关键词：泛在电力物联网；用于技术；研究
一、网络层解决方案
本文以某系统进行探讨，本系统采用有线专网、1.8G电力无线专网、LoRa无线网等组网方案解决系统各层级设备间的通信问题，实现感知层设备与系统平台的无缝对接。
1、1.8G电力无线专网
1.8G电力无线专网采用1785-1805MHz频段通信，上下行时隙比按3:1配置，单点最大上行速率12Mbps，最大下行速率10Mbps。经无线专网传输的设备需要与南瑞加密芯片结合使用，对采集数据进行加密传输，最后经微型安全平台接入信息内网。本方案组网方式如图1所示，它彻底解决了变电站巡检机器人以往通过自建无线WIFI方式与巡检后台间进行通信所带来的信息安全问题，巡检机器人可通过1.8G电力无线专网安全、可靠地接入信息内网，为巡检机器人数据与内网中各系统数据的互联互通提供了基础。另外，1.8G电力无线专网中的安全接入平台从终端、网络、边界三个维度构建移动安全防护网，为移动应用、现场作业、数据采集、智能巡检等业务场景提供了传输通道，可有效防范无线终端、通信、信息内网系统的安全风险。
2、LoRa无线网
LoRa无线传输技术是一种远距离、低功耗、多节点的物联网无线通信技术，全球免授权无线频段主要有433/470/868/915MHz，传输距离城镇可达2~5km，郊区可达15km。本方案中采用国标版470MHz免授权频段，变电站内共部署3个LoRa网关，最大支持同时接入2000个无线传感器，传感器电池寿命一般为3~5年。本系统共部署LoRa无线物联网传感设备600余个，主要包括无线温湿度传感器、无源表计识别摄像头、无线水浸传感器、消防栓压力检测传感器等。1.8G电力无线专网与LoRa网关的组合应用如图2所示，物联网传感器数据经LoRa网关汇聚，由南瑞安全模块CPE（客户终端设备）加密后，通过电力1.8G无线专网安全接入信息内网，彻底解决无线类传感设备接入电力系统内网的安全问题，为变电站内的物联网设备提供了安全、可靠的接入方式。
图1 电力无线专网应用
图2 无线专网与LoRa组合应用
二、平台应用接口
系统平台层前端应用采用B/S架构开发设计，后端系统由千兆网络交换机、智能算法服务器、主系统服务器、LoRa数据处理服务器等硬件设备组成，系统综合了物联网设备管理、数据应用分析和系统业务处理等功能，可实现对各类物联网传感器及节点设备的管理、协调与监控。主系统服务器与智能算法服务器、LoRa数据处理服务器之间的业务通信采用基于WebService的应用程序接口，数据访问方式如图3所示。智能算法服务器和LoRa数据处理服务器作为数据分析服务端，主系统服务器作为数据使用方。当使用方发起数据分析请求时，数据分析服务端通过程序接口返回请求结果，并立即开展数据分析处理服务，数据处理完成后通过程序接口立即通知使用方并返回分析结果。另外，系统平台层部署开放式算法扩展坞，建立统一算法I/O接口，满足传感数据类型多、诊断算法多样化的业务需求，为电网运检智能化分析管控系统和全业务数据中心等平台提供业务数据和分析结论。
图3 WebService数据访问方式
三、应用层功能
系统应用层开发以运维作业实际需求为导向，具备一次设备智能巡检、设备状态全面感知、设备操作智能联动等功能。
1、智能巡检功能
系统主要通过视频监控、巡检机器人等设备自动开展对断路器、隔离开关、变压器、电抗器、电容器等一次设备的外观检查、表计抄录、油位监视、分合位置识别等日常运维巡视工作，并自动对巡视结果进行分析处理、智能告警。系统可按照变电站运维专业要求，自动生成运维巡检报告，供运维人员远程浏览、判断。
2、设备状态全面感知
系统利用主变在线监测传感器、视频监控、温湿度传感器等设备，实现变电设备状态的全方位自我实时感知，根据阈值等标准初步判断数据是否正常。当设备数据异常时，可通过系统实时获取该设备的所有信息，实现历史数据纵向分析、各相设备和同类同型设备横向比较，对设备状态进行初步诊断，从而实现设备状态的自主快速感知和预警。对于异常设备，及时向运行人员推送预警信息，调整状态监控策略，并上传至平台层进行更精确的诊断和分析。
3、设备操作联动
变电站智能物联网综合应用系统与变电站站控层SCADA系统通过正向隔离装置进行通信，SCADA系统通过UDP（用户数据报协议）报文形式将遥控、遥信、遥测等一次设备的操作、告警信息传输至物联网系统。当SCADA系统中操作一次设备时，物联网系统服务器收到相应的UDP报文后智能联动视频摄像机调阅相应的视频画面。当SCADA系统一次设备出现SF6告警、保护跳闸等重要信息时，物联网系统自动启动相应的巡检任务，为运维人员提供详细的巡检结果。
结束语
随着国网公司“三型两网”世界一流能源互联网企业建设要求的提出，泛在电力物联网建设已全面启动，通过泛在电力物联网的全面建设，为电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质开辟了一条新路。本文结合500kV变电站泛在电力物联网系统的试点建设经验，探索研究了泛在电力物联网在变电站的技术应用，为泛在电力物联网在变电站中实际应用提供了参考、借鉴。
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论文作者:陆俊俊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/12
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