基于物联网的变电站运行环境监测系统的设计

张克宇

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

0 引言

新一代信息技术与普通变电站设备进行结合应用已然成为当前电力行业生产工作的发展趋势。究其原因，主要是因为新一代信息技术所具备的自动化与智能化等控制功能，可以对传统变电站设备运行管理工作进行全面升级与改造。技术人员可利用专用软件程序实现对传统变电站内部设备状态数据以及运行情况的监测与评估。一旦发现异常运行问题，系统相关装置会第一时间对异常问题进行定位并分析处理。技术人员可根据系统分析反馈结果，采取针对性防范措施，减少变电站设备运行隐患问题。然而结合实际情况来看，智能变电站设备数量众多且运行环境复杂，在数据监控过程中，很容易受到不确定因素的干扰影响，而出现数据采集困难以及数据失真的问题。对此，需要利用一种全新的技术实现对变电站运行环境的动态监测管理。

1 基于物联网的变电站运行环境监测系统的架构设计分析

从物联网技术架构上来看，设计人员可以根据物联网技术性质以及作用方式的不同，将系统架构分为感知层、网络层以及应用层三种类型。其中，感知层所对应的结构体系为传感器采集层，网络层所对应的结构体系为数据传输层，而应用层所对应的结构体系为数据应用及展示层［1］。具体如下图所示。结合物联网技术架构不难看出，感知层、网络层以及应用层架构模式以及技术应用涉及到的关键要素点较多，因此，在变电站运行环境监测系统架构设计方面，需要从以下几个方面进行统筹规划与合理设计。

1.1 系统主站-应用层

主站应用软件平台主要可以根据输入性质的不同将其细化，分为数据库软件、通信软件以及监视软件等。在应用软件平台的构建方面，设计人员可以按照国际工业标准要求，对所选用的商业数据库进行优化处理，以确保系统开放性程度得以不断加强。从客观性角度上来看，应用软件平台基本上可以视为一体化系统的基础所在，不仅肩负着整个系统纵向与横向集成任务的管理工作，同时也承担着为各系统网络节点提供良好运行环境的优化工作［2］。

1.2 数据集中子站-网络层

一般来说，基于物联网的变电站运行环境监测系统，在智能数据采集终端方面应该具备以下特点：

一是设计人员应该主动利用高集成度微电子技术以及现代通信网络技术等，实现对通信方式的灵活配置以及安装维护工作的有效处理，确保终端集成度得以不断提高。

二是设计人员应该利用LCD汉字显示功能，为终端配置以及告警管理装置提供良好的数据资源。与

图 基于物联网的变电站运行环境监测系统结构示意图

此同时，对于运行状态数据的保存管理，建议设计人员可利用大容量的铁电存储器实现对运行状态数据的妥善保管［3］。

三是设计人员在监控信息的传输应用方面可主动结合双向传输优势，利用无线射频网络或者以太网等多种形式，加强设备系统信息传输效率。

四是设计人员在集中器的选择方面，应该优先选择完全支持环境远程监控的集中器设施。其中，在环境远程监控功能的确立方面应该优先以遥控、遥测、遥信等功能为主。

五是设计的远在集成器操作系统的设定方面，应该利用图形化操作系统，提高现场维护以及信息交互功能优势。

1.3 数据采集传感器-感知层

基于物联网的变电站运行环境监测系统在数据采集传感器方面，可以选择数字式传感器与有源无线射频传输相结合的方式，定向加强变电站环境信号的传输效率。与此同时，在无线传感器设备结构的选择方面，可以选择携带应用软件的电路板，实现对温度以及湿度因素的监测分析。根据监测反馈结果，对当前变电站设备等运行环境进行准确估测与分析［4］。

2 基于物联网的变电站运行环境监测系统设计实现分析

2.1 系统功能设计的实现分析

基于物联网的变电站运行环境监测系统在系统功能设计方面，需要从变压器综合安全检测、变电站容性设备监测、环境监测预警以及无线高压测温等方面进行统筹规划与合理设计。

其中，在变压器综合安全检测设计方面，设计人员应该对变压器故障，溶解气体以及变电器局部放电情况进行连续性监测。根据监测反馈结果，对当前变压器运行异常问题进行准确把握，并根据具体成因采取针对性措施，加强变压器绝缘安全预警功能。在变电站容性设备监测管理方面，设计人员应该主动结合反应容性设备绝缘参量问题，对变电设备的介质损耗角以及等效电容等数值问题进行准确把握。并利用系统模拟功能对上述参量问题进行评估分析，根据分析反馈结果，制定科学合理的安全预警方案［5］。

在环境监测预警设计方面，设计人员应该主动结合智能化控制与自动化管理功能，实现对变电站重要场所以及设备工作环境的实时监测功能。当工作环境出现异常数据时，该系统会第一时间触发报警装置，提醒管理人员深入现场解决问题。在无线高压测温设计方面，设计人员可利用先进的传感技术以及无线通信技术实现高压隔离以及信号安全传输过程。并在此基础上，主动结合无线高压测温技术的抗电磁干扰性强的特点，解决传统变电站设备存在的高压开关柜触点运行温度难以监测的问题。

2.2 系统技术功能设计的实现分析

基于物联网的变电站运行环境监测系统在运行关键技术的应用方面，设计人员主要利用物联网技术的宏观调控优势，实现对变电设备运行环境的动态监测与分析。除此之外，为进一步加强基于物联网变电站运行环境监测系统的安全运行，设计人员还可以主动结合GPRS技术、传感网监控技术等，实现对变电站运行环境监测系统的动态监督与管理。举例而言，在应用传感网监控技术的过程中，现场作业人员可以通过借助传感网监控技术，实现对设备运行温度以及图像监视等工作的监测管理。同时利用GPRS技术可以实现对设备异常问题的定位分析，驻现场作业人员可及时深入现场解决运行问题。

3 结束语

总而言之，物联网技术的推广与应用无疑是为我国变电站运行工作提供了良好的技术保障。在正式设计应用过程中，设计人员可主动结合物联网技术的宏观调控职能，对变电站运行环境以及运行工作状态进行全面监督与管理。在此基础上，设计人员可以结合物联网技术的自动化与智能化控制功能，对当前变电站内部设备的运行异常问题进行及时定位与反馈处理，以防止内部隐患问题的不断增大。除此之外，设计人员也可以结合物联网技术的智能诊断以及智能分析功能，将传统状态监控技术从孤立状态发展到互动共享状态当中，为我国电力生产领域的可持续发展提供良好保障。