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浅谈电力物联网技术在电力设备在线监测中的应用
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摘要：近年来，社会经济发展速度不断提升，对电力能源的需求大幅增加，为保障变电站等电力设备合理发挥功能，保障供电安全性和稳定性，应当加强对电力设备的监测和管理。而电力物联网技术是现代一种安全工器具的管理方法，为有效实现电力设备的在线监测，应开展探究，基于电力物联网技术把握电力设备在线监测方法要点，分析在变电站设备状态监测以及巡检管理中的具体应用，旨在进一步促进电力物联网技术的发展，推动电力设备在线监测的合理实现，保证电力系统健康、平稳地运行。
关键词：电力物联网技术；电力设备；在线监测；具体应用
0引言
基于当前我国电力系统逐渐趋向智能化方向发展，变电站设备在运行中将会出现大量的运行数据，通过采集和分析电力设备状态数据，能够有效预测故障风险，大限度地保障电力设备工作的稳定和安全。而为实现对电力设备的实时在线监控，应借助现代科学技术。电力物联网技术是在计算机和互联网技术基础上发展而来的一种新型手段，通过对物体进行定位跟踪、实时监控和管理，有助于将现实实际与网络空间实时连接，形成相对完整的网络，可提高电力设备在线监测的准确性和可靠性，为电力系统整体运作提供良好保障。
1常见电力物联网技术
现阶段，在电力行业内，对电力物联网技术的应用逐渐深化，较为常用的技术主要包括智能传感器技术、标识编码技术以及通信电源技术等。
智能传感器技术是指在物联网架构体系的底层部分，用于识别物体并感知其状态。由于智能变电站具有较为复杂的电磁环境，测量对象和参数种类多，对测量精度要求较高，所以，在应用该项技术时，往往需要安装具备强抗干扰能力的传感器。目前，智能传感器逐渐趋向集成化和小型化，通过减小体积来降低运行功耗，可延长无线传感器的使用寿命，在未来发展前景较为广阔。
标识编码技术主要是利用射频识别技术，改善以往条形码标识易损坏、编码差异大等缺陷。通过利用RFID通信距离实施定位，有利于加强巡检管理。在应用过程中，还需对智能变电站架构进行合理划分，按照变电站的标准编号，有效地对电力设备进行间隔编号。
通信电源技术是为应对智能变电站复杂环境的一项应用手段。如当前变电站中通信终端数量多、数据传输量大，当无线设备在自组网和汇集节点时，通过利用功耗较低的通信设备，适应变电站通信标准，对已有通信接口实施兼容，即可保证通信功能的正常发挥。
2基于电力物联网技术的电力设备在线监测方法要点
2.1 合理构建通信网络拓扑结构
利用电力物联网技术实现电力设备在线监测，应当合理构建通信网络拓扑结构。通常情况下，按照变电站电力设备状态监测的需求以及物联网的应用特点，可设计电力通信设备通信网络拓扑结构，如图1所示。借助物联网技术有效连接电力设备之间的通信，有效进行信息传递、路由与控制等功能。在该结构中，由传感器网络负责开展信息采集，经过网络层对实时数据的汇总，并连通上下层通信网，后与应用层和感知层进行通信。同时应用层连接网络通信功能、感知层借助数据网络、光传输网络实现信息交换。
不过，在建立电力设备的通信网络时，由于通信网络中的设备数据处理能力和动态性能较差，对于业务信道分配不够精细，二级网络信息容易过滤，同类业务在不同网段内，很容易将有价值信息过滤掉，且三级设备的网络协议具有复杂化特点、协议渗透性不强。针对相关技术难点，在构建通信网络拓扑结构时，可采用简单可靠的两层结构，有利于防范因广播域过大导致不可控局面。因此，在电力物联网技术支持下，选用环型拓扑结构，有利于实现电力设备之间的通信互通。主要是由两个集中的节点组成整个网络，其中节点起到控制管理流量的作用，各个主IED之间的通信，经过节点转发。在交换机之间，借助建议装置的信息流实现固定方向流动，并在两个装置之件设置一个逻辑链接，如物理链接发生失效故障时，可由交换机RSTP协议对路径进行重新计算，可满足电力设备之间的通信需求。
2.2优化电力设备在线监测网络部署
建立电力设备通信网络拓扑结构后，应优化在线监测网络部署。综合考虑电磁干扰和电气设备阻碍等因素对运行环境产生的影响，需注重防范电力设备监测数据丢失和时延增加。在技术实践中，可按照网络大流划分环状区域，根据电力设备状态数据的需求，对监测数据实施有效结合。如准确计算节点距离因子，均衡网络中的耗能，避免因节点距离过大而导致簇头不合理，优化电力设备在线监测网络部署，延长网络使用寿命。
2.3实现电力设备在线监测功能
