500kV變電站泛在電力物聯網應用技術研究摘要：近年來，大數據、云計算、物聯網、移動互聯、人工智能、5G通信等新興技術的應用正在不斷推動社會生產力進步，而電力行業作為基礎產業，一直以來把主要投入放在電網網架和電網設備上，推動了堅強智能電網建設，但對發展最快最普遍最社會化的如物聯網等新興技術的應用和探索還很不夠，正所謂泛在電力物聯網落后于堅強智能電網建設。本文對500kV變電站泛在電力物聯網應用技術進行研究。關鍵詞：泛在電力物聯網；用于技術；研究一、網絡層解決方案本文以某系統進行探討，本系統采用有線專網、1.8G電力無線專網、LoRa無線網等組網方案解決系統各層級設備間的通信問題，實現感知層設備與系統平臺的無縫對接。1、1.8G電力無線專網1.8G電力無線專網采用1785-1805MHZ頻段通信，上下行時隙比按3:1配置,單點最大上行速率12Mbps，最大下行速率10Mbps。經無線專網傳輸的設備需要與南瑞加密芯片結合使用，對采集數據進行加密傳輸，最后經微型安全平臺接入信息內網。本方案組網方式如圖1所示，它徹底解決了變電站巡檢機器人以往通過自建無線WIFI方式與巡檢后臺間進行通信所帶來的信息安全問題，巡檢機器人可通過1.8G電力無線專網安全、可靠地接入信息內網，為巡檢機器人數據與內網中各系統數據的互聯互通提供了基礎。另外，1.8G電力無線專網中的安全接入平臺從終端、網絡、邊界三個維度構建移動安全防護網，為移動應用、現場作業、數據采集、智能巡檢等業務場景提供了傳輸通道，可有效防范無線終端、通信、信息內網系統的安全風險。2、LoRa無線網LoRa無線傳輸技術是一種遠距離、低功耗、多節點的物聯網無線通信技術，全球免授權無線頻段主要有433/470/868/915MHZ，傳輸距離城鎮可達2~5km，郊區可達15km。本方案中采用國標版470MHz免授權頻段，變電站內共部署3個LoRa網關，最大支持同時接入2000個無線傳感器，傳感器電池壽命一般為3~5年。本系統共部署LoRa無線物聯網傳感設備600余個，主要包括無線溫濕度傳感器、無源表計識別攝像頭、無線水浸傳感器、消防栓壓力檢測傳感器等。1.8G電力無線專網與LoRa網關的組合應用如圖2所示，物聯網傳感器數據經LoRa網關匯聚，由南瑞安全模塊CPE（客戶終端設備）加密后，通過電力1.8G無線專網安全接入信息內網，徹底解決無線類傳感設備接入電力系統內網的安全問題，為變電站內的物聯網設備提供了安全、可靠的接入方式。圖1電力無線專網應用圖2無線專網與LoRa組合應用二、平臺應用接口系統平臺層前端應用采用B/S架構開發設計，后端系統由千兆網絡交換機、智能算法服務器、主系統服務器、LoRa數據處理服務器等硬件設備組成，系統綜合了物聯網設備管理、數據應用分析和系統業務處理等功能，可實現對各類物聯網傳感器及節點設備的管理、協調與監控。主系統服務器與智能算法服務器、LoRa數據處理服務器之間的業務通信采用基于WebService的應用程序接口，數據訪問方式如圖3所示。智能算法服務器和LoRa數據處理服務器作為數據分析服務端，主系統服務器作為數據使用方。當使用方發起數據分析請求時，數據分析服務端通過程序接口返回請求結果，并立即開展數據分析處理服務，數據處理完成后通過程序接口立即通知使用方并返回分析結果。另外，系統平臺層部署開放式算法擴展塢，建立統一算法I/O接口，滿足傳感數據類型多、診斷算法多樣化的業務需求，為電網運檢智能化分析管控系統和全業務數據中心等平臺提供業務數據和分析結論。圖3WebService數據訪問方式三、應用層功能系統應用層開發以運維作業實際需求為導向，具備一次設備智能巡檢、設備狀態全面感知、設備操作智能聯動等功能。1、智能巡檢功能系統主要通過視頻監控、巡檢機器人等設備自動開展對斷路器、隔離開關、變壓器、電抗器、電容器等一次設備的外觀檢查、表計抄錄、油位監視、分合位置識別等日常運維巡視工作，并自動對巡視結果進行分析處理、智能告警。系統可按照變電站運維專業要求，自動生成運維巡檢報告，供運維人員遠程瀏覽、判斷。2、設備狀態全面感知系統利用主變在線監測傳感器、視頻監控、溫濕度傳感器等設備，實現變電設備狀態的全方位自我實時感知，根據閾值等標準初步判斷數據是否正常。當設備數據異常時，可通過系統實時獲取該設備的所有信息，實現歷史數據縱向分析各相設備和同類同型設備橫向比較，對設備狀態進行初步診斷，從而實現設備狀態的自主快速感知和預警。對于異常設備，及時向運行人員推送預警信息，調整狀態監控策略，并上傳至平臺層進行更精確的診斷和分析。3、設備操作聯動變電站智能物聯網綜合應用系統與變電站站控層SCADA系統通過正向隔離裝置進行通信，SCADA系統通過UDP(用戶數據報協議)報文形式將遙控、遙信、遙測等一次設備的操作、告警信息傳輸至物聯網系統。當SCADA系統中操作一次設備時，物聯網系統服務器收到相應的UDP報文后智能聯動視頻攝像機調閱相應的視頻畫面。當SCADA系統一次設備出現SF6告警、保護跳閘等重要信息時，物聯網系統自動啟動相應的巡檢任務，為運維人員提供詳細的巡檢結果。結束語隨著國網公司“三型兩網”世界一流能源互聯網企業建設要求的提出，泛在電力物聯網建設已全面啟動，通過泛在電力物聯網的全面建設，為電網運行更安全管理更精益、投資更精準、服務更優質開辟了一條新路。本文結合500kV變電站泛在電力物聯網系統的試點建設經驗，探索研究了泛在電力物聯網在變電站的技術應用，為泛在電力物聯網在變電站中實際應用提供了參考、借鑒。參考文獻：智能變電站輔助控制系統設計技術規范：Q/GDW688—2012[S].北京：中國電力出版社，2012．王春新，楊洪，王煥娟，等.物聯網技術在輸變電設備管理中的應用J].電力