基于物联网关键技术的变电站综合监控系统专项方案.docx

基于物联网技术变电站综合监控系统方案 通信12k1 裴蕾 一、物联网介绍 物联网 ,英文名称叫 “TheInternetofThings”(简称 IOT).通俗地讲 , 物联网就是 “物物相连互联网 ”.它是经过传感设备,按约定协议, 把任何物品和互联网相连接, 进行信息交换和通信, 以实现智能 化识别、定位、跟踪、监控和管理一个网络。 年国际电信联盟 (ITU)公布了ITU互联网汇报 :物联网 ,汇报指出 ,无所不在 “物联网”通信时代即未来临, 世界上全部物体从轮胎到牙刷 、从 房屋到纸巾全部能够经过因特网主动进行交换.射频识别技术 (RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技 术将得到愈加广泛应用。电力物联网是实现电力系统信息交换和通信一个网络.在一个电力物联网系统中,有两种站点,一个是监测中心(MonitoringCenter),另一个是监测站 (MonitoringStation).远动终端 RTU(RemoteTerminal Unit)工作在监测站,关键用于对监测数据进行采集 ,并把数据以要求格式经过串口发送至监测中心.监测 中心从各监测站搜集监测数据, 并对数据进行加工处理。电力物联网实现关键技术之一是监测信息组织和存放问题.处理数据存放和管理问题数据库 理论和技术发展极为快速, 应用也很广泛.以关系型为代表三种经典 (层次、网状和关系型 )数据 库 3 在商务和管理等事务型应用领域中取得了很大成功 .不过关系型数据库系统占用内存大 , 数据存 取速度较慢 .而电力物联网系统不仅要维护和存放大量实时数据 ,而且对数据及其处理含有严格时限 性 .在数据通信方面, 现在电力系统已颁布了一系列电力通信协议 ,如 IEC60870-5、IEC60870-6等 4.但伴随电力系统高速发展 ,这些协议已不能完全满足实际应用需要。二、系统概述传统变电站监控系统受传统理念和技术影响，各个子系统全部是孤立，极难做到多系统综合监控、集中管理，无形中降低了系统集成度和可用性，增加了系统管理成本。无人值守智能变电站使用，让远程、实时、多维、自动智能变电站综合监控系统成为迫切需要。变电站物联网监控和管理系统以“智能感知和智能控制”为关键，经过多种物联网技术集成应用，实现全站关键电气设备、关键设备安装地点和周围环境全天候状态监视和智能控制，以满足电力系统安全生产、变电站安全防范、事故报警和责任追溯等要求。TIP3000智能变电站综合监控系统以物联网为关键技术，经过监测、预警和控制三种手段，对全站关键电气设备、关键设备、安装地点和周围环境进行全天候状态监视和智能控制，完成各子系统信息集成,实现集中管理和集成联动，满足电力系统安全生产要求和变电站安全警卫要求。三、系统结构：依据智能变电站技术导则（QGDW_383-）、110kV220kV智能变电站设计规范（QGDW_393-）、330kV750kV智能变电站设计规范（QGDW_394-）等文件精神，结合我企业实际应用案例，采取分布式和模块化架构，把变电站智能辅助控制系统系统分为三级中心、六大功效模块、八大业务子系统。系统结构图:3、系统功效TIP3000智能变电站综合监控系统采取确保安全可靠和高兼容性同时，含有以下关键功效：1、集中显示：全部监控量在监控系统主界面上进行一体化显示和控制。2、电子地图：提供电子视频监控、地图监控和图表监控三种监控模式，实现省、市和变电站分级分层显示。3、脱机工作：站端设备能够脱机运行，在网络断线、服务器故障等情况下站端设备仍然能够实现正常运行、联动报警、设备控制和统计存放等。4、联动控制：实现自定义设备联动，完成自动闭环控制和告警，如自动开启/关闭空调、自动开启/关闭风机、自动开启/关闭排水系统等。5、完善报表：系统全部操作和报警确定，全部保留具体日志并生成对应报表。6、WEB浏览：提供浏览器方法，供领导和相关人员实时监控每个变电站区域每个门禁点运行状态。7、门禁控制：方便工作人员和预防非法人员进入，对全部进出统计以备事故查询。8、电子围栏：在围墙上方安装电子围栏（四线），预防外来人员翻墙违法进四、系统特点：1、架构优异性:以网络通信（IEC61850协议）为关键，采取标准化业务模块组件设计，集中管理，省级、地域级和站端三级分布控制2、控制智能性：以“智能控制”为关键，对全站进行监视和智能控制，可完成自动闭环控制和告警3、管理集成性：全部监控量在监控系统主界面上进行一体化显示和控制，可实现省、市和变电站分级分层显示4、设备联动性：系统内各子系统之间可经过硬件或软件方法进行联动，实现用户自定义设备联动5、报表完善性：含有完善日志体系和报表功效，查询和升级手段丰富，可集中维护全网设备和批量配置6、系统可靠性：系统各组件布署采取双机热备和集群方法，可独立升级、扩容，站端设备可脱机运行7、标准规范性：系统经过国网和南网公布电网协议，实现和第三方设备、系统平台对接8、扩展灵活性:支持设备扩展、系统扩展、站点扩展、业务扩展9、技术成熟性：系统大批量应用于变电站无人值守，关键技术和方案被南方电网采取到技术标准中。