物联网技术在电力监控系统中的应用研究.pdf

2024 年第 1 期67中国高新科技TECHNOLOGY APPLICATION|技术应用物联网技术在电力监控系统中的应用研究王贤发孙连君顾保国董志远太原卫星发射中心，山西 太原 030045摘要：基于物联网的基本原理及其在电力监控中的应用优势，文章介绍了电力物联网技术在智能化监控系统中的具体应用，涉及安全性、用户管理、设备监控、通信接口等功能，并展望了物联网在电力监控领域的未来应用趋势，包括边缘人工智能、区块链技术等方面。该研究可为电力系统的智能化监控提供指导，促进电力行业的创新和发展。关键词：物联网技术；电力监控系统；智能化监控系统；数据监测文献标识码：A中图分类号：TM621文章编号：2096-4137（2024）01-67-03DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.16Research on the application of IoT technology in power monitoring systemWANG Xianfa,SUN Lianjun,GU Baoguo,DONG ZhiyuanTaiyuan Satellite Launch Center,Taiyuan 030045,ChinaAbstract:Based on the basic principle of the Internet of Things and its application advantages in power monitoring,this paper introduces the specific application of power Internet of Things technology in intelligent monitoring system,involving security,user management,equipment monitoring,communication interface and other functions,and looks forward to the future application trend of the Internet of Things in the field of power monitoring,including edge artificial intelligence,blockchain technology and so on.The research can provide guidance for the intelligent monitoring of power system and promote the innovation and development of power industry.Keywords:Internet of Things technology;power monitoring system;intelligent monitoring system;data monitoring随着社会的发展和技术的进步，电力供应的高效性和可靠性对社会的稳定运行具有至关重要的作用。然而，复杂的网络和大规模的需求对于传统电力监控系统是一个巨大的挑战。因此，引入物联网技术成为提高电力系统效率和可靠性的重要途径。本研究旨在探究物联网技术在电力监控系统中的应用，分析其优势和潜在应用领域，以及在网络安全、数据管理和能源效率等方面面临的挑战，并提出未来发展方向，以期推动电力监控系统的智能化、高效化和可持续发展。1物联网概述物联网指通过各种信息传感设备，实时采集各种需要监控、连接和互动的物体的信息，并将其与互联网相连接，形成一个巨大的网络。物联网涵盖智能家居、智慧城市、工业自动化等领域，为人们的生活和工作带来便利和效率提升。物联网利用传感器、设备和云计算等技术，实现对物体的感知、识别、通信和控制，推动各行业的智能化转型。然而，物联网也面临安全和隐私等挑战，需要不断研究和创新以提高系统的安全性和可靠性。随着技术的发展，物联网将在未来发挥更重要的作用，推动社会的智能化进程。2物联网技术在电力监控系统中的应用2.1界面功能设计电力监控系统的界面功能设计至关重要。在登录环节设计中，必须确保用户提供完整的信息，设置独特的用户名和密码，并通过严格的验证，只有匹配的用户才能进入系统。若出现不匹配的情况，用户需重新输入用户名和密码。这种设计增强了系统安全性，确保只有授权用户能访问系统。界面布局要直观友好，方便用户操作和查看系统状态。2.2数据传输功能设计电力监控系统的数据传输功能设计包括以下两个关键步骤：进行线程的初始化，确保各个线程能够正常启动并运行。在事件调度阶段，应确保数据的及时传输和处理。