输变电设备物联网关键技术研究

朱建明

（云南机场集团有限责任公司，云南 昆明 650000）

1 物联网和输变电设备物联网

物联网最早指的是利用GPS、RFID 和激光扫描等传感设备使物体与互联网联系起来，并进行信息的交换，以及对物体的智能化识别和监控、跟踪与管理。

输变电是智能电网的重要组成，将物联网技术应用到智能电网中是为了提高电力设备的运行效率与质量，是为了保证设备的在线监测效率并降低设备检修的风险性，同时也是为了电力设备的科学管理奠定基础。物联网关键技术在输变电设备中的应用，是以智能网为基础，通过智能传感技术、射频识别技术和多媒体等技术设备，按照电力系统相关协议约定，以信息技术为手段基础，实现对输变电设备运行状态、整个智能网运行情况的监测、寿命周期监管和动态控制。利用输变电物联网技术，是通过物联网感知、识别和定位等技术来实现对输变电设备的全面检测。

2 物联网关键技术

物联网关键技术的功能是用来信息的传输、信息的交换，以及用来感知物体和进行智能化的处理。主要关键技术包括信息传输和组网技术、信息感知技术和嵌入式技术、信息安全技术等。其中信息传输和组网技术中比较常用的技术是射频识别技术，即FRID 技术，该技术是一种通信技术，其工作原理是利用无线电讯号感知物体目标并进行数据收集和记录。该技术系统由应答器、阅读器与应用软件构成，阅读器可检测信号，然后将信号以相应频率发射出去，应用软件的功能是接收阅读器发出的信息信号并进行信息的处理。信息感知技术是一种识别技术，包括二维码识别和条形码识别等技术，在物联网信息感知体系中，无线传感网络技术是最基础也是最常见的。无线技术将所有的电子设备接入局域网，可支持电子设备无线上网并进行网络信息的传输，将该技术应用到输变电设备中，可借助传感器进行信息搜集、信息交换和传输。无线技术是物联网技术的核心，也在输变电设备领域发挥着重要的作用。

3 电力系统在实际建设中应用物联网的层次分析

3.1 提高电力设备智能使用程度

互联网是物联网发展和在各领域应用的基础，以互联网为基础进行适当的延伸，并采取先进的科学技术，以技术为支撑将互联网和物体连接起来实现信息收集、交换等功能。物联网的信息化程度很高，可数字化处理信号，在电力系统输变电设备中的应用可有效提高设备的智能化应用程度，优化结构主要层次，并实现信息转化形式与质量的优化，提高设备的智能化使用程度。

3.2 在感知层提高设备的智能化

在感知层，应用物联网技术可通过相关传感设备与二维码识别技术等，对各种输变电设备的参数进行整理，并传输到物联网体系。在感知层电力系统智能化建设时，在传感设备的基础上实现虚拟互联网和现实物体的连接，并利用互联网进行有效控制。

3.3 在应用层提高设备的智能化

在电力系统智能化建设中，通过智能化电力系统与信息技术的高效整合来提高电力系统的智能化程度，而物联网的作用是以实际电力系统建设需求为导向，为电网智能化建设提出科学有效的意见。

3.4 在网络层提高设备的智能化

在网络层关于物联网的应用，主要是通过接入网建设与核心网络的发展来提高不同层次信息转化的程度。即在发展自身功能的基础上来提高网络与应用层之间信息转化的程度，最终提高整体电力系统的智能化发展程度。

4 输变电物联网关键技术的具体应用思路

为充分发挥物联网关键技术的作用，实现对电力系统输变电设备的有效监测与管理，从而为输变电设备的正常运行提供可靠参考。在应用物联网关键技术的过程中必须要和电力系统智能化建设实际联系起来，构建可自我监测管理的输变电设备物联网智能化模型，并实现数据的有效传输，同时还必须保证信息的集成与有效融合。这样做的目的是希望通过模型的构建实现输变电设备全景信息规范化的集成和分析处理。此外，为保证能够发挥输变电设备物联网技术实际应用效果，可根据实际情况分析换流站、输电线路和变电站之间的关系，然后将交互技术应用到实际监测管理中。还能通过通信模型间的对接，使通信架构更加完整，保证输变电设备物联网的传输质量与效率。

5 物联网关键技术在输变电设备中的应用

5.1 输变电设备在线监测

设备状态检修是智能变电站建设需要实现的目标之一，随着国家于2008 年颁布了首先在输电设备状态在线监测方面的应用，指的是将传感器和杆塔、输电线路以及重要设备等连接起来实现信息数据的采集。通过多种类型传感器的综合信息评估得到监测结果，在具体应用中主要是以4G为主要链路，可实现更好的信息传输。在监测系统中，数据采集、存储和分析是主体，但是关于深层次的数据挖掘以及可视化的展示目前还有待进一步的开发研究。此外，通过上述物联网的层次分析了解到，感知层便是过程层，应用层便是控制层。所以智能的变电站是智能电网中的典型设备，利用物联网技术对其进行监测工作原理基本和对输电设备的监测一样，但是因为监测对象的变化所以采用的监测方法也将有所不同。油中溶解气体、局部性放电在线监测是对关键状态的监测，比如电流互感器和电容式电容互感器的监测对象为电容量和介质损耗，但是还需要监测频率波动和相关温湿度的可靠稳定性，可通过避雷器阻性电流分量以及功率损失等来实现在线监测。

5.2 输变电设备综合评估

综合评估方法是对输变电设备的故障进行判断、预测并提出检修意见。在应用物联网技术以后，输变电生评估系统的应用效果大大提升，不仅减少了外界因素的干扰而且评估模型变得简单化，通过改进创新以后可基于全景信息的输变电设备进行综合评估，主要涉及输变电设备的故障诊断、事故预警、状态评估、故障处理、状态维修和资产管理等。

5.3 输变电设备全寿命周期管理

因为输变电设备在电网运行时具有十分突出的地位，为此必须要保证输变电设备的安全与质量，而利用物联网技术进行全寿命周期的管理可实现以最低成本获得最大的经济效益。但是出于对输变电设备维护成本和运行成本的考虑，往往只从建设和采购成本上去分析，评估体系不够完善使无法有效完成对输变电设备的全生命周期管理。在智能电网的建设中，采用物联网关键技术，比如信息感知技术，可通过传感器实现对输变电设备的全部运行状况的监测，评估输变电设备的寿命从而实现以较低成本获得最佳运行效果的目标。

6 结语

综上所述，本文对物联网关键技术及其在输变电设备中的应用进行了系统的分析，指出在电力系统智能化建设中，采用物联网技术对输变电设备的在线状态监测、综合评估和全寿命周期管理，可提高输变电设备的质量和智能化。因为物联网技术越来越突出的优越性，将其应用到电力系统智能化建设中，可提高智能网建设管理的水平。而在输变电设备中的应用可进一步提高设备的智能化程度，提高电力运输的稳定和输变电设备的连通性，使输变电取得更理想的效果。