10、硬件兼容性：关键硬件自主研发生产，兼容不一样厂家前端设。五、应用分析线传感监控系统各功效之间关系图。2 中状态检修子系统经过对高压输变电设备运行温度、GIS（ 组合电器设备） 室内 SF6 （六氟化硫）气体密 度、操作室水浸、电缆沟水位在线监测，为状态检修提供数据支持，为降低定时检修和停电次数提供了确保。运行温度监测子系统关键由无线温度传感器、无线基 站、红外热像仪和控制主机组成，传感器尺寸仅 1 元硬币 大小，电池寿命 10 年，无线通信距离 300 m， 单基站可管 理传感器数量 65536 个。红外热像仪是传感器补充，安装在对无线信号干扰强主变压器上方， 监测主变温度， 省去了以往需人工手持仪器到现场测温繁琐。SF6 气体泄漏监测子系统由密度监测节点 、控制主机组成，二者经过控制区域网络 （controlled area network， CAN）总线连接。 当 SF6 密度超标时，可自动定位漏点，开启对应风机换气，并和高清图像监控和消防系统连锁联动。 水浸水位实时监测子系统采取无线水浸传感器和有线水位传感器， 和运行温度监测子系统共享无线平台，无需额外布署基站。 依据对积水实时检测结果，远程自动 控制水泵排放积水，同时自动协同高清图像监控，查看现其它子系统功效介绍以下。 （1）防误入间隔子系统 依据工作票，人工在工作间隔辅助画面上生成虚拟逻辑安全围栏，再由高清摄像头和智能图像识别监视工作 人员活动范围，假如超出了逻辑安全围栏，则自动产生 告警， 信号经过无线网络传输到对应围栏告警指示灯， 提醒站位错误。（2）巡检认证子系统 在机房辅助画面上预设巡检路线、时间节点、设备标识和服装标识，由高清图像监控自动识别巡检人员并自动 判别巡检人员和巡检点距离、抵达时间，依据结果之间 关系判定巡检质量，对低质量巡检事件生成视频流文件 和文字报表自动推送到管理人员桌面顶层。（3）采暖通风子系统 采取无线温湿度传感器，和设备运行温度监测共享无线平台，无需额外布署基站。 依据室内外温湿度情况，自动 对通风口大小和空调温度等进行调整。（4）周界防入侵子系统 利用高清图像监控和震动传感器检测地面及围墙上入侵行为，对入侵目标进行人员、动物和车辆分类，支持按需按时布防和撤防功效。（5）消防火灾报警子系统 能够锁定火灾告警位置， 自动联动高清图像监控，并按事先设定互锁逻辑打开对应排风系统。六、应用展望 深入开发、集成、联动，系统可期待深入对主变微水、油温、铁芯电流，避雷器泄漏电流，SF6气体露点，断路器线圈电流，GIS 局放值进行在线监测。 比如监测避雷器泄漏电流设计思绪以下：系统采取无线 数据传输，避免因传输电缆导入直击雷电能量到控制室 潜在风险。 利用数字频谱分析技术，实时分析避雷器泄漏 电流传感器谐波分量， 为避雷器故障诊疗提供数据支持， 同时和环境湿度传感器协同感知，避免高湿度场景下误告警。 除了上述应用，在发电步骤，还可经过各类气象传器实时采集风电厂风速、湿度、气压等微气象信息，实现新能源发电监控和估计；在输电步骤，经过各类传感 器监测输变电设备覆冰、弧垂、风偏、绝缘子污秽度等信 息，和电网运行信息进行融合，立即发觉并消除缺点；在变 电步骤， 经过在机组内布署多种传感器掌握机组运行状态，提升运行维护水平；在配用电步骤，立即获知用户侧需求，实现智能用电双向交互服务、智能家居、分布式电源接入和电动汽车充放电，提升供电可靠性和用电效率，并为节能减排提供技术保障。五、结束语联网技术能够带给电力行业很大便利，加紧电网智能化，但现在大多应用还停留在初级阶段，未实现大规 模物物相连。 深入加大对物联网技术开发，在电力行 业还有更多应用可供发掘。电力物联网是未来电网建设方向, 现在 ,中国在这首先研究还处于初级阶段.本文针对电力物 联网实现关键技术问题 ,提出了一个用于电力物联网信息管理和传输设计方案.包含:使用 MNIB 信息库 ,提供了一个有效组织和存放电网数据方法 ,它采取树状层次结构对多种数据进行分层归类存放 ,极大地提升了信息模型直观性和访问高效性 .设计了通信协议 PIOTP, 它不仅兼容 IEC102 标 准 ,而且还扩充了该协议,实现了监测中心和 RTU之间信息传输 .开发了一套软件, 用于实现监测报 文传送.试验结果表明, MNIB和 PIOTP协议很好地实现了监测中心和远动终端之间信息交换和通 讯 ,证实了该方案可行性 .本文所研究内容对未来电力物联网发展含有一定指导意义和实用价值。