物联网技术架构下的智能变电站在线监测系统研究
来源:用户上传
作者:
摘 要：伴随中我国经济的发展以及现代科学技术的创新，我国电力行业在智能化、自动化等方面获得了极大的改善，值得一提的是，物联网技术架构下的智能变电站在线监测系统在涵盖率较为广泛、使用率逐渐提升的大环境下，智能变电站在线监测系统、电能远程的读取、客户服务等电力单位日常工作形成影响。所以，对物联网技术架构下的智能变电站在线监测系统进行分析和研究，并有针对性的提出解决的对策和建议，对保障电能计量数据的精确可靠有着重要的意义。
关键词：物联网技术;智能变电站;监测系统;研究
变电站作为整个供电系统的关键环节有着不可替代的重要性，它负责改变电能的大小还包括重新更改电力的分配情况，对整个供电系统的效率、安全和稳定起着一定程度的影响。在现阶段，变电站在检测、稳定运行、安全管理等方面还存在着不足，在管理的方式上以及设施故障和检测的智能化程度与智能电网对智能变电站的要求还存有一定的差距。例如;工作人员还在使用较为传统的手工记录数据的方式，这样的方式容易出错并不利于数据的共享和保存，在设施的编程、数据的格式上没有较为统一的要求，形成了数据孤岛，对数据的共享形成了制约。
一、物联网技术
物联网是最新的信息网络技术的集成综合应用，他作为一种新兴技术，对于促进经济增长帮助产业结构转型升级以及提升社会公共服务平等方面都有着极大的帮助。
第一，智能传感器技术。传感技术是基于信息识别和信息转换的检测手段。它可以进一步完善和分类收集的数据，并以更易于理解的形式输出数据。它的技能的优势在于，与它的敏感性相比，这种感觉技能是智能的，后者以类人的感觉器官的敏感性命名，可以将外部信息直接转换为感觉意识的传递效果。传感器在传感器网络中具有两种功能：一种是数据的处理和收集;另一种是数据处理。所以传感器的使用不仅可以满足现代社会对网络信息传输的巨大需求，而且还可以满足重传过程中的信息处理需求，即可以在接收到信息时将信息转换为所需要的形式，这是其他信息传感系统中所缺乏的。
第二，通信技术。实现人与机器之间的无障碍通信和信息传播是通信技术技能最大的突破，它利用排列组合的方式在人与机器的任意组合中实现信息的平稳传输。通信技术产品主要由三部分组成：行业应用中心：行业应用的最终目标和信息传输的最终目的地;无线终端：传输中的无线信息通信设备;传输通道：无线传输媒体。随着技术的不断发展，通信技术将不可避免地应用于各个行业，因为该技术克服了人机间的信息交换障碍。一些较早应用此技能的行业需要与时俱进，也加入更为智能的人机交流技术，这肯定会更加彻底地改变人之间的通信方式，也是技术发展的必然结果。
二、物联网架构设计
RFID数据中心资产实时监控系统采用可跨平台部署的Java平台技术体系实现，通过统一把控每个地点设施的相关数据并统一由中心机一起监控。监控主机除了收集RFID采集数据外，还要求收集有关管理用户、权限、设备等信息，并设置相应的报警策略。整个监控环节中，采用基于IP的数据传输方案，系统设计为纯B/S结构，以方便部署和使用。
机房与库房在同一操作平台上监控，实现线上线下的无缝衔接;
系统由RFID资产监控单元、计算机、服务器、RFID中间件（数据采集服务器）和系统软件组成。图1是系统的整体架构：
三、基于物联网技术的变电站在线监测架构体系
系统分为RFID电子标签、RFID识别系统、数据采集服务器和中心监控软件四部分。电子标签作为资产信息的唯一载体，通过安装在库房门口的RFID识别系统来识别资产设备信息，采据采集服务（中间件）对识读的RFID标签信息进行数据优化筛选，并上传至中心监控平台。反之，数据采集服务器接收监控平台传来的命令，可控制RFID识别系统的工作状态及IO输出状态。
总体架构使用四层架构，该架构将用户界面性能，现场设备监视，数据访问和业务逻辑处理完全分开。整个体系结构非常灵活，使系统具有很好的可扩展性和分布式性。
（一）感知层
物联网智能感知层主要使用超声传感器，RFID电子标签、温湿度传感器等设施监测变压器、电容器等电力设施以及控制电力监控点周边的外围环境条件，地理信息，自我属性运转情况等，以便为电站、监控部门和该站点的应用层提供需要的信息。
（二）设备层
设备层具有改善通信接口的异构性的能力。变电站设施复杂繁多。根据环境不同，选择有线和无线通信方法之一，例如UART，CAN，ZigBee，LoRa通信接口，但往往会造成异构性，例如，在测量總线的机械振动时，由于绝缘和其他原因，应使用无线通信;在测量变压器参数时，其电磁环境相对复杂，可能会对其造成干扰。应使用有线通讯方式。
