探究信息物联网在输变电设备在线监测中的应用

摘  要：设备安全管理存在三大难点：一是设备监控不到位、态势感知不及时，存在预警信息难识别问题;二是电网分布地域广、场所监测点位多，存在设备难管理问题;三是资源共享不充分，人工判断有误差，存在设备带病运行问题。为解决以上问题，文章探究信息物联网在输变电设备在线监测中的具体应用，对加强电力设备安全防控具有重要参考价值。

关键词：信息物联网;在线监测;数据传输设备

中图分类号：TN929.5                 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）16-0169-03

Explore on the Application of Information Internet of Things in Online Monitoring of Power Transmission and Distribution Equipment

MA Na

（Information Technology Service Branch of Baiyin Yinzhu Electric Power （Group） Co.， Ltd.， Baiyin  730900， China）

Abstract： There are three difficulties in equipment safety management： first， equipment monitoring is not in place， situation awareness is not timely， and early warning information is difficult to identify; second， the power grid is widely distributed and there are many monitoring points in place， so it is difficult to manage the equipments; third， insufficient resource sharing， error in manual judgment， and faulty operation of equipment. In order to solve the above problems， this paper explores the specific application of the information internet of things in the online monitoring of power transmission and distribution equipment， which has important reference value for strengthening the safety prevention and control of power equipments.

Keywords： information internet of things; online monitoring; data transmission equipment

0  引  言

2019年“4·7”天山換流站事故后，国网公司把安全提到了前所未有的高度，自6月份以来全面开展了电气火灾隐患排查工作。舒印彪董事长、寇伟总经理在各种会议上多次反复强调电器火灾安全防范，要求加强消防能力建设，形成从监测预警到火情控制的一整套技术手段，健全与政府部门协调联动的消防应急机制，真正从源头筑牢安全防线。

传统的监测模式存在难管理、难预警、难救援三大痛点，由于电网分布地域广，场所监测点位多，自动巡检机器人无法全方位覆盖，人工巡检巡查不到位，态势感知不及时，造成了先期处置不及时，资源共享不充分，事件闭环不到位。而物联网传输装置基于电力数据专网，利用虚拟网络技术，构建形成全时空全覆盖的远程通信网络，融合并引入火眼、热成像，实时感知现场安全态势。综上所述，物联网在线监测设备运行有很大的发展空间。

1  物联网技术支撑概述

1.1  物联网概述

相对于传统管理赋能，物联网将赋予在线监测全新的智慧体验。物联网技术是通过在各类物体上安装相应的传感器，如热成像传感器、火眼探测器，无论在白天还是黑夜均可以持续地对目标物进行观察与监控。在门窗设置红外传感器，在手机、手环等便携智能设备中设置集成传感器等，另外结合全球定位系统技术和射频识别技术等多种技术手段，以便实时采集各类物体或过程的声、电、光和位置等信息，建立起物和人之间以及物和物之间的智能连接网络，实现对各类物体或过程的智能化感知和控制。物联网有三个基本特征：一是整体感知，即借助各种传感器和识别技术来获取和识别物体的相关信息;二是高效传输，即借助互联网完成对采集到信息的传送和分享;三是智能处理，即利用各种智能技术手段完成对送达信息的分析和处理，实现对物体的智能化监测管理。

1.2  物联网在线监测概念

信息物联网在线监测主要是通过采用各种智能监测传感技术（如广域通信技术和传感器技术），以及数据采集分析技术等来完成对信息的采集、分析和处理工作，然后对设备的运行情况进行量化评价，或者提交设备故障的相关诊断信息，以实现对变电站设备状态的实时感知和监测管理。常见的设备运行状态主要有三种，分别为正常状态、异常状态和故障状态。从内容层面来说，对设备运行的在线监测主要是指针对其电抗器、高压电力变压器和高压电容型设备的运行进行监测。

1.3  物联网基础支撑能力

物联网的基本构架由四层组成，分别是感知层、网络层、平台层和应用层：

（1）在感知层，整合基础电力设施设备、视频监控设备等现场采集和监控部件，实时采集并融合多源异构数据，形成物物互联的信息交互整体。

（2）在网络层，建设形成一张消防物联网，应用内外网隔离装置实现内外网数据的安全交互，打通消防信息孤岛，实现数据传递、融合、共享。

（3）在平台层，物联网是连接设备和现场场景的桥梁，承上启下，向下连接网络层，向上为应用层提供应用开发能力、物联管控、应用整合。

（4）在应用层，丰富的应用是物联网的最终目标，数据的有机整合衍生出的业务将全面促进管理提升和业务提质。图1为物联网基础支撑能力概念图。

2  信息物联网在变电站设备在线监测中的具体应用

2.1  传统监测模式存在的问题

随着社会经济的发展和形态的变化，国家对电力安全保障工作的要求越来越高，传统监测模式越来越不能满足现有的监测需求，其主要存在三个问题：

（1）传统监测信息化应用滞后。传统监测缺少信息监测工作信息化的工作标准与工作流程，各级单位电力设备分散独立，传统监测模式无法及时掌握电力设备的运行状态，普遍存在人员监控设备运行状态不到位、设备维护不及时等问题。

