摘要：随着变电站的迅速发展，已经逐渐呈现出了数字化的发展趋势，相较于传统变电站，数字化变电站使用先进的设备、技术能够大大提高变电站的运行效率，满足现代化的电力需求，但仍有一些缺陷存在于数字化变电站的运行中，需要对其开展有效的维护，基于此，本文研究了物联网技术在数字化变电站的运行，希望能够为数字变电站实际运行提供相应的参考。
关键词：数字变电站；物联网监控技术；运行
引言
国家电网公司提出以建设超高压为骨干，各级电网协调发展，通过智能化手段，以高效、安全、可靠供电为目标，数字化、信息化、互动化、自动化为特征，实现自主创新、国际领先的统一坚强智能电网概念。智能变电站作为智能输配电环节是统一智能电网的重要基础和支撑。为保证输变电系统的可靠性，人们越来越重视电力设备运行状态在线监测与故障诊断。在输变电过程中存在很多一次、二次高压设备，如：刀闸开关、断路器、电缆、总线等，从长远来看，各种原因可能会导致异常而发生设备事故，影响电力系统的安全稳定运行，因此在线监测具有非常重要的意义。利用物联网技术，感知外界，构建传感网监控网络，通过网关把传感网接入以太网，实现全方位的采集和监控影响变电站运行的因素。
1、物联网技术
物联网是基于计算机、互联网基础建立是，利用先进的通信技术、传感技术等实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，将现实世界和网络空间进行连接的一种网络。从信息的采集到应用，将物联网应用架构分为智能感知层、网络传输层和高级应用层。但将物联网技术应用到数字变电站监测中还需解决一些关键问题。
1.1智能传感器技术
智能传感器作为物联网架构体系的底层，起着物体识别与状态感知的作用。鉴于智能变电站中的电磁环境比较复杂、测量对象和参数种类多、测量精度要求高等问题，传感器需要具有以下特点：
（1）抗干扰能力强，抵抗电磁干扰；
（2）集成化、小型化，集多功能于一体，减小体积；
（3）低功耗，解决无线传感器的电池寿命问题。
1.2标识与编码技术
现有电力行业中的条形码类标识容易损坏，且在编码上还存在差异，不利于电力设备的管理、信息共享。目前设备标识中使用较多的是条形码，但存在一定缺陷，尤其是处在恶劣环境中的电力设备，标识比较容易损坏，给仪器的识别带来困难。这两个问题分别用以下方法解决：
（1）标识。使用RFID（射频识别）技术不仅可以解决上述问题，还可以借用RFID的通信距离进行大致定位，实现巡检的管理等。
（2）编码。借用现有的智能变电站的架构划分，按照变电站（1～6位）->间隔（7～9位）->电压等级（10位）->设备（11～13位）的标准编号，对其中一些安防等设备可以归到一个间隔进行编号。
1.3通信技术
数字变电站所需通信终端的数量多，数据传输量大，所处环境复杂，因此需要通信设备具有低功耗，无线设备自组网，汇集节点可以适应IEC61850等变电站通信标准，兼容现有通信接口等。
1.4电源技术
电源的可靠、长期运行是物联网各部分长期、可靠工作的重要保障。电源技术可以从下面几点进行考虑：
（1）电能的来源主要有光伏、蓄电池、风能、热电偶发电等方式；
（2）高效的拓扑结构，在纹波要求不高的数字电路部分可以采用开关电源的拓扑结构，在对纹波较敏感的模拟电路部分宜采用开关电源+LDO的拓扑结构；
（3）电源应具有自我诊断、修复或者告警功能。
2、数字化变电站的概述
数字变电站的基本结构分为三层，即站过程层、间隔层和站控层。这些结构层中的智能电气设备实现了变电站信息共享等操作，也提高了在数字变电站的通信速率，这种信息共享的优势在于节省了经济成本，社会资源。其中站控层主要设备有监控主站、信息子站等，使用高速网络汇总实时数据信息并存入相关数据库，然后提供于过程层、间隔层准确的执行信息。间隔层的主要设备是计量装置、测量装置、保护装置等，其功能主要是保护控制一次设备、间隔层内的闭锁和操作。过程层中的设备主要包括智能一次设备、电子变压器，这些设备的主要任务是发送控制指令、收集模拟量、收集开关量等。这些数字变电站中是设备为提高其运行效率起着非常重要的作用，为了保证各结构层的高效运行，需要制定相应的运行维护方法，提高数字变电站的运行质量。
