参考和借鉴。

关键词：变电站辅助系统;物联网技术;环境子系统;火灾自动预警系统

引言

国家电网公司提出了建设以特高压为骨干，各级电网协调发展，以智能化为手段，以供电高效、安全、可靠为目标，信息化、数字化、自动化、互动化为特征，实现自主创新、国际领先的统一坚强智能电网的概念。作为智能电网输配电环节的智能变电站更是统一坚强智能电网的重要基础和支撑。为保障输变电系统运行的可靠性，电力设备运行状态在线监测和故障诊断日益受到人们的重视。在输变电过程中存在许多一次和二次高压设备，比如断路器、刀闸开关、电缆、母线等，长期的运行中由于各种原因会导致设备的异常而产生事故，影响电力系统安全稳定运行，因此进行在线监测具有重要意义。现阶段，数字变电站的物联网技术还处于初期发展阶段，在数字变电站感知网、网络通信及其电力物联网信息应用等方面有待于深入研究与技术开发。现在数字变电站研究主要是利用电子式传感器实现各种设备12路电参量的采集和传输，但是在整个变电站众多的电气设备中仅仅监测电参量还不能完全反映设备的状态，还应包括环境参量、断路器等设备的振动、开关量等状态，而且IEC61850标准也预留了逻辑节点作为面向对象建模的一种补充。由于采用传统的有线方式进行高压设备参数采集存在种种弊端，随着无线网络、传感技术的发展，我国推广物联网的条件逐步趋向成熟。利用物联网技术，通过对外界的感知，构建传感网监测网络，将传感器网络通过网关接入以太网，对影响变电站运行的因素实施全方位的信息采集和监控。

1 变电站现场运维管理的现状

随着智能电网建设的深入，作为智能电网六大关键环节之一的变电环节正朝着信息化、自动化、互动化为特征的方向决速发展.随着大量新技术、新设备、新工艺广泛地应用于变电站中，变电运维的智能化、精益化管理需求也日益提高.同时传统变电运维以人工现场核实为重心的管理短板逐渐凸显，其存在的现场检查死角、工作负担较重、工作效率较低和人工疏漏等傳统硬伤不能有效地解决.为满足变电站现场真实准确的监视与监测要求，并进一步适应电网的智能化、信息化、互动友好的发展趋势，提高变电运维管理的效率和品质，解决变电站接地线管理，以及故障发生率较高的电容器、电缆、端子箱、开关柜等设备的运维管理已迫在眉睫.

2 数字化变电站物联网系统功能组成

2.1 数字化变电站内部系统

数字化变电站内部系统是数字化变电站物联网系统的站端，由变电站监控系统、视频监视系统、消防系统、电源管理系统和安全工器具管理系统等组成，各子系统遵循统一的通信标准，将数字化变电站的一次设备、二次系统和辅助系统进行网络互联。在数字化变电站一次设备本体上、运行场所中增设先进的传感器、射频探头等辅助信息采集设备，组成数字化变电站站内的局域物联网，实现数字化变电站运行设备的自动监控、可视化监视以及智能巡检等功能，为变电站运行设备故障的预警、快速定位、原因分析和应急处理提供强大的技术支持，既保障了数字化变电站运行过程中的安全性和可靠性，又提高了数字化变电站的信息化水平。为数字化变电站与外部系统的信息互动提供了便利的通信基础，有效地将新能源发电系统、数字化变电站系统和节能用电管理系统等进行信息融合，保障了大理地区用电需求。

2.2 数据采集与信息集成

在数字化变电站物联网系统中分系统数量繁多、接入信息量较大、信息类别较多，既有实时数据又有非实时数据。如何将不同类型、不同系统的数据和信息进行筛选、分类和集成，是数字化变电站物联网系统建设过程中的一个重大难题。针对当前数字化变电站中存在的通信问题，大理电网将建立数字化变电站物联网应用平台，按照IEC61850通信标准搭建数字化变电站物联网系统框架，网络层统一采用数字化交换机和光纤传输通道，将各独立、分散系统按照统一的通信协议进行信息集成。

2.3 智能用电管理系统

随着大理地区旅游人口的增多，对绿色出行、智能家居和节能用电的需求越来越大。同时大理电网作为云南的智能电网试点，适宜建立分布式光伏微网、充电站、智能宾馆和智慧交通等多用户互动平台。平台内的用户通过用电管理系统APP就能够获取整个物联网的运行数据、实时电价和电网系统的潮流信息，从而合理地制定用电计划。另外，数字化变电站物联网为智能化分布式微网的发展和应用提供了强有力的技术保障，微网用户能够根据自身需求进行上网发电和使用电网电量，从而增加了“源、网、用”的联系与信息互动。各用户只需通过APP、移动客户端，就能参与电力市场化交易，从而提高了用户与电网、电网与电源之间的管理水平。

2.4 多能源协调控制系统

调度系统作为数字化变电站物联网的管理端，主要负责远程监控数字化变电站的运行及协调控制各清洁能源电厂的发电。基于数字化变电站物联网系统的信息分析和综合计算，调度系统能够根据电网潮流的实时变化合理调控清洁能源电厂。白天以光伏电站和风电新能源作为主要输出，夜间则以水电为主要输出。当风、光新能源出力不足时，则增加水电进行补偿，充分利用和消纳清洁能源发电。同时，调度系统还能根据数字化变电站物联网系统提供的实时数据，自动分析上网电价和存储电价的经济性，有效指导分布式微网系统的运行，保证清洁能源和分布式能源的使用处于最优经济状态。

结语

未来智能电网的状态信息采集量将涵盖电网运行的各个方面，其所监测的状态信息具有广域、全景、实时、全方位的特征，这就要求各种先进的技术应用其中。物联网技术在目前的数字变电站中已有很大一部分技术与之相适应。随着数字变电站和物联网技术的进一步发展，物联网技术必将进一步渗透到数字变电站的发展和建设中，具有重要的经济价值和研究意义。

参考文献

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