（三）数据层
数据层主要是为数据共享而形成的数据服务器。应用程序层，测试机构和供电站可以通过网络访问数据信息。数据整合存储层主要包括三个方面：首先，数据信息进行集成处理，划分数据以及实施必要的格式处理等，以实现准确的标准化，并且还可以主动将数据信息上载到高级应用程序。第二，科学合理地存储数据信息。第三，作为高级应用程序的数据源，检测就足够了，监视背景等在需要数据信息时提供数据请求并获取数据信息，从而达到数据共享的作用。
（四）应用层
应用层主要实现对车站所有设备的资产管理，辅助决策，状态评估，故障诊断和在线监视以及变电站安全管理等高级应用。B/S格式使检测者不仅可以在站的后台进行观察，而且可以直接在供电局，监控主站等远程终端上进行远程监控。
四、物联网技术在变电站在线监测中的应用
（一）变电站设备状态检测
在现阶段，电力设施的维护和检查一般采用定期测试和维护的方法，可以最大程度地改善和解决设施的大多数不足和问题。但是，这种定期的预测试和维护的方法不能直接反映运行设施的详细信息和设施的运行状态，也无法预先预测意外的故障。当前，电力系统的规模越来越大，人们对电力的要求也越来越高。原始的维护方法不再适合将来的需求。为了满足未来的需求，电力设备应从使用先进的物联网技术和故障诊断技术来监视电力设备的在线状态，例如变压器，母线，电容器，避雷器等，并实现设备的突然故障通知，因此以达到及时监控的目的。 （二）变电站检查管理
在现阶段，大多数变电站检查仍使用基于手动记录的检测方法。这种类型的检测主要有三个缺点：首先，信息和数据的手动记录非常容易出错，并且没有照片等。支持材料可以反映设备的详细缺陷信息;其次，查找记录不容易，这妨碍了与相关负责人或其他维护人员及时共享信息;第三，缺乏有效的监督，监督中存在漏洞，这很容易。由于主观或客观原因，缺少检查或未能及时进行检查等问题。
基于此，目前大多数变电站都采用人工检查模式，很难实现从人工检查到无人值守的过渡，因此有必要研究从人工检查到无人值守的转换过程。RFID标签和手持终端部分安装在设备上。相应设备的信息可以通过手持终端实时查看。同时，RFID的通讯距离可以确保检查人员可以到达一定范围进行检查。具体检查管理的实施过程如图3所示。
首先，注册记录，访问检查任务和手持终端设施。其次，依次执行检查任务。在检查过程中，使用手持终端设备执行记录并拍摄照片作为证据。收集的数据将实时上传到检查的背景级别。第三，在检查过程结束时，将手持式设备放回原来的位置并确认检查已结束。在检查过程中，手持终端将提示下一个检查地点和项目，如果在指定路线上错过检查，它将提醒您。
五、结论
变电站作为电力系统的重要组成部分，其稳定的运行和安全管理对电力系统和电网具有重要的影响。根据建议和措施，提出了变电站物联网技术的四层应用架构系统。设备层是为了解决通信接口的异构性问题。数据层作为数据集成的预处理中心，有利于数据共享和提高信息利用率。设备状态监测不仅可以提高电源的可靠性，通过在线监测实时捕获异常信号，可以提前预测电源设备的运行状态，进行状态维护，避免发生故障，还可以通过故障预测来降低成本，避免损失，并且在线数据相对客观，可以大大减少由于窗口期而丢失重要参考信息的可能性。在检查方面，它不仅有助于减少手工记录信息的二次处理工作量，减少人为错误的发生，而且可以增加检查结果的支持材料，这将有助于规范检查管理，避免漏检。
参考文献：
[1]陈德辉，须雷，赵希才.智能变电站自动化与保护核心IEC标准的进展与分析[J/OL].电力系统自动化，1-11.
[2]金曼，李宗，宋大为，卜飞飞.泛在电力物联网背景下全戶内变电站预制光缆电缆优化应用研究[J].科技经济导刊，2019，27（28）：64.
[3]张永伍，房亚囡，王洋，汤小兵.基于射频技术的变电站保护设备信息维护系统设计及实现[J].电子设计工程，2019，27（17）：98-102.
[4]王刚，郭象吉.基于无线物联网的变电站防误系统研究与设计[J].电工技术，2019（16）：77-79.
[5]张彩友，邹晖，冯正伟，焦晨骅，刘晋，刘勋.500kV变电站泛在电力物联网应用技术研究[J].浙江电力，2019，38（08）：17-22.
[6]艾精文，党晓婧，吕启深，梅春华，张渊渊.基于物联网的具有全景功能的全维度设备状态监测系统研究[J].电力系统保护与控制，2019，47（16）：122-128.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15154908.htm
