500kV變電站泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)研究

500kV變電站泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)研究摘要：近年來(lái)，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、5G通信等新興技術(shù)的應(yīng)用正在不斷推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力進(jìn)步，而電力行業(yè)作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，一直以來(lái)把主要投入放在電網(wǎng)網(wǎng)架和電網(wǎng)設(shè)備上，推動(dòng)了堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)，但對(duì)發(fā)展最快最普遍最社會(huì)化的如物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的應(yīng)用和探索還很不夠，正所謂泛在電力物聯(lián)網(wǎng)落后于堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)。本文對(duì)500kV變電站泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；用于技術(shù)；研究一、網(wǎng)絡(luò)層解決方案本文以某系統(tǒng)進(jìn)行探討，本系統(tǒng)采用有線專網(wǎng)、1.8G電力無(wú)線專網(wǎng)、LoRa無(wú)線網(wǎng)等組網(wǎng)方案解決系統(tǒng)各層級(jí)設(shè)備間的通信問題，實(shí)現(xiàn)感知層設(shè)備與系統(tǒng)平臺(tái)的無(wú)縫對(duì)接。1、1.8G電力無(wú)線專網(wǎng)1.8G電力無(wú)線專網(wǎng)采用1785-1805MHZ頻段通信，上下行時(shí)隙比按3:1配置,單點(diǎn)最大上行速率12Mbps，最大下行速率10Mbps。經(jīng)無(wú)線專網(wǎng)傳輸?shù)脑O(shè)備需要與南瑞加密芯片結(jié)合使用，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸，最后經(jīng)微型安全平臺(tái)接入信息內(nèi)網(wǎng)。本方案組網(wǎng)方式如圖1所示，它徹底解決了變電站巡檢機(jī)器人以往通過(guò)自建無(wú)線WIFI方式與巡檢后臺(tái)間進(jìn)行通信所帶來(lái)的信息安全問題，巡檢機(jī)器人可通過(guò)1.8G電力無(wú)線專網(wǎng)安全、可靠地接入信息內(nèi)網(wǎng)，為巡檢機(jī)器人數(shù)據(jù)與內(nèi)網(wǎng)中各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通提供了基礎(chǔ)。另外，1.8G電力無(wú)線專網(wǎng)中的安全接入平臺(tái)從終端、網(wǎng)絡(luò)、邊界三個(gè)維度構(gòu)建移動(dòng)安全防護(hù)網(wǎng)，為移動(dòng)應(yīng)用、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、數(shù)據(jù)采集、智能巡檢等業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供了傳輸通道，可有效防范無(wú)線終端、通信、信息內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。2、LoRa無(wú)線網(wǎng)LoRa無(wú)線傳輸技術(shù)是一種遠(yuǎn)距離、低功耗、多節(jié)點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)，全球免授權(quán)無(wú)線頻段主要有433/470/868/915MHZ，傳輸距離城鎮(zhèn)可達(dá)2~5km，郊區(qū)可達(dá)15km。本方案中采用國(guó)標(biāo)版470MHz免授權(quán)頻段，變電站內(nèi)共部署3個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)，最大支持同時(shí)接入2000個(gè)無(wú)線傳感器，傳感器電池壽命一般為3~5年。本系統(tǒng)共部署LoRa無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備600余個(gè)，主要包括無(wú)線溫濕度傳感器、無(wú)源表計(jì)識(shí)別攝像頭、無(wú)線水浸傳感器、消防栓壓力檢測(cè)傳感器等。1.8G電力無(wú)線專網(wǎng)與LoRa網(wǎng)關(guān)的組合應(yīng)用如圖2所示，物聯(lián)網(wǎng)傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)LoRa網(wǎng)關(guān)匯聚，由南瑞安全模塊CPE（客戶終端設(shè)備）加密后，通過(guò)電力1.8G無(wú)線專網(wǎng)安全接入信息內(nèi)網(wǎng)，徹底解決無(wú)線類傳感設(shè)備接入電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)的安全問題，為變電站內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了安全、可靠的接入方式。圖1電力無(wú)線專網(wǎng)應(yīng)用圖2無(wú)線專網(wǎng)與LoRa組合應(yīng)用二、平臺(tái)應(yīng)用接口系統(tǒng)平臺(tái)層前端應(yīng)用采用B/S架構(gòu)開發(fā)設(shè)計(jì)，后端系統(tǒng)由千兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、智能算法服務(wù)器、主系統(tǒng)服務(wù)器、LoRa數(shù)據(jù)處理服務(wù)器等硬件設(shè)備組成，系統(tǒng)綜合了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用分析和系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理等功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器及節(jié)點(diǎn)設(shè)備的管理、協(xié)調(diào)與監(jiān)控。