通过设计有效的线程间通信和协作机制，可以提高电力监控系统的信息传输效率，并确保各个线程之间的通信关系良好，以及能够及时传输数据进行协同处理。这样的设计能够优化系统性能，确保数据传输的准确性和高效性，从而提升电力监控系统的整体效能。2.3数据监测设计电力监控系统设计旨在实现对电力系统的实时管理和监测。系统需要准确采集、高效传输和可靠处理数据。实时采集各设备和传感器的电力参数和状态数据。采用适当的通信协议和传输方式，确保数据及时传输到监控中心。系统具备数据处理和分析功能，对采集的数据进行清洗、计算和统计分析，以评估和预测电力系统状态。系统设定合理的报警规则，及时发现和处理异常情况，并通过警报通知和图形界面向操作人员传达信息。3电力物联网技术在智能化监控系统中的应用案例3.1项目概述智能监控监控系统是通用监控平台（iCloud）针对电网远程监视、一体化运维进行二次开发的综合管理平台，其借鉴了 SCADA 系统、变电站自动化系统及保护信息管理系统方面的研究和开发经验，并参考国内外同类产品，建立在最新软硬件技术基础上的综合多功能的系统平台，广泛适用于各种电压等级变电站自动化监视和集控管理监视，满足 2024 年第 1 期68中国高新科技技术应用|TECHNOLOGY APPLICATION不同管理部门对信息的要求。该系统目前已经广泛应用于学校、电厂、汽车厂商、码头等行业。智能监控监控系统采用跨平台 C+图形用户界面应用程序开发框架，支持 Linux、Windows、Unix 各系列操作系统。智能监控监控系统系统采用 B/S 架构，实现数据库统一布置于服务器，局域网内通过WEB 浏览器可以浏览数据。NT2000 系统在整体技术指标、可移植性、可扩展性、数据一致性、安全性、实时性等方面都突破了以往同类系统的局限，在易操作、易维护及人机界面友好上也充分发挥了现代计算机技术的优势。系统设计视野宽广，可以满足用户多方面的需求。智能监控监控系统是对原有的和增加的电力设备进行智能化的改造，实现远程无人值守的功能。智能化监控系统具备图形界面展示能力，可形象地呈现配电所的设备安装情况和布局。它能够与智能电力监控仪表、带有智能接口的低压断路器、直流屏、变压器、中压综合保护继电器等设备进行互接，并实现遥控、遥测等功能。系统可实时收集和显示系统各种运行状态和电量数据，以全面了解供配电系统的实时运行状态，迅速发现故障并做出相应的处理和决策。同时，它还能协助值班管理人员进行负载分析、远程操控合分闸，进而实现供配电系统的现代化管理。在系统设计中，需要充分考虑与原变电室监控系统功能的整合，并注重可视化软件的设计，以提升设备监控和远程控制的可视化能力。3.2系统主要架构3.2.1网络拓扑结构该系统的网络拓扑结构如图 1 所示。图1网络拓扑结构3.2.2系统说明监控系统在电力领域通常由站控层监控系统和间隔层通信管理机两个主要组成部分构成。站控层监控系统包括数据服务器和内网工作站，而间隔层通信管理机负责采集下层设备和传感器的数据，包括柴发控制屏、有源滤波装置和温控器等。该监控系统由硬件平台和软件平台组成，硬件平台包括数据服务器和内网工作站等设备。数据服务器作为系统的核心，主要负责数据的维护、处理，以及对各个站端系统的集中采集和管理。内网工作站通过 Web 界面提供平面显示主接线、设备工况、实时检测数据曲线和历史数据曲线等功能，直观地展示现场环境状态。3.3系统功能3.3.1系统的安全性智能监控监控系统技术方案具备优良的网络安全性，主要体现在软件设计中采用了基于通信过程的加密、解密算法。3.3.2用户管理对不同级别的用户采用分权管理，赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。3.3.3设备监控功能监控系统具备遥测、遥信、遥调、遥控和遥设的“五遥”功能，以实现设备的远程监测和控制。系统能够采集继电保护装置、直流信号屏、变压器温控等状态值，并实时监测三相电压、电流、功率、功率因数和频率等遥测数据。同时，系统支持设定报警值并进行报警处理，监控画面数据实时显示，并对重要信息进行历史采样。此外，系统还具备远程操控功能，调控中心可以对站内的 3 台 35kV 断路器进行远程控制。3.3.4丰富的通信接口（1）系统支持多种通讯通道融合，支持光纤专网、4G外网、APN 专网、VPN 专网等多种通信模式。（2）支持 IEC104、IEC103、IEC102、Modbus 等主流通信规约。（3）支持通信规约定制化开发，需提供厂家规约文本。（4）支持远传功能，将站内信息远传至调度中心。3.3.5电能监管功能电能监控管功能包括电流、电压运行数据分析、电量分析、功率分析，主要将三相不平衡问题、功率因数不合格问题进行实时分析。3.3.6事件记录和故障报警功能（1）故障报警。对站内异常情况进行实时报警，包括开关变位、参量越限、液位低、油温高等信息，支持语音报警。（2）报警查询。