（2）传统监测工作质效不高。传统监控监测模式识别精准度低，在一些特定环境（如天气起雾）原因下，监测人员将面临判断的复杂性、误导性。

（3）传统监测模式遇到瓶颈。受信息市场开放，大数据、云计算等因素影响，传统监测模式面临着日趋激烈的市场竞争，设备监控、态势感知、资源共享遇到瓶颈。

2.2  物联网搭建可靠感知层

由于物联网技术具有较强的感知监测能力，因此被广泛应用于监测变电站设备的日常运行状况，其特色之一就是可以灵活运用多种智能传感器和传感技术，如光学传感器、红外传感器、火眼技术和红外热传像技术等，因此可以将其应用于变电站设备的在线监测，比如可以利用热成像传感器来监测特定区域设备运行的温度阈值。另外，还可以利用物联网技术中的火眼传感技术对室内设备进行远程视频监控，既能够有效防止设备及相关设施配件的异常情况发生，也能够及时准确地进行故障异常定位，从而有利于提升设备运行的智能化管理水平。

专业的感知技术（如：热成像仪、火眼），将监测数据传输至物联网，使在线监测可以通过视频监控直观地了解变电站的整体布局，实现远程可视。并分别突出展示变电站的主要建筑位置、重点部位位置、设备分布情况，并通过火眼及热成像直观地展示设备运行状态;如将红外热成像测温仪与普通可见光摄像系统有机结合，可精准地实现对变电设备的在线式温度监测，系统支持根据测温物体（部位）的形状，实现实时测温分析诊断，对各类设备进行温度检测，并对重点部位进行实时监测及温度异常变化预警，实现告警上传与联动。图2为红外热成像测温仪与普通可见光摄像系统监测实况对比。

火眼则通过读取视频监控系统的实时图像进行火灾分析，实现消防可视图像早期火灾报警的功能，最大限度地减少火灾造成的损失。系统采用两套独立的图像模式识别技术，能夠同时或分别探测视频监控区域内出现的火焰和烟雾，并发出相应的报警信号，无论是阴燃的烟雾还是明显的火焰，都能迅速识别。模拟早期火灾火眼监测如图3所示。

2.3  物联网联通安全网络层

基于电力数据专网，利用虚拟网络技术，借助物联网传输装置，构建形成全时空全覆盖的远程通信网络。

2.4  物联网实现物联管控平台层

利用物联网监测设备自动获取的“故障告警”“异常告警”“正常运行”等信息，通过三组数字动态、实时、全面地掌控设备故障、预警信息，为故障消除明确目标，为避免设备带病运行，为设备异常防控奠定基础，解决长久以来形成的设备信息孤岛问题。

此外，虽然物联网技术本身对于各种传感器和传感技术的应用比较多，但通过将其引入变电设备的在线监测系统，采用灵敏度更高、准确性更强的无线传感器来识别和采集变电设备运行过程中的一些数据信息，并通过无线网络完成信息的批量传输和处理，就可以将一些本来只能在线下进行的预防性试验转移到线上，再通过引进新的特征量，使其能够如实反映变电设备的运行状况，从而能够有效提升对变电设备整体运行状态的判断和评估水平。就目前来看，我国的福建、江苏等沿海省份，已经在变电设备在线监测方面取得了一定的突破和进展，积累了一定的先进经验。在实际应用中，通过将信息物联网技术应用于变电站设备在线监测中，能够有效增强其对设备运行状态的感知能力，也能够通过合理的信息通信网络实现相关数据信息的高速远程传输和联合处理，这有利于促进电网智能化监测水平的提升，提高决策的准确性。

3  加强信息物联网在输变电设备在线监测中应用的策略

从以下两个方面来优化技术保障安全：

（1）加强信息物联网和在线监测技术的融合与完善。从实践经验来看，目前信息物联网在输变电设备在线监测中的应用效果并不是很好，这是由于我国的物联网和在线监测技术竞争力相对来说比较落后，没有形成完善的自主知识产权体系，而且物联网在实际应用过程中存在节点间通讯干扰等问题，这在很大程度上制约了物联网技术的进一步发展，也严重影响了物联网在输变电设备在线监测中应用效果的发挥。因此，有关部门及企业应当对物联网和在线监测技术的创新研发工作给予足够的重视，可以成立专门的技术团队或研究基地，通过采用切实有效的技术手段，尽可能降低在线监测系统及设备的故障率和缺陷率等，大力促进信息物联网和在线监测技术的融合与完善。

（2）建立健全信息加密机制，保障数据信息安全性。从过往的输变电设备在线监测工作经验来看，在日常监测过程中比较容易出现各类传感节点被破坏，未经允许访问和篡改无线通信数据等问题。众所周知，电力行业是国家基础性行业，其数据信息的安全性对于促进我国现代化建设具有十分重要的作用，因此有关部门必须高度重视输变电设备在线监测过程中的通讯数据信息安全问题，可以通过建立健全信息加密机制以及实施物联网业务官方认证机制等形式，切实保障在线监测工作中数据信息的安全性。

4  结  论

综上所述，将信息物联网技术应用于输变电设备在线监测工作中，对于促进我国电网智能化监测水平的提升具有十分重要的意义。在实际工作中，有关部门及相关企业应当继续加强信息物联网和在线监测技术的融合与完善，通过建立健全信息加密机制，切实保障数据信息安全性，另外还应当重视建设专业素质高的技术人员队伍，以不断提升信息物联网在输变电设备在线监测中的应用效果。

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作者简介：马娜（1990.11—）女，汉族，辽宁营口人，助理工程师，本科在读，研究方向：物联网信息技术智能化应用。