物联网技术在智能变电站中的应用

侯昌平，朱杰媛，王全新

（南京国电南自软件工程有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

如今，物联网技术是信息化时代发展过程中不可缺少的推动条件，其主要作用就是利用互联网技术将机械设备联系在一起，对设备所发出的信息进行智能化掌控。从目前实际应用情况来看，优化联网技术在国际范围内得到了重点关注，并处于不断探索发展状态。随着我国社会经济的快速发展，电力资源需求也变得越来越大，而将物联网技术应用在电力系统当中，可以明显提高电力应用效率。将物联网技术和智能电网相结合具有十分重要的现实意义，也是提高电力系统管理水平的关键措施。

1 物联网技术与智能变电站概述

1.1 智能变电站的实际功能需求

在新时代发展背景下，电网智能化成为工业建设的重要发展趋势。和传统电网生产环节相比，智能化电网包含着十分重要的两个内涵，分别是智能与坚强。

智能意味着智能化电力系统具有较强的决策作用，可以有效推动电力系统稳定运行[1]。同时，物联网技术和现代通信技术也可以在智能物联网系统中实现高效融合，从而完成大数据的采集与整理，该功能在大数据智能决策领域中的作用十分关键。此外，通过将物联网技术应用在智能变电站运行中，可以全面提高变电站的设备感知能力、计算能力以及执行能力，全面覆盖从生产到运输的各个环节，对于提升集成化技术水平和行业建设水平具有十分重要的推动作用。

而坚强则是智能电力系统的基本内涵之一，意味着智能电网的稳定性和可靠性非常强。在应用新型电网的基础上，可以通过互联网技术对电力设备展开全面监控。当设备出现故障问题时，能够将数据第一时间上传到系统中，为变电站设备后续维修工作提供充足保障[2]。在故障发生前，智能化电网还可以提前预测，利用数据分析技术和人工监控措施来有效监测变电站设备运行情况。

1.2 物联网技术在智能变电站中的应用现状

从电网系统整体发展角度来看，变电站的作用十分重要，是电力生产、运输过程中的关键环节，在保障电力资源需求方面发挥着十分重要的作用。同时，智能变电站的集约化和信息化特点十分突出，对设备使用要求非常高，设备构成也具有一定的先进性。我国物联网技术的发展存在局限性，尤其是智能变电站领域中的物联网技术，建设水平有待提高。在智能开关和设备监测等领域中，物联网技术也具备很大的发展空间[3]。例如，在变电站辅助系统当中，物联网技术还无法全面实现智能化和自动化处理，很多图像监视系统和辅助处理系统依然需要依靠大量的人工操作。而且在各项生产流程中，物联网技术也没有得到深入应用，应用效果很不理想，生产效率始终无法得到大幅提高。

除此之外，部分变电站设备无法对接物联网。智能变电站的生产工作十分复杂，需要相关部门的协调和配合才能够完成。如果在实际运行环节出现了对接不良的问题，那么变电设备运行过程中管理冲突、不兼容等问题也会相继出现，工作人员无法全面了解变电站设备的具体使用方式[4]。

2 物联网技术在智能变电站中的具体应用

2.1 智能变电站运行管理

智能变电站在具体运行过程中具有信息化、互动化与自动化特点。智能变电站所运行的设备具有集成、环保、低碳与先进等优势，能够将全站信息共享标准化作为基本要求，自动完成信息采集和监测等一系列基础功能。传统变电站所配备的火灾报警、安全警卫以及采暖通风等辅助生产系统都是各自独立且不具备对话功能的小型自动化设备，很容易出现信息孤岛问题，无法满足智能运行管理的需求。而利用物联网技术可以在智能变电站传感监测平台上构建完善的监测辅助系统，从而实现火灾报警、主变消防、智能认证以及图像监视，进而实现智能变电站的全过程智能化管理[5]。