主系統(tǒng)服務(wù)器與智能算法服務(wù)器、LoRa數(shù)據(jù)處理服務(wù)器之間的業(yè)務(wù)通信采用基于WebService的應(yīng)用程序接口，數(shù)據(jù)訪問方式如圖3所示。智能算法服務(wù)器和LoRa數(shù)據(jù)處理服務(wù)器作為數(shù)據(jù)分析服務(wù)端，主系統(tǒng)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)使用方。當(dāng)使用方發(fā)起數(shù)據(jù)分析請(qǐng)求時(shí)，數(shù)據(jù)分析服務(wù)端通過(guò)程序接口返回請(qǐng)求結(jié)果，并立即開展數(shù)據(jù)分析處理服務(wù)，數(shù)據(jù)處理完成后通過(guò)程序接口立即通知使用方并返回分析結(jié)果。另外，系統(tǒng)平臺(tái)層部署開放式算法擴(kuò)展塢，建立統(tǒng)一算法I/O接口，滿足傳感數(shù)據(jù)類型多、診斷算法多樣化的業(yè)務(wù)需求，為電網(wǎng)運(yùn)檢智能化分析管控系統(tǒng)和全業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心等平臺(tái)提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和分析結(jié)論。圖3WebService數(shù)據(jù)訪問方式三、應(yīng)用層功能系統(tǒng)應(yīng)用層開發(fā)以運(yùn)維作業(yè)實(shí)際需求為導(dǎo)向，具備一次設(shè)備智能巡檢、設(shè)備狀態(tài)全面感知、設(shè)備操作智能聯(lián)動(dòng)等功能。1、智能巡檢功能系統(tǒng)主要通過(guò)視頻監(jiān)控、巡檢機(jī)器人等設(shè)備自動(dòng)開展對(duì)斷路器、隔離開關(guān)、變壓器、電抗器、電容器等一次設(shè)備的外觀檢查、表計(jì)抄錄、油位監(jiān)視、分合位置識(shí)別等日常運(yùn)維巡視工作，并自動(dòng)對(duì)巡視結(jié)果進(jìn)行分析處理、智能告警。系統(tǒng)可按照變電站運(yùn)維專業(yè)要求，自動(dòng)生成運(yùn)維巡檢報(bào)告，供運(yùn)維人員遠(yuǎn)程瀏覽、判斷。2、設(shè)備狀態(tài)全面感知系統(tǒng)利用主變?cè)诰€監(jiān)測(cè)傳感器、視頻監(jiān)控、溫濕度傳感器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變電設(shè)備狀態(tài)的全方位自我實(shí)時(shí)感知，根據(jù)閾值等標(biāo)準(zhǔn)初步判斷數(shù)據(jù)是否正常。當(dāng)設(shè)備數(shù)據(jù)異常時(shí)，可通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取該設(shè)備的所有信息，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)縱向分析各相設(shè)備和同類同型設(shè)備橫向比較，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行初步診斷，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)的自主快速感知和預(yù)警。對(duì)于異常設(shè)備，及時(shí)向運(yùn)行人員推送預(yù)警信息，調(diào)整狀態(tài)監(jiān)控策略，并上傳至平臺(tái)層進(jìn)行更精確的診斷和分析。3、設(shè)備操作聯(lián)動(dòng)變電站智能物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)與變電站站控層SCADA系統(tǒng)通過(guò)正向隔離裝置進(jìn)行通信，SCADA系統(tǒng)通過(guò)UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)報(bào)文形式將遙控、遙信、遙測(cè)等一次設(shè)備的操作、告警信息傳輸至物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。當(dāng)SCADA系統(tǒng)中操作一次設(shè)備時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)服務(wù)器收到相應(yīng)的UDP報(bào)文后智能聯(lián)動(dòng)視頻攝像機(jī)調(diào)閱相應(yīng)的視頻畫面。當(dāng)SCADA系統(tǒng)一次設(shè)備出現(xiàn)SF6告警、保護(hù)跳閘等重要信息時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的巡檢任務(wù)，為運(yùn)維人員提供詳細(xì)的巡檢結(jié)果。結(jié)束語(yǔ)隨著國(guó)網(wǎng)公司“三型兩網(wǎng)”世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)建設(shè)要求的提出，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已全面啟動(dòng)，通過(guò)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的全面建設(shè)，為電網(wǎng)運(yùn)行更安全管理更精益、投資更精準(zhǔn)、服務(wù)更優(yōu)質(zhì)開辟了一條新路。本文結(jié)合500kV變電站泛在電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的試點(diǎn)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，探索研究了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在變電站的技術(shù)應(yīng)用，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在變電站中實(shí)際應(yīng)用提供了參考、借鑒。參考文獻(xiàn)：智能變電站輔助控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范：Q/GDW688—2012[S].北京：中國(guó)電力出版社，2012．王春新，楊洪，王煥娟，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在輸變電設(shè)備管理中的應(yīng)用J].電力