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摘要：如今，人们对电能依赖性越来越强，使用量逐渐增多，在此背景下，电力传输线路对智能性和可靠性要求不断提升。现阶段，线路安全监控系统的通信系统主要为以太网环和光纤工业，以上系统的应用能够显著加快安全监控反应速度，但是在抗毁性和可靠性方面效果不佳。此次研究主要是将电力传输线路安全控制从互联网状态逐渐转化为物联网状态，基于成熟的网络技术分析电力传输线路安全监控系统。
关键词：物联网；电力传输线路；安全监控系统体系
引言
安全监控系统对电力传输线路起到非常重要的影响，以光纤工业以太环网为核心通信系统的安全监控系统的反应速度大为加快，但其在系统可靠性和灾变时期的抗毁性方面没有大的提高。
1电力传输线路安全监控系统现状分析
1.1研究现状
目前国内推广较多、用得较好的电力传输线路安全监控系统有KJ4/KJ2000、KJ90、KJ95等，它们基本上处于集中控制阶段，即在配电站设置控制中心主站，分站现场设置多个测控分站。分站采集信息并传送给主站，主站处理信息后发出相应控制命令，由分站接收并执行。该类系统一般通过敷设专用电缆或光缆，采用工业以太网、RS485、PSK、FSK等技术及各自规定的专用通信协议来实现信息和命令的传输。
1.2存在问题
1）系统覆盖受限。使用有线覆盖方式，系统扩展性差，覆盖范围受限，因此，传感器密度不大，存在监测盲区。
2）部署不便。分站、传感器采用有线部署方式，分站距离传感器1~2km，传感器的部署与回收工作量很大，系统维护不便。
3）对中心节点的依赖度过高。系统信息采用集中处理方式，信息处理均集中在地面中心站内，一旦其出现故障，系统存在崩溃的危险。
4）智能预警能力弱。现有电力传输线路安全监控系统实际上是一个实时检测、监控系统，系统的预测、预报、预警能力很弱。
5）灾变抗毁能力弱。在正常工作时，电力传输线路安全监控系统应该是保障电力传输安全的保障系统，在灾变状态下应成为抢险救灾的重要信息系统。但是目前的电力传输线路安全监控系统在灾变期间几乎不能发挥作用。
2物联网电力传输线路安全监控系统结构
2.1系统结构特点
第一，可靠性比较高。由于在该环境下撤掉分站，简化信息传输和处理环节，显著提升系统可靠性，还能够处理因分站故障所致的稳定性不足问题；
第二，抗毁性比较高。控制器失效之后，执行器和传感器能够利用网络实现信息传输，并且具备监测功能。当检测控制器故障问题之后，能够对系统进行优化重组，尽快恢复系统功能，确保其具备组织能力；
第三，智能预警功能。电力传输线路在感知和预警灾害时存在复杂性，缺乏数学模型，且需要进行海量运算。基于物联网环境下可以建立线路灾害感知中心，通过该中心建立灾害感知模型，有效结合监控数据，这样能够感知预测事件和参数。
2.2系统部件
第一，传感器网络化。在泛在化网络条件下必然会实现传感器网络化，其能够直接与网络进行连接，且配置比较简便，不需要对传感器量程和类型信息进行优化配置，可以由网络直接提供上述信息。
第二，通信网络。泛在化是物联网网络的基本特征，由于地埋线路空间局限性比较大，在重点监控场所能够全面覆盖无线和有线网络，确保管道内设置能够随时随地接通网络。按照电力传输线路安全准则能够看出，安全监控系统必须设置独立网络，以此维护系统安全稳定运行。然而，当前多数通信监控网络在隔离能力，故障检修等方面均具有显著优势，因此需要修改相关标准。
第三，执行器网络化。安全监控系统的控制接口能够对机电设备的启停进行控制。基于物联网条件下也能够实现网络化执行器，可以在机电设备控制开关处安装执行器，这样能够对输出反馈信息进行控制，确保执行器具备开关量输入功能。
