物联网技术在电力设备管理中的运用探索

2023-12-21贵州电网有限责任公司遵义供电局许书赫王子琪

电力设备管理 2023年21期

贵州电网有限责任公司遵义供电局许书赫王子琪夏坊王楠杜航

1 运用背景及意义

在大规模电力设备管理系统中，多数运行的电力设备分布位置比较分散或是工作的外界环境十分恶劣，常常因为工作时温度升温过快造成设备元器件功能异常或工作环境湿度较大而引起漏电跑电事故，严重影响了整个电力系统中各个设备的安全运行[1]。

而我国当前电力设备管理主要依赖有线网络系统，该方式具有安装布线投资大、系统灵活性不高、自动化控制水平较低等问题。科学技术不断发展，物联网逐渐兴起，其依托于互联网技术，集成传感器技术、计算机通信技术、射频识别技术于一体，可以更好地应用于电力设备管理系统中。无线传感器网络作为全新的信息采集及处理技术，在物联网中发挥着重要的作用，主要工作原理是在目标检测区域安装一定数目的传感器，通过无线通信方式来组成一个强大的信息网络，实现对目标区域内检测对象的数据获取、处理及传输操作等。其无线通信技术目前常见的有蓝牙技术、红外线技术、UWB 及紫蜂通信技术。其中，紫蜂无线通信技术因其能耗损失低、传输速率快、花费成本小等优势，越来越受到认可，对市面上常规无线通信手段进行了对比分析见表1。

表1 无线通信手段对比

为满足人们日益增长的物质文化需求，无线传感器网络也将不断演变发展，我国的物联网技术必将日渐进步，推动我国工业蓬勃发展。

2 物联网技术分析

2.1 物联网体系架构分析

物联网技术的精髓在于将物体智能化，搭建起人与物、物与物间的沟通联系的桥梁，其主要特点是360°全方位感知、数据安全传输及智能计算处理。物联网技术可以广泛应用在电力生产管理的各个环节，确保电力网络系统安全可靠高效地运行。物联网技术将各个电力设备由单独的个体有机凝聚在一起，形成一个整体并实时监测系统各项运行参数以方便工作人员随时掌握设备整体工作状态，总之，物联网可以改善电力设备管理的智能化管控水平，通过对收集的大量数据进行有效分析及计算处理，采取科学的应对手段，实现各个电力系统设备智能化运维管理[2]，其体系架构如图1所示。其中，感知层主要由射频识别标签、导航定位、传感器摄像头等组成；网络层主要由电信网络、专用网、其他网等组成；数据处理层主要由信息处理平台、信息安全平台等组成，应用层涵盖范围比较广，涉及智慧电网、智能家居、智能工业等。

图1 物联网体系架构

2.2 物联网的技术支撑

2.2.1 物联网识别技术

识别技术作为物联网领域中完成物品目视化管理的重要方法，其发展速度十分关键。目前识别技术一般是依赖无线电信号对目标物体实行非接触式的自动识别及管控，现在居民衣食住行生活的各个方面以及工业自动化生产的每个环节都有着物联网识别技术的身影。

2.2.2 红外感应技术

通常来讲，任何物体都是自带温度的，但凡具有温度，必定向外辐射若干红外线，通过采集目标向外辐射的红外线就能够对目标进行识别，避免与目标物体直接接触，同时，该方法对于温度差比较明显的目标对象检测效果比较理想。

2.2.3 全球定位技术

全球定位技术拥有强大功能，能够为大家提供准确的位置、速度和时间信息，该技术一方面能够预防电力设备被盗，另一方面能够监测电力设备的具体故障位置，同时为电力系统提供统一的时间规则，进一步推进电网的智慧运营。

2.2.4 M2M 技术

M2M 技术通常指末端电力设备之间的交融与集中化管控，根本上实现各个设备之间和设备及人之间有效信息的交流，当各个系统之间信息迅速传递时，不仅能够合理优化电网配置，还能增强电力设备工作的可靠性，降低使用维护成本，最终推动电网绿色、高效、健康发展[3]。

