基于物联网的变电站远程运维平台设计分析

游金华

摘要：在电网现代化建设过程中，智能变电站广泛投用，但在电网技术持续革新期间，变电站运维形式相对滞后，很多智能变电站都面临着运维管理难度大、工作过程复杂、运维人员技术水平参差不齐、运维技术停滞等问题，所以急需革新电网设备运维系统。本文结合变电站远程运维平台的需求，基于物联网设计一种变电站远程运维平台，并展开实验验证，证明基于物联网所设计的变电站远程运维平台可明显提升运维效率，具有良好的可行性。

关键词：物联网;变电站;远程运维平台;设计

前言

随着智能电网的发展，变电站自动化设备的可靠性稳步提高，理论上有助于减少设备的运维工作量;但实际上，由于变电站数量日益增多和自动化设备的类型、数量都迅猛增长，因基建工程、业扩报装、设备预试、计划检修及缺陷处理的运维任务日益繁重，不但给电网的正常运行带来了安全风险，同时也大大降低了供电可靠率。为此，开展变电站自动化设备运维管理系统研究，提高运维管理水平和运行效率，已成为保证电网安全、提高供电可靠性、完成各项经济技术指标的重要措施，而对变电站加强运维管理，可有效延长设备使用寿命，同时在变电站运维中引入现代化技术，可进一步提升运维质量和效率，并使变电站运维人员降低维修风险。不过在变电站运维期间，容易受到外界变化因素影响，使变电站运维难度较大。为建立运维一体化的管理模式，维护电网正常运行，提升运维效率，有必要研发一种变电站远程运维平台，并联合应用物联网技术，为平台设计提供可靠的技术支持，并使平台功能更强大。

变电站远程运维平台的需求

对变电站进行后期运维，为提升运维效率和质量，降低运维人员的安全风险，需要建立线上运维模式，在此基础上逐步打造运维一体化工作模式。在变电站运维期间，涉及到的运维工作主要有监测变电站运行数据、及时获取故障以及自动保护数据、分析运行数据故障、电能质量数据维护以及变电站设备状态维修等。具体的说，变电站远程运维平台主要有以下需求：①维护运维设备状态数据。平台设计过程中，要对设备运行状态进行综合考量，自动化、全方位的采集运行状态数据，之后通过分析明确设备运行数据有无异常，由此及早发现会引发设备故障的因素，为后续运维工作提供参考;②监测变电站电能质量。变电站运维期间，要采取有效措施保障变电站电能质量，尤其要对电能质量展开动态、全方位的监测，由此及时分析电能质量涉及到的问题;③对变电站运行过程进行视频监控。在对变电站进行运行维护期间，要积极利用监控设备对变电站加强可视化管理;④环境预警。以远程方式对变电站进行运行维护，要考虑环境变化因素的影响，如雷电、大风等天气都可能影响到变电站绝缘、输变电等设备运行，所以在设计远程运维平台期间要对外界环境变化加强关注[1]。

基于物联网的变电站远程运维平台设计

1、硬件设计

结合变电站远程运维平台提出的工作需求，本文基于物联网设计一种变电站远程运维平台。该平台的硬件架构中主要有三大模块，分别是主站远程管理模块和变电站的远程故障报警模块、远程运维终端管理模块。其中主站远程管理模块的功能是对变电站设备各项运行数据进行管理，并主要体现数据集中管理方面。在设计此模块期间，主要基于物联网关的设计，对变电站设备各项运行数据进行动态采集。变电站的远程故障报警模块关键是获取设备运行期间产生的故障数据，通过数据分析及时发现故障，以防在出现故障时不能及时发现而影响变电站正常运行。变电站的远程运维终端管理模块主要是将设备各项数据包括故障数据等进行处理与存储，结合相关数据分析设备出现故障的原因，为后续运维工作提供参考。在相關模块运行中，可动态关注变电站所发生的故障。