要想进一步提升电力设备在线监测数据质量和效果，应当运用异常数据的辨识方法。如引进横向相似性方法进行分析，通过采用相邻采样点的负荷变化率作为衡量指标。比如，相邻时刻的正常负荷变化率应在某个范围之内，如发现不在正常范围内，表示存在异常数据点，其算法流程如图2所示。采集实时数据，对采样点负荷变化率进行统计，将其大值和小值作为正常范围，当数据不在该范围则可判断为异常数据点，按照异常点前后数据变化率的均值进行修正，有效实现对电力设备的在线监测。
3电力物联网技术在电力设备在线监测中的具体应用
3.1变电站设备状态监测
电力物联网技术在电力设备在线监测中的具体应用，主要表现在变电站设备的状态监测方面。即维护人员利用物联网技术开展定期预试和检修，采用在线监测技术对电力设备的缺陷进行处理和调整。比如，在定期预试环节中，对运行设备的各种状态实施监测，及时发现可能出现故障问题的数据，合理预知风险。在当前电力系统规模逐渐扩大的形势下，为保障电力运行工作的平稳性，借助电力物联网传感器技术、标识编码技术和通信电源技术等，改善传统检修方法，有效进行故障诊断，对变压器和电容器等电力设备状态开展的在线监测，有利于提前预判识别突发性故障，保障电力电网整体运行安全性，达到应修必修目的。在实践应用中，其可体现在以下两个方面：
电力物联网技术应用在状态采集层面。物联网技术能够对电力设备各项运行参数实施采集，经过智能传感器模块对信号实施转换，有助于将源头不同信息，转换为便于处理的电信号或者光信号。感应模块中的感应装置是在线监测系统程序的开端，保障其精度得到有效控制。利用电力物联网技术，可在状态检修模式下，在感知模块内安装无线故障电流传感装置，目的是对现场电流进行取样和分析，判断电力设备当前电流是否属于故障电流。
电力物联网技术应用在状态监测方面。由于电力设备的各项参数会随着运行过程的变化而改变，例如，电压、电流以及温湿度等物理量，当设备运行状态变化后，利用电力物联网技术对各项参数信息进行实时采集，管理人员可按照参数变化趋势开展分析，评估识别实际运行状态。同时，在采集参数时，因为电力设备各项参数的类型、输出信号等存在一定差异，可能会发生信号传输过载等情况，阻碍信息处理质量。因此，管理人员在完成各类型数据采集后，要做好信号源转换，以发挥物联网技术的优势，了解电力设备的运行情况，为相关检修活动提供良好的支持和依据。
3.2变电站巡检管理
传统模式下对变电站电力设备的巡检管理，主要采用手工笔录方式，其经常存在一些误差，难以真实、准确地反映设备的详细缺陷。在新时代，针对电力设备缺陷的记录查找和实施监督，可利用电力物联网技术，改善人工巡检模式的弊端。如采用编码标识技术，对电力设备装配RFID标签，利用相应的手持终端即可查看电力设备信息。同时借助RFID通讯距离的优势，保障工作人员在一定范围内进行巡检，详细查找故障隐患。在定期巡检活动中，相关人员还可使用手持终端对设备进行拍照，改进单一文字记录方式，并实时将照片上传到巡检管理后台。同时在巡检过程中，手持终端也可提示相应的巡检地点和项目，避免出现路线漏检等情况。在具体实践中，除RFID技术外，也可采用激光扫描技术、红外线检测施护等，其应用表现如下。
利用RFID技术识别电力设备应用状态。RFID技术是电力物联网技术的重要组成部分，其主要原理是运用红外热线感应对物体状态进行识别。在电力设备在线监测中，可对设备原始状态实施扫描检验，再利用蓝牙传输功能，将巡检的电力设备情况转化为数据信息，传输到计算机自动读写标签中，形成初步记录。例如，对输电线设备进行在线监测时，利用RFID技术可转化输电线操作设备的生产合格标准，输出巡检电力设备的佳检验标准，确定此次检验程序的优值，合理判断电力设备质量。
运用激光扫描技术开展电力设备信息数据管理。激光扫描技术与RFID技术的原理相近，通过外部扫描对设备进行巡检，但该技术可利用超射线光波实现检验。例如，对某电力设备进行巡检时，借助激光扫描技术能够有效克服设备工作环境中的强电流和强电压情况，检验设备内部系统的运作情况，能够提升在线监测的安全性和可靠性，保证变电站正常稳定供电传输。
红外线检测技术监测电力设备应用情况。红外线监测技术主要是针对电力设备在强电压环境中的电流、电阻、电压稳定性的巡检方法，可在设备应用的状态下开展外部扫描控制，能够大幅降低巡检人员的工作压力，提高在线监测质量，保证电力系统的正常运行。
4基于电力物联网技术的电力设备在线监测系统实例
4.1工程实例
某电厂总装机容量为24MW，配备有2台燃煤锅炉和2台12MW非调整抽汽式汽轮机组，随着近年来不断发展，对锅炉、汽轮机等设备逐渐进行更新，并实现PLC控制模式。当前该火电厂的主要生产装置基本实现了集散控制系统的过程控制。但各系统之间采用独立运行模式，缺乏有效整合，总体集成度不高。为保障火电厂设备稳定运行和控制，亟待建设设备在线监测系统。
4.2电力设备在线监测系统建设思路
进入新发展时代后，该火电厂引进物联网技术，研发设计电力设备在线监测系统。其针对设备管理与安全运行监测系统采用层次化结构，将机炉电、输煤、化水等设备状态在线�
