关键词：输配电设备；泛在电力物联网；建设思路；发展趋势
引言
现在，世界已经进入了基于数据的信息互连时代。谁能更快，更有效地获取各种信息和数据，谁就能迅速挖掘出映射行为和数据的模态关系，从而制定适当的操作策略。随着大量新能源的获取，电网的形状已经从传统的交流电网变为直流混合电网。对大量电力电子设备的使用增加了电网的复杂性，并且诸如光伏和风能之类的新能源的波动性也逐渐增加。电网的不确定性和不可控性对电力设备的状态提出了更高的要求。同时，近年来中国极端天气频繁发生，环境对电力设备的影响越来越明显。通过先进的设备传感技术，通信技术和数据分析技术，实现输配电网设备业务由数字化向数字化的转型，是电网企业转型发展的重要手段。
1 输配电设备物联网建设总体架构
根据国家电网公司《泛在电力物联网建设大纲》的原则，输配电设备泛在电力物联网建设可分为应用层、平台层、网络层和感知层4个层次。应用层通过对输配电设备相关各个维度数据的高度融合实现对电网公司对内、对外业务的支撑。平台层是输变电设备物联网管理应用平台，具备超大规模物联统一管理和高效处理能力。网络层用于实现感知层与平台层间广域范围内的数据传输。感知层由不同的物联网传感器、边缘计算设备和本地通信网络组成，用于实现设备状态、环节、电网等信息的采集、汇聚和数据的就地处理。
2 输配电设备物联网差异化建设方案
2.1输电线路物联网建设方案
输电线路物联网架构采用天地协同的方式实现。空中采用合成孔径雷达(SAR)遥感卫星实现对输电线路山火、通道异物、杆塔倾斜等较大缺陷的广域高效监测；地面以输电线路导线上监测装置作为边缘计算设备，附近杆塔上的倾斜、微气象、雷击闪络等装置通过LoRa等微功率无线通信方式将数据汇集到边缘计算设备，边缘计算设备再通过北斗三代短消息通信网络实现海量小数据的回传，以解决山区输电线路信号盲区的问题。
2.2变电站物联网建设方案
感知层由站域级边缘计算单元、站域级集成感知阵列、设备级感知网络和设备级感知传感器组成。站域级边缘计算设备负责变电站环境、状态、行为、电气参量的全面融合，实现设备本体及运行环境的深度感知、风险预警，主动触发多参量和多设备间的联合分析并推送预警信息。站域级集成感知阵列主要集成红外、视频、局放、声音、气味等传感功能，实现对变电站设备的非接触式测量，阵列中各单元通过以太网络或全球定位系统(GPS)实现分布式同步采样，从而实现对异常设备所在区域的初步定位。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3 输配电设备泛在电力物联网建设的应用模式
电力设备运行数据是行业相关各方信息的集中体现，围绕着电力运行数据可衍生出多种应用模式，尤其是电网对外部企业的应用模式，详细如下：（1）设备供应商关系。电网公司的缺陷/故障相关的运行数据是设备质量重要的信息反馈，设备制造厂家可向电网公司购买自身或同类产品的运行数据以实现自身产品质量的提升、商业竞争等应用。同时上述产品的运行情况、供应商履约情况是评价设备供应商能力的重要依据。（2）行业分析。每年电网企业的场站设计规模、设备招投标规模，以及不同地域的工商业用电特性都集中反映了电力行业或某特定区域的经济形式，针对上述数据脱敏后形成的行业分析报告可供政府、投资机构和设备制造企业来调整其生产经营行为，以便更加准确地判断行业形势。（3）科研院所及创业者关系。由于电力设备多场作用的复杂工况导致其故障机理复杂，单纯的理论模型现场应用效果欠佳，泛在电力物联网建设后，电网企业可提供设备全面的感知数据，故障案例库将更加丰富，如何根据电网企业的故障/缺陷案例开发出基于模型+数据驱动的故障诊断算法模型，将会是科研院所和电网企业共同承担的主要工作。
从商业模式上看，泛在电力物联网建设已经将感知设备和高级应用解耦，业内企业不需要同时具备硬件和软件能力，尤其是初创公司，完全可以根据个人的专业知识，利用物联网云后台提供的数据开发出实用的故障诊断算法模块，并通过APP的应用获取相应的回报。电网企业数据云平台的建设必将带动数以万计的APP开发公司专注电网数据的应用，从而带动整个生态的发展。
4 输配电设备泛在物联网建设的技术发展趋势
（1）取能技术。供电问题是制约设备状态感知技术大规模推广的重要因素，如何利用电力设备周围的磁场、电场、振动、温差等环境获取能量为监测设备供电是电力泛在物联网感知层研究的主要内容。由于从环境获取的能量较少，取能技术通常要和传感、通信等进行一体化设计以实现最低的功耗要求，因此集成取能、采集、通信的系统级芯片(SoC)系统将会是低功耗感知的发展方向。（2）定制化芯片技术。按照国家电网公司规划，3年内要实现20亿个设备的互联，会用到数以亿级的芯片和传感器，通过芯片化降低固定场景采集系统的低成本并提高其可靠性是降低泛在电力物联网建设投资的有效手段，在巨大的市场驱动下，大量的电力专用芯片将面市。在传感器层面可基于MEMS技术、SoC等开发电力专用的温度、超声等传感芯片，在系统层面可开发类似麒麟980序列的深度学习芯片，以实现不同需求的边缘计算，在通信层面可开发专用的通信安全加密芯片、信息模型芯片等。
5 结束语
综上所述，通过建设无处不在的电力物联网，实现万物互联，降低数据采集的边际成本，进一步开发数据价值，形成完整的能源生态系统，是电力转型升级的有效手段。新形势下的电网企业。而且，数据的应用将是不断更新的过程。在深入了解电力行业数据特征的基础上，挖掘电力数据的价值将成为万物互联时代技术和产业创新的主要战场。
参考文献：
[1]腾云,陈双,邓洁清,等.智能巡检机器人系统在苏通GIL综合管廊工程中的应用[J].高电压技术,2019,45(2)：393-401
[2]胡芬,高小明.面向测绘应用的遥感小卫星发展趋势分析[J].测绘科学,2019,44(1)：132-138,150
[3]李德仁.论军民深度融合的通导遥一体化空天信息实时智能服务系统[J].军民两用技术与产品,2018(15)：14-17
论文作者:高志,
论文发表刊物:《中国电业》2019年第21期
论文发表时间:2020/4/15
标签：设备论文; 电网论文; 数据论文; 电力论文; 芯片论文; 技术论文; 输配电论文; 《中国电业》2019年第21期论文;