（1）主站远程管理模块

基于物联网设计远程运维平台，主站远程管理在该平台中属于核心管理模块，此模块主要功能是对变电站所有运维数据和相关设备运行中以及维护中所产生的数据加以管理。该模块设计期间，主要借助物联网技术在主站远程管理模块内搭建核心功能框架。模块设计环节，具体分为三个层次，分别是运维数据感知层、网络数据传输层和应用层。其中最关键的是应用层，在该层级中，主要会集成变电站运维所需各项设备信息，其涵盖信息处理、通信服务、故障数据解析和调度等服务。设计中将服务器分布于接入端口当中，从而接入移动端运维数据，此模块可为平台开发奠定坚实基础，输送核心动力。

（2）变电站的远程故障报警模块

基于物联网设计变电站的远程运维平台，要重视针对变电站各项设备设立远程故障报警系统，从而使后期系统运维更加高效。通过该模块的设计，能让核心模块及时接收故障相关信息，同步进行信息反馈，使运维人员及时发现故障，同步采取有效的维护措施，维护变电站正常运行。在设计此模块期间，首先要设置前置机来接收设备故障数据，在前置机的功能发挥下，及时、动态的抓取设备相关故障数据，同步输入疑似故障数据。同时，要针对故障数据设计过滤墙，如果所抓取数据不能通过所设计过滤墙，则证明相应数据不属于故障数据;如果所抓取数据可通过过滤墙，则证明该数据属于故障数据。通过过滤墙的故障数据会上传至平台主管理模块，模块接收到故障数据讯息后将马上下达运维指令，启动故障维修任务。

（3）远程运维终端管理模块

该模块设计过程中，对变电站各项设备的信息视频采集、编码、压缩等进行了综合考量。在收集各项变电站信息基础上，群存储至终端模块当中，所涉及到的图片信息主要利用所设置传感器、摄像机完成信息采集与获取工作[2]。

2、软件设计

基于硬件设计基础进行软件设计，在软件设计环节重点实现故障数据采集功能，并设计运行流程。在采集平台故障数据期间，首先要明确变电站设备所有数据中运维故障数据所占比重，同步结合相关数据计算故障测度值。设测度值是ci，则：

在采集故障数据基础上，向平台终端传输相关数据，从而完成运维平台设计工作。

实验验证

1、实验方法

实验验证中，研究对象是占地面积约900m2的某小型变电站，所设计平台连同智能变电站设备运维平台、以GSP为基础的变电站监控系统远程运维平台，共同经计算机编程，在该变电站当中应用[3]。试验周期为一个月，对该变电站所出现故障的耗时以及故障分析精度进行检测，对比不同平台实际应用效果。

2、结果分析

结合实验结果数据，数据模型统一在站端进行配置和维护，区域端导入站端数据模型直接使用，站端模型有变更时，通过模型变更服务通知区域端，区域端通过文件服务获取最新站端模型文件，实现模型同步更新，保持区域端与站端模型的一致性。在样本变电站的故障监测中，本文所设计平台在三个平台当中设备运维故障数据分析精度是最高的，且精度值一直超过90%，代表本文所设计平台具有更好的故障数据分析效果，可信度更高。另外在实验环境相同情况下，本文所设计平台在分析故障数据中用时最少，并且都在4s以内，证明其具有数据分析速度快的特点。

结束语

本文以物联网技术为基础设计变电站远程运维平台，通过设计三个硬件模块，并设计故障数据提取算法，以发挥远程运维功能。将所设计远程运维平台和两种传统平台进行对比，实验结果证明本文所设计平台有更突出的性能和更好的应用效果。

参考文献：

[1]保积秀，张真，闫涵.基于物联网技术的智能变电站二次运维管理系统[J].电子技术与软件工程，2020（01）：220-221.

[2]荆哲.基于物联网实景三维可视化装置在智能变电运维工作的应用[J].电气传动自动化，2018，40（05）：51-52+50.

[3]白雪峰.浅析泛在物联网在设备运维检修阶段的应用[J].山西电力，2019（04）：46-48.