查询系统的一些报警信息，包括实时与历史报警。（3）日志查询。查询系统日志。3.3.7故障分析与设备状态评估功能（1）故障分析。系统根据带时标的事件记录与波形记录可进行故障的成因分析。2024 年第 1 期69中国高新科技TECHNOLOGY APPLICATION|技术应用（2）设备状态评估。系统统计开关等设备的状态数据和累积寿命测试，可据此得出设备的维护预告。3.3.8火灾、视频监控功能可对火灾和室内入侵进行监测和监控。（1）火灾监测。具备火灾报警功能。（2）视频监控。系统支持接入安防一体式门禁系统与室内入侵防盗报警系统。3.3.9事件记录和故障报警功能（1）事件记录。该系统对所有用户的操作、开关的变位、参量的越限及其他用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的位置时间，当前值班人员事件是否确认等信息。（2）故障报警。对开关变位、油箱液位低、润滑油油温高等信息还具有语音报警功能，并在屏幕报警框内显示报警内容和报警部位，还可显示电站电压、电流、频率转速、充电失败等故障信号。同时可自动对运行的设备发送控制指令或提示值班人员快速排除故障，报警事件只可经操作员确认后，才能手动复位，提高自动化管理效率。（3）报警查询。查询系统的一些报警信息，包括实时与历史报警。（4）日志查询。查询系统日志。3.3.10报表管理功能（1）自动统计报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。（2）报表生成。能够自动生成多种类型的报表，包括实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表，以及操作记录报表等。用户可以查询和打印系统记录的所有数据值，并生成日、月、季度和年度报表。（3）报表定制。系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。电力物联网技术在智能化监控系统中提供了丰富的功能，包括安全性、用户管理、设备监控、通信接口、电能监管、事件记录和故障报警、故障分析、火灾和视频监控、报表管理等。这些功能的整合和支持使得系统能够全面监控和管理电力系统，确保其安全、可靠和高效运行。4结语物联网技术在电力监控系统中具有广阔的应用前景和优势，其实时监测与远程控制、数据采集与分析、智能预测等方面的应用，提升了电力系统的效率和可靠性，并为能源管理和决策提供了准确可靠的数据支持。随着边缘计算、人工智能和区块链等新兴技术的融合，物联网的发展趋势将进一步加强其性能和功能，实现更高级别的数据处理、决策和安全保障。未来，物联网的应用领域还将扩展至环境监测和可持续发展等领域，通过实时数据采集和智能分析，为环境保护和可持续发展提供更有力的支持。作者简介：王贤发（1978-），男，吉林通化人，太原卫星发射中心高级工程师，研究方向：测控总体。参考文献1 邓啸巍电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用 J大众用电，2021，36（11）：80-812 李帅物联网技术在电力智能监控系统中的应用J集成电路应用，2022，39（12）：164-1653 张星洲，鲁思迪，施巍松边缘智能中的协同计算技术研究 J人工智能，2019，12（5）：55-674 袁勇，王飞跃区块链技术发展现状与展望 J自动化学报，2016，42（4）：481-4945 贾益刚物联网技术在环境监测和预警中的应用研究J上海建设科技，2010，182（6）：65-67（责任编辑：张志明）环境的影响，并且在施工空间狭隘不允许开挖的场合，非开挖修复可以解决这一问题。3结语本项目通过采用非开挖的方式对市政污水管道进行修复，在提高污水厂进水浓度的同时也改善了区域排水。非开挖修复最大限度地降低了施工对周边环境、噪声、市容和交通的影响，总体来看非开挖修复具有较好的发展前景。但是非开挖修复需要结合管道现状做出最合适的方案，避免造成修复效果不佳和工程量浪费。作者简介：潘伯宁（1979-），男，江苏南京人，中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院高级工程师，博士研究生，研究方向：水污染控制。参考文献1 宋瑞宁，戴正晖，王宇，等管网缺陷对城市排水系统模拟结果的影响 J中国给水排水，2021，37（11）：125-1302 郭翔CCTV 管道检测在扬州污水提质增效行动中的应用 J中国给水排水，2020，36（20）：67-703 周杨军，蒋仕兰，解铭，等非开挖修复技术在城市排水管道维护中的应用 J中国给水排水，2020，36（20）：58-624 向维刚，马保松，赵雅宏给排水管道非开挖 CIPP修复技术研究综述 J中国给水排水，2020，36（20）：1-9（责任编辑：张志明）（上接第66页）