智能变电站中物联网技术的应用

摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。我国对可再生能源的分配与利用逐渐重视。世界对智能电网投入巨大的资金进行研究，这是因为智能电网的发展迫在眉睫，利用先进的通讯，信息和控制技术打造出自动化，数字化和互动化的智能电网。物联网能够通过传感器进行传统非联网产品与网络连接，进行数字化，自动化控制和监控。智能变电站要求站内全部信息化，数字化和智能化，可根据自我数据能力完成更高级的控制功能。而物联网是是建立在物与物，人与物之间的网络，它通过一定的功能实现智能化，完成物与物，人物人之间的信息传播。物联网作为智能变电站的信息传播的连接，是智能变电站发展的重要辅助。当然，随着物联网的发展，对智能变电站内高压设备的在线检测和监控有了更高的技术要求。对于智能化，自动化，数据化人们又做出了更多的努力。本文就智能变电站中物联网技术的应用展开探讨。

关键词：智能变电站;物联网技术;辅助系统

引言

目前智能电网建设尚在起步阶段，如何从物联网技术的角度审视智能电网的功能需求搭建智能电网的系统组成结构，尚待进一步深入研究探讨，尤其智能配电站这个环节至关重要。物联网是一个形式多样、涉及社会及生活各个领域的复杂系统。

1智能电网功能需求分析

将物联网技术应用到智能电网之中，可使得整个电力系统的信息化程度有大幅的提升，自动化水平也会得到进一步增强。智能电网是相对传统电网的升级和跨越，目前还没有一个明确的定义，但它代表了电力系统的未来发展方向，强调的是“坚强”和“智能”两个基本内涵。所谓“坚强”，即是网络架构可以对故障进行有效的防御，确保外力造成的损坏切实降低，抵挡自然灾害的能力有大幅的增强。在现代通信技术的支持之下，通过大数据分析智能决策控制，使得电力流、信息流以及业务流等能够真正整合为一体。由此来说，就是家庭、公共以及工厂等方面的电力网络均要纳入到智能电网之中，同时还要能够对电源、用户的接入以及退出有效兼容。

2电力物联网系统的组成

依据物联网的体系结构，电力物联网可分为感知层、网络层和应用层3层。（1）感知层。感知层主要通过部署各种新型微机电系统（MEMS）传感器、嵌入式智能传感器、智能采集设备等实现电力系统相关信息的识别和采集。（2）网络层依托电力信息通信网如电力无线寬带网、无线传感网、光传输网、公共通信网络等，实现感知层和应用层之间的电力信息传输。（3）应用层主要采用智能计算、模式识别等技术对感知层所感知的数据信息进行综合分析和处理，实现智能化决策、控制和服务。依据美国能源部关于智能电网架构设计方案，智能电网主要由输电自动化、系统协同与态势评估、系统运行调度、配电自动化、可再生能源接入、能源效率、分布式发电与储能、需求参与信号和方案，以及智能家电9大部分组成。图1给出了一个从电力产生一直到被传送到终端用户的过程。首先，由发电厂（包括煤电、水电、核能、太阳能、地热及风能等）将电力生产出来。为了减少远距离传输所产生的线路损耗，一般是生产和传输高压电（110kV～400kV）。然后通过分发网络传送给终端用户。分发网络的特性在于其是层级结构的电网，高压线与（初级）变电站相连并将电压由高压降低至中压，中压进一步通过二次变电站降至低压。一般通过一次变电站通常减少40kV～60kV，线电压慢慢降低直到达到用户变压器的要求，或通过二次变电站达到380/220V。在变电站经过一连串的变压后，将电流从电力源头传输至每个最终用户，并在终端用户处利用智能电表监测电力的使用情况，或完成其他功能。例如，在控制中心通过数据分析工具、智能决策系统实现资源优化配置。显然，智能电网是一个庞大复杂的物联网综合应用系统。从电力物联网的组成来讲，有多种智能电网网络架构方案，可以实现对发电、输电、变电、配电、用电、调度等各个环节的智能化。目前，电力物联网可以设计实现的典型系统为：①在电力生产环节，建立风光储联合发电厂微气象监测系统，保证水电站安全运行的大坝监测系统、发电机组状态监测系统、火力发电站的烟气排放监测系统等。②在输配电环节，建立输电线路在线动态监测系统，杆塔安全防护系统，高压电气设备温度在线监测系统，智能变电站综合自动化系统，包括二次变电站的监控和变电站状态检修、智能巡检系统等。③在用电侧，建立智能用电服务系统包括智能计量、智能用电小区服务系统、电动汽车智能充放电服务网络、用电信息采集以及电力资源管理系统等。然后，再将这些智能化系统综合集成，即可实现智能电网的基本功能。

3变电站智能辅助控制系统研究现状

自2009年8月，国家电网公司确定了第一批智能变电站建设试点工程以来，我国已完成了多个智能变电站的新建及改造工程，并计划在“十二五”期间新建5100座智能变电站。2011年，国家电网公司印发的文件指出智能变电站中宜配置一套智能辅助控制系统，实现图像监控、火灾报警、消防、照明、采暖通风、环境监测等系统的智能联动控制，简化系统配置。因此，目前针对智能变电站建设及改造工程中，将开发变电站智能辅助控制系统作为一个必不可少的组成部分。目前，已建的传统变电站及部分智能变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、消防、排水、采暖通风等辅助生产系统都是独立设置的，距离智能变电站的智能化要求还有较大差距。在设备巡视方面，电力设备的巡视仍以人工巡视为主，巡视的质量人为因素较大，由于人员的素质不同造成巡视质量参差不齐。人员需对巡视的数据进行分析才能确定处理办法，而现场运行人员通常又不具备这样的能力。在现场检修方面，维护工作中的停电、供电等操作依然由人来判断所要操作的间隔是否正确，由于设备都是基本相同，容易造成误操作现象的发生，没有好的手段进行可靠的防范。当前，部分新建的智能变电站则根据国家电网印发的文件，配置了相应的变电站智能辅助控制系统。在该系统中，利用物联网技术、现代通信技术等实现对变电站的智能监测、辅助控制等功能，提高变电站的智能化水平，减少人力的需求。由于变电站智能辅助控制系统的建设还处于试点阶段，国家电网出台的相关指导文件很大程度上还比较宏观，对于一些具体的细节通常会缺乏统一的标准，需要经过不断总结分析才能从中获取有用的经验，进而提升系统的水平。

4物联网在智能电网中应用的案例

（1）智能变电站的维修检测。变电站中使用物联网可以进行定期的检测，对出现问题的设备及时做出警报和及时维修，这样就减少了在排查时所浪费时间对设备的伤害。变电站的维修可以增长设备的使用寿命和提高设备的使用效率，也减少因为设备维修而对生活带来的不必要麻烦。（2）线路动态评分。线路在使用过程中会出现电路的老化，若及时使用物联网对设备进行排查。在恶劣天气时可以控制电路的输出，防止恶劣天气对对电线伤害。

结语

在进行智能电网建设之时，将物联网技术予以有效应用，可使得通信基础设施以及电力系统设施等方面的资源得到整合，提升电力系统运行的实效性，并确保其信息化水平达到新的高度，使得电力系统的基础设施得到充分利用，达成变电站智能管理的目标。

参考文献

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