3 物联网在电力设备管理中的应用

3.1 电力设备的防盗监控

我国土地辽阔，资源丰富，电力配电网建设已经在我国的大部分区域生根开花，配电网由数量庞大的电力设备组成，且此类电力设备在电网的正常运转发挥着重要作用，但是由于系统需要，该类设备分布较广，露天环境、人迹罕至等地方均可使用。露天环境下工作的电力设备无法避免风吹日晒，因而故障率较高，而偏远地区的电力设备可能会被偷盗，种种问题都会致使电网无法稳定运营，对人们生活及工业生产造成干扰。为了防止此类情况发生，在电力设备管理中引入物联网技术，尤其是针对电力设备的防盗防偷，效果明显。主要是在电力设备附近安装传感器，一方面方便随时采集电力设备的温度、电量等实时工作参数，并将采集到的数据上传至中央处理单元进行处理，为电力设备正常状态的研判提供依据，另一方面，物联网中的全球定位系统能够及时识别电力设备的位置信息，一旦发现设备移动，便立即通知就近地址的工作人员到达现场采取措施，终止偷窃设备行为，尽可能地保证电力设备的完整性。

3.2 固定电力资产的管理

针对电力企业，核算固定设备资产数额的工程十分庞大且繁杂，在固定设备上粘贴射频标签，采用射频标签进行非接触方式读取，通过对电子标签实施扫描来核对固定设备资产的损耗情况，不仅简化了固定设备资产的管控，又在一定程度上节省了人力物力，降低了成本，提高了工作效率。

3.3 电力设备管理主要内容

一是小范围监控单元。一般在合理位置安装一定数量传感器，以便详细掌握电力设备工作环境的具体情况，倘若环境温度或湿度超出正常值，报警可以依靠无线传输技术借助小型监控单元上传到控制中心，立即提醒作业人员开展检修。

对于丢失的电力设备还能够采用追踪器实施跟踪，能够避免电力设备偷窃造成的损失。二是传输网络单元。每个传感器采集到的数据信息需要通过传输网络单元传输到中央控制端，在通信电缆不能安装架设的区域尽可能采取无线网络技术实施传输，以便减少网络安装的投资[4]。三是电力设备管理平台单元。该单元把各种传感器采集的信息开展整合并进行数据分析，实时监测电力设备的各项工作参数的变化，综合提升电力设备的管理质量及工作效率。

3.4 DCS 系统的应用

DCS 又称分散控制系统，作为物联网中常用的技术手段之一，其具有较高的自动化控制水平，是许多电力企业自动化运营的关键组成部分，该系统如图2所示，能够控制火力发电厂锅炉、汽轮机及其他电力设备的智能运行，最终实现电力企业的智能化运营。

图2 DCS 系统

以火电厂发电生产为例进行说明，回路控制单元控制整个电厂生产工艺流程，通过1-N 个设备接口与显示屏、上级管理计算机、打印机进行通信连接，及时监测电厂动态运行数据，实现电厂运营信息综合管理，一旦发生设备故障也会有预警提示，通知检修人员第一时间到达现场进行处理，减少了故障停时，总之，DCS 系统依靠其强大的处理器配置，完善的DCS 监控模块及网络报警功能，时刻关注着各个电力子系统运行数据及实时状态，并配备可靠性较好的电源切换设备。该技术的应用，不仅可以实时监控设备的工作状态是否正常，还可以整体提升电力系统运行的稳定性。

3.5 为科学决议提供技术支撑

以物联网技术为基底搭建的电力设备全生命周期管理，通过有计划地收集各类电力业务基础数据，开展统计并精确分析，为领导层决策提供依据。通过对电力设备的分类、功能和参数等基础信息实施多维度、多方位的调研统计、处理分析、判断预测等，实现多业务融合、多功能互补，更加合理、精准地刻画出电力设备现状及其未来的发展趋势，同时也为电力企业的投资提供数据支撑，为决策层分析未来企业效益提供了数据依据[5]。另外，在电力设备管理过程中将设备全寿命周期资料信息化，既可以全面盘查设备家底，将所有的电力设备全部纳入电网管理；也将电力设备台账及电力业务的项目资料妥善存储，方便后期线上管控流程建设及信息资源统筹利用。

此外，为充分发挥物联网技术在电力设备管理中的作用，一方面，加强工作人员的教育和培训工作，需要派出专业技术人员去发达国家的电力企业进行学习，参考其电力设备管理方式，在熟练掌握物联网技术建设要点基础上，以“提质增效、智能运营”为问题导向，并结合自身电力设备管理的实际工作情况对其进行科学合理的改进设计，逐步完善物联网技术在电力设备管理运行中的模式。另一方面，每月组织各方就近期电力设备管理工作中物联网技术的应用进行总结复盘，找出不足，给出解决方案，并对下一步的物联网技术优化指明发展方向。