雒芳艺
（内蒙古鲁电蒙源电力工程有限公司 内蒙古呼和浩特）
摘要：作为新一代信息通信技术，物联网引发了广泛关注，并已被纳入国家战略。物联网被看作是信息领域一次重大的发展、变革和机遇。物联网的应用集中在仓储、物流、医疗与交通等行业与领域。本文重点从讲述智能电网应用的三层物联网体系，并总结了物联网推动电网智能化方面的应用，最后探讨了将物联网应用于故障诊断的优势，并建立基于物联网的输变电设备故障诊断。
关键词：物联网 输变电 故障 诊断
物联网被看作是信息领域一次重大的发展和变革机遇，引起了学术界，工业界和各国政府的广泛关注。2009年以来，美国、欧盟、日本、韩国等纷纷出台物联网发展计划，进行物联网相关技术和产业的前瞻布局。我国也非常重视物联网的研究，并颁布一系列政策，助推物联网的发展。国家“十二五”规划也明确提出，物联网将会在智能电网、智能交通等十大领域进行重点部署。本文将阐述物联网概念与特征，分析物联网在智能电网中的应用，并提出基于物联网的输变电设备故障诊断。
一、面向智能电网应用的物联网
物联网是把所有物品，通过射频识别和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。那么将面向智能电网的物联网则是利用多类型传感装置和射频识别装置，基于有线、无线通信技术，支撑实现智能化应用的物物相连的网络。物联网的基本特征是利用射频识别、二维码、传感器、定位系统等信息感知、采集与量测技术随时随地对物体进行全方位的信息感知与采集。将物体全方位的信息接入到通信网络，依靠各种有线和无线通信技术，实现将信息可靠、时地传送到应用系统。最终借助信息融合、数据挖掘、云计算等智能处理方法，对海量、多源、异构的感知信息进行综合分析与协同处理，实现智能化的决策和控制。
智能电网与物联网作为极具战略意义的新型产业和高新技术，都被世界各国高度重视。我国也将物联网、智能电网纳入国家战略。物联网与智能电网的融合，将引领以信息化、自动化和友好化为基本特征的、以全方位、多维深度感知为基础的新一轮电力产业革命，促进电力工业的结构转型和产业升级。
二、 物联网与输变电设备故障诊断
输变电设备的常规故障诊断方法存在着不足，一方面，诊断往往只是依据设备某一方面的状态信息，不够全面，可能会造成诊断结果不够准确；另一方面，诊断通常是离线进行的，无法得出实时的诊断结果，设备得不到及时维修，这样会造成不必要的停电和经济损失。因此，在故障诊断中，一方面要获取设备的全面状态信息；另一方面要得到实时的诊断结果，并将异常情况及时通知相关负责人。显然，物联网在这两方面具有独特的优势，非常有必要将物联网引入到输变电设备故障诊断中。
在物联网环境下，输变电设备故障诊断，不再是依靠设备某一方面的征兆信息，而是应用射频识别技术、无线传感器网络、通信技术等信息感知与通信技术，来实时获取设备全方位的状态信息，如在线监测信息、巡检信息、预试验信息、缺陷信息等，并在一定的准则下加以分析和综合，实现准确的、实时的诊断，并将诊断结果通过短消息等方式及时发送至相关的维修人员。
三、基于物联网的输变电设备故障诊断
与面向智能电网应用的物联网体系一样，基于物联网的输变电设备故障诊断也分为感知层、通信层、应用层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1 感知层
感知层通过传感器网络、RFID装置对输变电设备进行有效感知，并采集设备的在线监测信息、标识信息、属性信息和环境信息等。支撑感知层的主要技术有RFID、WSN、GPS等。感知层的信息感知设备主要包括多类型智能传感器、监测主IED（Intelligent Electric Device, 智能电子设备）、RFID电子标签以及阅读器等。其中，监测主IED不仅具备无线传感器网络中汇聚节点的功能，还能实现对在线监测信息的初步处理。