3、物联网技术在数字变电站在线监测中的应用
基于物联网技术的变电站在线监测系统如图所示。关键部分组需要具有以下功能：
（1）应用后台：应用软件架构采用B/S模式，可在远端通过浏览器直接访问应用并获取结果。
（2）数据服务中心：实现对数据的持久化存储；具有服务器的功能，后台或者远端可以使用HTTP协议与其直接建立连接和通信；能够对数据进行整合处理，响应并返回远端请求的数据。
（3）IED装置：实现异构通信网络的接口统一；对感知层上传的数据进行处理，正常数据直接上传到数据服务中心，异常数据向应用后台上传。
3.1数字变电站设备状态检测
现阶段，电力设备维护往往是使用常规试验测试和维护方法，在一定程度上可以解决一些设备中的缺陷，但定期测试和维护方法无法反映各种设备运行状态，事先无法预测的突发性故障。目前，电力系统规模越来越大，人们对电力的需求越来越高，以往的检修方法无法适应日后的需求。为了满足未来的需要，电力设备应该从“强制修复”转变为“应修必修”。要实现这种转变必须要借助于先进的物联网技术在线监测的变压器、母线、避雷器、电容器等电力设备状态，实现设备突发故障预测，达到“应修必修”的目的。
3.2变电站巡检管理
现阶段，大部分数字变电站的检测主要仍是采用基于手动记录的检测方式，该种方式主要有下面几点缺点：
（1）手动记录容易出错，没有照片等可以反映设备的详细信息佐证材料；
（2）记录的信息不易查找，妨碍及时与相关负责人或其他维修人员共享信息；
（3）缺乏有效的监督，监管存在漏洞，容易发生由主观或客观原因造成的漏检或是不能按时进行检查。
由于大部分的数字变电站仍在使用手动检查模式，很难从手动检查过渡到无人巡检，所以需要仔细研究手动到无人检查过程的过渡。在设备上配有RFID标签和手持终端部件。可以通过手持终端进行查
看相应设备的信息，利用RFID的通信距离可以确保检查人员在一定范围的检查。具体检查管理的实施过程：首先先进行登记，接收巡检任务和手持终端；然后进行检查业务，巡检过程使用手持终端来记录照片等，记录将立即上传于检查管理后台；最后检查完成，归还手持终端，确认检查完成。在巡检过程中，手持终端将提示下一个检查站点和项目，如果在指定路线上有漏检，就会发出警报。
4、结束语
作为电力系统的重要节点，变电站的安全可靠运行对电力发展具有重要意义。上文针对变电站在检测、设备运行领域存在的问题，提出了物联网技术在数字变电站运行中的应用。未来智能电网的状态信息采集量将覆盖电网运行的各个方面，所监测状态信息具有广域、全景、全方位、实时性的综合特征，这就需要在其中应用各种先进技术。目前物联网技术在数字变电站中已经和大部分技术相适应。随着物联网技术和数字变电站的进一步发展，物联网技术将进一步深入到数字变电站的发展和建设中，具有非常重要的经济价值和研究意义。
参考文献
[1]马伟,张晓春．数字化变电站的建设与研究[J]．价值工程，2010．
[2]王红星,黄曙,马凯.智能变电站间隔层设备在线式自我状态监测系统设计 [J].广东电力，2013．
[3]黄天聪,邓礼力,薛武.输变电设备物联网通信网络结构及拓扑分析[J].高电压技术，2015．
[4]尹成,夏云峰,杨武.信息物联网在输变电设备在线监测中的应用[J].山东工业技术，2015.
论文作者:张凌,杨凯江,李宏斌,田皞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：变电站论文; 设备论文; 技术论文; 数字论文; 在线论文; 智能论文; 终端论文; 《电力设备》2017年第32期论文;