第四，控制器网络化。基于物联网条件下也能够实现控制器网络化，由于控制器作用在于处理安全监控系统信息。利用网络可以将主站控制措施传输到控制器，由控制器执行控制算法，对设备启闭进行控制。多个控制器可以实现同时控制效果，从根本上提升控制可靠性。
第五，主站。主站不仅具备各项基础功能，还能够发现和管理控制器、执行器和传感器节点，对分站系统组态进行优化配置。控制功能可以划分到控制器中，全面提升系统安全预测能力。
2.3逻辑分站
第一，控制范围。传感器在系统结构中必须直接连接于分站，由于单一分站覆盖面积小，因此在单个工作面上需要配置多个分站，这样才能够满足检测要求。在物联网条件下，逻辑分站只需要确保执行器，传感器和控制器之间的网络畅通，之后能够利用主站功能组成逻辑分站。
第二，异地断/复电功能。安全监控系统中具备异地断/复电功能。在物联网条件下，分站可实现组态，确保单个传感器能够分布到若干个逻辑分站中，将异地控制转变为站内控制。通过此种方法能够减少信息传输成本，显著加强可靠性和实效性。
3物联网环境下电力传输线路安全监控系统体系架构
3.1工作流程
第一，控制器、执行器和传感器进入到系统中，将量程，ID和类型信息传输到管理主机。
第二，系统管理人员按照需求优化组合控制器、执行器和传感器，建立逻辑站，由于执行器和传感器属于多个逻辑分站，因此可以在逻辑分站控制域了实现系统交叉控制，将控制脚本注入到各控制器中，以此保证系统控制功能的独立性，缩短控制信息传输距离，提升系统控制速度。
第三，配电站能够对各部件信息进行接收，之后进行鵆和统计。通过安全灾害服务能够实现预测预警。
第四，当电力传输线路发生故障问题时，会损坏安全监控系统中的部件。当系统分站结构遭受损坏之后，将无法实现预设系统功能。基于物联网环境下，安全监控系统可以通过自组态技术尽早恢复系统功能，确保安全监测的实效性。
3.2分层架构
假定电力传输线路安全监控系统使用IPV6协议，传感器使用无线技术，执行器具有开关量输入功能，控制器采用冗余布置，则其分层架构如图1所示。感知层实现监控信息采集和就地控制功能，实现信息的统一感知。网络层为传感器、执行器和控制器提供信息传输服务，实现信息的统一传输。物联网环境下的电力传输线路安全监控系统中各种应用需架构在一个应用平台之上，即感知M2M平台。M2M平台使得各种传感器、执行器及子系统能够方便灵活地接入电力传输线路安全生产物联网系统，从而能方便快捷地部署所需要的逻辑应用子系统，满足电力传输线路动态部署、流动作业的需求。应用层实现各种用户应用。云计算层为用户应用提供强大的运算能力和预警决策功能支撑。
3.3关键技术
1）传感器、执行器、控制器之间的信息交换标准（协议）。
2）传感器、执行器、控制器与M2M平台的接口标准。
3）监控主站与M2M平台的接口标准。
4）安全监控软件体系及架构技术。
5）故障恢复与系统重构技术。
结语
综上所述，相比于传统电力传输线路安全控制系统来说，基于物联网环境下的系统性能具有显著优势。为了确保安全监控系统实现真正互联网化，还需要全面解决标准规程问题，传感器灵敏度问题，开放性问题和传统观念问题，这样才能够有效降低传统观念影响，促进电力传输线路安全监控系统的开放化程度。
参考文献
[1]张之哲，李兴源，程时杰.智能电网统一信息系统的框架、功能和实现[J].中国电机工程学报，2010，30（34）：1-7.
[2]黄孝斌.物联网应用实践[J].信息化建设，2009（11）：21-22.
[3]李先妹.数字化变电站网络通信技术的研究[J].陕西电力,2011（6）：37-40.
论文作者:杨小军
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/8
标签：监控系统论文; 传感器论文; 线路论文; 电力论文; 系统论文; 分站论文; 控制器论文; 《当代电力文化》2019年第12期论文;