在输电设备中，通过在输电线路上部署覆冰、弧垂、舞动、拉力等无线传感器，实时地感知与采集输电设备在线监测信息。在杆塔上，安装摄像头、防盗螺栓、倾斜角度传感器等信息感知设备，实现杆塔状态实时监测、偷盗防护功能。另外，监测主IED中的阅读器通过读取RFID标签信息获取设备的本体属性以及巡检信息，并传送至监测主IED中，完成信息的初步处理。
在变电设备中，通过在变电站各设备上部署局部放电、油中微水、油中溶解气体以及温度等智能传感器，实现变电设备在线监测信息的感知与采集，并传送至监测主IED。另外，同输电设备一样，利用阅读器读取设备电子标签，并实现对设备本体属性、巡检信息等状态信息的采集。
3.2通信层
通信层为信息传输提供透明或解析的数据传输通道，不仅负责在线监测信息、巡检信息等信息的实时传送，还需传递物联网信息平台下发的各种控制和管理信息。可靠的通信网络，是实现实时诊断的有力保障。支撑通信层的主要技术有各种有线、无线通信技术，移动通信技术、网络技术、通信接口技术等。
由于输电线路所处的地理环境以及气候条件比较恶劣，而且分布范围广，跨越距离大，不方便布线，因此，输电线路在线监测信息采用无线传输的方式。通常，无线传感器组成分层分簇的带状网络，并通过各种路由算法，寻找最佳传输路径，以多跳的方式将物联网信息传送到汇聚节点（监测主IED），监测主IED通过2G/3G网络将信息接入到输变电设备的物联网信息集成平台。在变电站中，一般采用有线通信为主，无线通信为辅的通信方式。各传感器可通过RS485或CAN总线等方式将采集的信息传送到监测主IED，再经电力光纤网、电力线载波网，将信息传输到信息平台。
3.3 应用层
应用层分为以下两个模块，1.）物联网信息平台完成输变电设备物联网中各类信息的接入、汇聚、存储、加工与展现等。构建信息平台的技术有数据库、数据存储、数据展现等技术。在线监测信息、巡检信息、调度运行信息、生产管理信息、公共安全信息等物联网信息，通过统一的数据接口，按照全景信息模型进行封装，完成从全景信息模型到数据库的映射，并经抽取、转换和加载工具初步处理后，存储到相应的数据库。当然，一些无法自动获取的信息将通过人工录入的方式接入到信息平台中。借助解析服务，实现设备编码至设备属性的映射；借助多样化的数据展现服务，实现多层次、多角度地展现设备状态数据；借助数据挖掘、联机分析处理、云计算等技术，实现对物联网信息的智能处理，为故障诊断提供数据服务。此外，平台还提供时间同步、安全保障、管理与维护等功能。2）故障诊断应用模块就是运用智能融合诊断方法，分析物联网信息平台中纵向和横向的设备状态信息，获取这些信息在时间和空间上的互补和冗余信息，全面、准确地描述被诊断设备，并根据一定的准则，判断设备发生的故障类型。实现故障诊断的技术主要有数据挖掘、数据融合、云计算等。当然，故障诊断应用模块将实时地诊断结果以及相关的维修决策以短消息的形式发送给检修人员和相关负责人，这样可以及时排除设备故障隐患，维修设备，减少一些不必要事故的发生，故障诊断的实时性也能得到了有效的保障。更进一步地，在全景信息集成平台的基础上，还可以建立状态评估、风险评估、成本分析等模块，从而更好地为输变电设备全寿命周期管理服务。
总之，本文提出了面向智能电网应用的三层物联网体系，并探讨了将物联网应用于故障诊断，建立基于物联网的输变电设备故障诊断系统。物联网利用强大而可靠的通信网络，不仅可以将在线监测信息、巡检信息实时、准确地传送到信息平台中，还可以将诊断结果及时地发送给相关工作人员，以方便对设备进行维修，确保故障诊断的实时性。
参考文献
[1]刘通, 陈波, 杜朝波等. 输变电设备物联网关键技术研究思路探讨[J]. 南方电网技术,2011,05:47-50.
[2]严波. 对变电设备状态检修技术的探讨[J]. 硅谷,2011,17:173-174.
作者简介:
雒芳艺(1985-)，女，汉族，助理工程师
论文作者:雒芳艺
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/26
标签：信息论文; 设备论文; 故障诊断论文; 在线论文; 输变电论文; 智能论文; 电网论文; 《电力设备》2016年第12期论文;