2.2 智能巡检监督子系统

智能巡检监督子系统一般都是由SRFID卡和手持智能终端组成，SRFID卡通常都会绑定巡检设备上，同时也是内置唯一编码的身份识别器件，拥有感知外界环境温度、湿度和振动等能力。SRFID卡的读写功能较强，能够记录生产商、出厂日期以及检修周期等信息数据。通常情况下，SRFID卡都会与巡检区域相匹配，读卡后可以自动显示出这一区域的相关巡检内容[6]。而智能终端则代表着巡检工作人员可以在识读SRFID卡的基础上对此区域进行确认并结合预存的中文提示来输入设备运行状态数据，是一种专业手持式便携设备，可以自动采集变电站设备的运行环境参数，从而显示出设备编号、维保计划等信息内容。作业人员利用手持智能终端设备可以按照采集器所提示的巡视路线来进入设备区域巡视，在到达某一区域后，先将智能终端和设备中的SRFID卡相匹配。在信息采集器显示匹配成功后，就会显示出这一设备的具体巡视内容，之后由相关巡检人员负责填写。此外，在智能巡检验证的基础上，还可以提高巡检监督与管理工作效率，确保巡检人员能够按时到达现场巡检，为后续巡检数据管理提供了可靠技术支持。智能巡检监督流程如图1所示。

图1 智能巡检监督流程

2.3 图像监视与安全警卫子系统

此系统采用了集多种探测原理于一体的方法来完成智能识别和协同工作，对变电站围界能够实现全天候动态智能感知，具有很强的智能性和适应性[7]。图像监视系统集成平台如图2所示。

图2 图像监视系统集成平台

前端探测分系统主要由视频和砖墙控制器组成。联动控制分系统中，一部分依靠集成平台软件来实现控制，另一部分则依靠I/O量控制器来实现控制。通常情况下，图像监视子系统主要由智能视频处理系统、云台视频系统等部分组成[8]。在入侵行为触发警报后，系统就会在第一时间与智能视频分系统展开联动，视频图像会自动弹出在监控器的最顶层，从而确保入侵行为能够及时被发现。值班人员可以通过麦克风向智能变电站设备现场发出警告，整个警报流程如图3所示。

图3 系统警报流程

2.4 数据管理系统设计

考虑并发性和数据增长性，采用了3层存储架构，分别是Redis缓存、MySQL结构化存储以及ElasticSearch分布式存储。Redis缓存主要应用在用户登录、会话信息等方面，可以有效保证物联网相关技术应用的统一性和不间断性。而MySQL结构化则考虑到配电站数据的可持续增长性。单个变电站如果30 s采集一次数据，那么每日就会产生近2 900条数据，随着用户的不断增长，当数据突破百万条之后，MySQL的存储性能就无法满足日常数据存储要求。此外，ElasticSearch应用文档形式存储数据，便于配电站检测数据的更新变换，系统扩展性也会变得更高[9]。

3 物联网技术应用于智能变电站的优化分析

在新时代电力生产中，物联网技术作为一种前沿技术，在理论方面可以将物理系统和人类社会活动有机整合在一起，提高设备监控程度和精确度[10]。电力行业相关企业要充分发挥互联网技术的优势，构建完善的传感检测设备系统，从而提高生产能力。在此基础上，还可以针对变电站各生产环节的设备完成联网建设，优化智能监控系统和辅助控制系统，基于生产操作、设备监测以及数据分析等内容形成智能化体系。除此之外，电力部门还要结合实际情况高效建设电力项目。例如在智能判断、智能监测以及智能管理等方面展开部署，从而确保能够在短时间内发现影响变电站设备正常运行的不利因素。对智能变电站的基本运行状态进行转变，减少监测环节的人工投入，从而提高电力企业整体经济效益。

4 结 论

综上所述，物联网技术将人类社会和物力系统高度结合在了一起，通过自动且实时的设备识别、定位、追踪来完成设备实时管理和控制。而将物联网技术应用在智能变电站中，可以有效促进其快速发展，对于新时代社会能源安全防护和能源合理配置都起到了十分重要的作用，提高了整体经济效益和社会效益。