基于物联网传感技术的智慧变电站综合管理系统

蔡 丹，王 丹，李 俊

（中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司，陕西 西安 710054）

0 引 言

结合变电站综合管理需求，采用现代化技术完善系统的功能，同时还需要强化系统应用的合理性，确保能够充分发挥基于物联网传感技术的智慧变电站综合管理系统的应用价值。

1 基于物联网传感技术的智慧变电站综合管理系统功能分析

1.1 监测管理

以物联网传感技术为基础的智慧变电站综合管理系统在应用期间具备监测管理的功能，包括状态监测和告警监测。

（1）状态监测。系统操作人员能够在状态监测模块内全面了解一次设备信息、二次设备信息以及辅助设备信息等，分析各类设备的ID信息情况、设备名称情况、型号情况、类型情况、节点情况、运行状态情况以及位置情况。与此同时，还能全面了解设备处于正常状态、故障状态、维修状态或是离线状态。

（2）告警监测。整个告警系统分成5级，能够分类型进行告警，呈现告警编号信息、ID信息、名称信息、类型信息、描述信息、级别信息、时间信息、位置信息以及处理状态信息。

1.2 运维管理

系统的运维管理功能主要包括运维档案管理、工单管理、巡检管理以及检修状态管理。

（1）运维档案管理。分类型管理文件，并进行相关文件的上传，用户只需在系统检索栏中输入关键字就可以查找对应文件。

（2）工单管理。操作人员可以利用工单管理功能全面分析工单编号信息、类型信息、报修人信息、保修时间信息、位置信息、保修内容信息、服务商信息以及工单状态信息等，同时还可以按照实际情况填写信息生成新的工单。

（3）巡检管理。操作人员可以在巡检管理功能模块中查看巡检编号信息、计划信息、人员信息、时间信息、状态信息、路线信息以及周期类型信息等，按照工作需求填写新的信息并生成新的巡检计划。此外，还可以进行巡检路线编号信息、名称信息、点位信息的查询，根据路线编号和名称等查询巡检的工作状态。

（4）检修状态管理。在系统的状态检修管理模块中，操作人员可以查看变电站设备的检修记录编号信息、设备编号与名称信息、维护单元信息、检修工作人员信息、检修工作时间信息以及检修结果。与此同时，还能查看检修计划中的设备信息、检修周期以及人员信息等，并填写新的信息生成新的检修计划[1]。

1.3 统计分析

操作人员可以在系统内全面了解报修工单数量情况、故障设备数量情况、设备告警数量情况、告警处理的数量情况、图纸资料数量情况以及相关的同比与对比情况等，从多个维度进行检修与告警方面的统计分析。

1.4 工程管理

1.4.1 作业管理

变电站工程管理过程中，可以采用基于物联网传感技术的智慧变电站综合管理系统进行施工管理，在系统中查看施工编号信息、名称信息、时间信息、负责人信息、位置信息以及内容信息等，添加新的信息形成新建施工项目。同时还能进行违规监督，在系统中查看违规事件的编号信息、名称信息、违规时间和人员情况、描述的内容以及位置情况等，输入新的信息生成新的违规事件文件。

1.4.2 人员和物资

在人员管理过程中可以通过系统了解施工人员编号、姓名以及资质等信息，输入新的信息生成新的人员文件。在物资管理的过程中，通过系统功能模块了解物资仓库与耗材的ID、名称、位置、负责人以及数量等信息。同时还可以进行物资申领和物资采购方面的管理，明确申领单号、采购单号、人员以及时间等信息，便于针对性开展工程物资采购管理工作。

1.5 系统管理

（1）用户角色管理。点击“添加”按钮以后，可以输入相关的信息增加系统用户，还可以结合用户类型查询用户的账号、所在部门、工作角色、工作状态以及联系方式等信息，对不同的角色进行管理。

（2）权限管理。分级设置用户的权限，只有拥有相应权限的用户才能执行相关操作，没有权限的用户不能进行相应的系统操作。

（3）部门管理。在选择某个部门后可以设置子部门、一级部门，还可以批量增加或删除多个一级部门、子部门。

（4）设备管理。在点击“添加”按钮后输入新增加机械设备相关的信息，包括设备的种类、设备ID、名称、类型、型号、节点以及位置信息等，从而实现对设备的有效管理。

（5）场景联动。查询场景联动类型等信息，查看联动运行的具体状态，合理设置场景联动触发的条件，批量进行操作[2]。

2 基于物联网传感技术的智慧变电站综合管理系统深入应用

2.1 制定系统应用方案

结合变电站各类业务需求，利用系统进行电网工程智慧工地管理、各类电力机械设备健康状态预测分析与状态管理、电力设备故障管理、智能化决策管理以及全景可视化的运维管理等，解决目前变电站建设、运行维修、改建或扩建项目管理、人员管理以及故障监测等方面的问题，切实达到智慧化运维和建设的目的[3]。

