李晓霞

摘 要：变电设备物联网是物联网技术在输变电设备领域的融合应用，具有智慧化、多元化、生态化的特征，是泛在电力物联网战略的重要组成部分。以220kV变电站智能物联网综合应用系统的试点建设为例，探索研究了220kV变电站泛在电力联网系统建设的整体方案和应用技术。

关键词：220kV;变电站;物联网;应用技术

伴随电网规模的不断扩大，发电装机容量的持续增加以及分布式新能源的大量涌现，电网的连接主体日益增多并成为能源革命的中心环节和能源输送和转换利用的枢纽，对其灵活调节能力和智能化、数字化发展提出了新的更高要求。建设泛在电力物联网是解决电网技术问题、突破电网发展瓶颈的有效途径，是电网公司的全面创新和深刻变革，泛在电力物联网将带动电网企业产业链上下游协同创新发展，引领国家能源互联网高质量建设。

1 物联网的概念

1.1物联网的定义

物联网的概念由MIT的KevinAshton在1998年首次提及，他指出将RFID技术和其他传感器技术应用到日常物品中构造一个物联网。紧接着的第二年由KevinAshton带头建立的Auto-IDcenter对物联网的应用进行了更为清晰的描述：依靠全球RFID标签无线接入互联网，使得从剃须刀到欧元纸币再到汽车轮胎等数百万计的物品能够被持续地跟踪和审计。

电力行业对“物联网”的理解应该是：物联网是一个实现电网基础设施、人员及所在环境识别、感知、互联与控制的网络系统。其实质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的（互联网、电信网甚至电力通信专网）结合，从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间的协同和互动，使得有关物体相互感知和反馈控制，形成一个更加智能的电力生产、生活体系。

1.2物联网的特征

物联网作为通信、信息、传感、自动化等技术的融合，具有全面感知、可靠傳递和智能处理的特征。全面感知就是让物品会说话，将物品信息进行识别，利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。并通过网络传输后台，进行信息共享和管理。可靠传递指信息通过现有的通信网络资源进行实时可靠传输。智能处理就是通过后台的庞大系统来进行智能分析和管理。真正达到人与物的沟通、物与物的沟通。

2 物联网感知层网络

2.1可跟踪性

可跟踪性是指不管在任何时候都可以通过物联网获取与自己相关物品的信息与坐标，同时还可以对物品周边的环境有一定的了解。该技术一般被应用在航空物流领域中，客户可以通过物联网建立与自身行李之间的联系，并及时对自己的行李做出准确定位。

2.2可监控性

物联网的可监控性能够通过对物品的监控来了解人类的喜好和行为。将其应用在酒驾处理上，能够更好的对驾驶员的清醒程度予以实时掌控，防止酒驾的发生，保证驾驶员和出行人员的安全。

2.3可连接性

物联网具有较强的开放性特征，其可以通过与通信网络以及广电网络的连接，扩大监管范围。尤其在食品和老人健康监管中，发挥着巨大优势。220kV变电站输电设备在大电压和大电流的运行模式下，设备参数的在线监测能够有效保证高压隔离，抵御强电磁干扰。对于部分参数的的测量，要合理应用短距离无线通信技术，并以此为基础创建无线传感器网络。

3 数字化220kV变电站物联网系统功能组成

数字化220kV变电站物联网系统按照功能特性，可以分为：

（1）数字化220kV变电站内部系统

数字化220kV变电站内部系统是数字化220kV变电站物联网系统的站端，由220kV变电站监控系统、视频监视系统、消防系统、电源管理系统和安全工器具管理系统等组成，各子系统遵循统一的通信标准，将数字化220kV变电站的一次设备、二次系统和辅助系统进行网络互联。在数字化220kV变电站一次设备本体上、运行场所中增设先进的传感器、射频探头等辅助信息采集设备，组成数字化220kV变电站站内的局域物联网，实现数字化220kV变电站运行设备的自动监控、可视化监视以及智能巡检等功能，为220kV变电站运行设备故障的预警、快速定位、原因分析和应急处理提供强大的技术支持，既保障了数字化220kV变电站运行过程中的安全性和可靠性，又提高了数字化变电站的信息化水平。为数字化220kV变电站与外部系统的信息互动提供了便利的通信基础，有效地将新能源发电系统、数字化220kV变电站系统和节能用电管理系统等进行信息融合，保障了大理地区用电需求。

（2）多能源协调控制系统

调度系统作为数字化220kV变电站物联网的管理端，主要负责远程监控数字化220kV变电站的运行及协调控制各清洁能源电厂的发电。基于数字化220kV变电站物联网系统的信息分析和综合计算，调度系统能够根据电网潮流的实时变化合理调控清洁能源电厂。白天以光伏电站和风电新能源作为主要输出，夜间则以水电为主要输出。当风、光新能源出力不足时，则增加水电进行补偿，充分利用和消纳清洁能源发电。同时，调度系统还能根据数字化220kV变电站物联网系统提供的实时数据，自动分析上网电价和存储电价的经济性，有效指导分布式微网系统的运行，保证清洁能源和分布式能源的使用处于最优经济状态。

（3）智能用电管理系统

随着大理地区旅游人口的增多，对绿色出行、智能家居和节能用电的需求越来越大。同时大理电网作为云南的智能电网试点，适宜建立分布式光伏微网、充电站、智能宾馆和智慧交通等多用户互动平台。平台内的用户通过用电管理系统APP就能够获取整个物联网的运行数据、实时电价和电网系统的潮流信息，从而合理地制定用电计划。另外，数字化220kV变电站物联网为智能化分布式微网的发展和应用提供了强有力的技术保障，微网用户能够根据自身需求进行上网发电和使用电网电量，从而增加了“源、网、用”的联系与信息互动。各用户只需通过APP、移动客户端，就能参与电力市场化交易，从而提高了用户与电网、电网与电源之间的管理水平。

4 应用层功能

4.1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220kV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。

4.2数据采集与信息集成

数字化220kV变电站物流网系统由多个分系统组成，系统自身需要接收大量的信息，同时信息的类型也十分繁杂，如实时数据、非实时数据等。在系统建设和系统优化的过程中，人们也将关注的焦点放在了采取针对性措施筛选、划分和集成不同类型及来源的数据信息，其對系统未来的建设与发展也有着较为重要的影响。当前数字化变电站运行和应用过程中存在的通信问题，需积极尝试创建更为完善的数字化220kV变电站物联网平台，且结合行业规范和标准的要求建设数字化220kV变电站物联网系统的基本架构，网络层建设的过程中，可应用数字化交换机和光纤传输通道来实现其作用。该通道可将原本分散的系统依据相同的通信协议达到信息集成的目的。

4.3设备操作联动

220kV变电站智能物联网综合应用系统与220kV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。

5 结语

本文结合220kV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220kV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。

参考文献：

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