首先，构建基于物联网全息感知与三维数据技术的应用方案，如图1所示。通过该方案的制定能够确保变电站领域中人员、事项、设备的智慧化管控，有效解决当前变电站基建监管工作能力不足、质量管控工作难度高等问题，最大程度上提高变电站现场监管的效率和水平。

图1 基于物联网全息感知与三维技术的应用方案

其次，制定感知层数据信息全方位接入方案。构建故障预测与健康管理（Prognostics and Health Management，PHM）系统和状态管理系统的逻辑架构，采用先进的大数据分析技术对变电站中一次设备、二次设备以及辅助设备的健康状态进行全方位管理，针对性地开展运维工作。采用先进的大数据技术自主学习方式开发全流程智能化决策平台，将其应用到变电站工作的智能化决策中，工作人员能够利用此平台做出合理的决策，预防出现决策方面的问题[4]。

再次，制定设备故障标准化处理方案，如图2所示。在系统中创建设备故障记录模块，全面记录各类设备的故障信息，采用故障树技术建立模型进行故障分析研究，提出设备检修工作的计划应用方案，确保能够有效应对和解决设备故障问题。

图2 设备故障标准化处理方案

最后，制定基于物联传感技术的变电站全景可视化运行维护方案。在整个方案实施的过程中，全面整合变电站的高清视频系统、红外测温系统，采用物联网技术、人工智能技术、边缘计算技术以及图像识别技术等对变电站进行全景实时性、动态可视化监视，为智能化识别、巡检等提供支持，提高变电站运维管理的可靠性。

2.2 完善系统的整体架构

2.2.1 基础设施层次

（1）标识和识别设施。标识设施主要用来展示各种资源的相关信息，涉及二维码、无线射频标签等。同时还有相应的识别设备，例如读卡器设施、指纹识别仪等[5]。

（2）门禁和考勤设施。此类设施主要安装在现场出入口的位置，用来进行人员考勤和车辆的管理。对于不能设置考勤设施的出入口，则需要采用其他措施进行管理。

（3）定位设施。采用卫星定位技术、光学定位技术等进行各种资源和人员的定位处理，在不同场景内按照具体情况选择定位设施。

（4）视频监控设施。按照设施类型可以将其划分成固定型、便携型、单兵型，结合应用场景的具体情况，针对性选择使用相关的视频监控基础设施。

（5）工程测量设施。变电站工程项目建设过程中采用工程测量设施进行测距处理、测高处理、测角处理，能够在高危环境下完成测量任务，在变电站工程质量控制方面也具有一定的作用。

（6）高危监测设施。高危监测设施主要用来对变电站项目中的高危工程进行监测，例如监测深基坑项目、高大支模项目、塔吊操作以及升降机操作等。

2.2.2 工地感知层次

采用先进的视频监控基础设施，借助监控画面等内容直观感知工地现场状况。采用先进的标识基础设施，为变电站工程项目中的人力资源、车辆、机械设备等设置数字标签，有效进行各类资源的感知和识别，记录重要关口进入和出行的情况，实现实时性位置的跟踪。通过现代化高危监测基础设施，对变电站项目建设中的高危环节进行动态化感知和分析，降低风险问题发生的概率[6]。

2.2.3 远程监控层次

利用物联网传感技术完善智慧变电站综合管理系统中的远程监控功能，将远程监控的摄像头等设备安装在变电站工程项目的现场区域，远程监控主机则安装在监管部门。监管人员可以实时查看工程视频，及时了解现场情况和工程项目进度，从而有效完成管理工作。

3 结 论

综上所述，基于物联网传感技术的智慧变电站综合管理系统具有监测管理、运维管理统计分析、工程管理以及系统管理等功能。通过制定较为完善的应用方案，建立健全系统的整体架构，优化基础设施层次、工地感知层次、现场管理层次以及远程监控层次，从而有效提升系统的应用效果。