有源自组网存储测温一体标签在变电站智能化改造中的应用

张喜平,赵文博（广东电网公司中山供电局，中山 528400）

有源自组网存储测温一体标签在变电站智能化改造中的应用

张喜平,赵文博
（广东电网公司中山供电局，中山 528400）

0　引言

十二五是南方电网公司智能电网全面建设阶段，ITC技术对变电环节智能建设的支持主要表现在：设备可视化运行、状态检修、现场作业辅助以及智能化变电站等方面。变电站智能化技术被大量地应用到变电站建设和改造中。变电站智能化是智能电话建设的核心内容之一。变电站的智能化要求在变电站内要采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以站内信息数字化、通信网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能[2-3，5]。而变电站智能化的基础是一次设备的智能化，即具有量测数字化、控制网络化、状态可视化等特征，要求智能变电站内运行的设备要能实现广泛在线监测和状态检修。对于已经运行的老旧变电站，在其智能化的改造过程中，物联网技术具有的全面感知、信息可靠传输、智能数据处理等技术特性，对于实现一次设备状态可视化和状态检修辅助决策支持，是最佳的解决途径。

目前国内外常见的用于变电站高压设备的测温标签大都基于CMOS工艺，基本特点是测量范围大且精度高的功耗较大，功耗低的测量范围较小且测量精度不高。本文着眼于变电站智能化改造中应用物联网技术提升智能化水平，在现有测温RFID的基础上重点针对测温与存储一体化、功耗高、数据双向通讯等问题进行了改进，研制出新的集信息存储和测温于一体的自组网标签（简称：SRFID300）。SRFID300具有存储量大、数据精度高、自动预警、低能耗、双向通信等特点，在变电站智能改造过程中，使用该标签可实现一次设备标识、在线测温、异动、盘点等变电站管理，同时研究并设计了标签的编码体系，有助于设备在电力系统的推广使用。SRFID300在广东电网公司中山供电局三乡区域智能电网改造项目中进行了示范应用。

1　SRFID300系统设计

SRFID300是在常见的有源测温标签基础上改进而来的，除了具备标签的标识功能、温度传感器的温度感知和温度数据采集功能外，还具有独立存储设备信息的功能、温度异常告警功能以及双向通信功能。本研究首次在温感标签中集成了单片机技术，实现了大容量的存储功能；同时在温度异常情况下，SRFID300能根据事先预制在芯片中的预警程序做出判断并发送告警信息给接收器。SRFID300系统结构如图1所示：

图1　SRFID300结构

通过测试与第三方机构的检测发现SRFID300运行稳定，主要有效性能参数如表1：

表1　SRFID性能参数

2　SRFID300的编码设计

编码体系是标签数据存储和传输的基础。EPC （Electronic Product Code）即电子产品编码，它是一种建立在EAN.UCC（即全球统一标识系统）条型编码基础之上的编码系统，是对条形编码系统做了一些扩充，用以实现对单品进行标志。在EPC编码体系中公布的编码方案有64位、96位、256位三种类型[4]，其中：64位码方案主要应用在物流行业，256位编码因为太长容易造成处理繁琐及数据冗余，本系统设计中采用96位编码规则，编码结构如表2：

表2　EPC编码规则

为了实现标签数据存储和数据快速检索的目的，采用编码作为设备信息索引，主要根据设备的行政归属、类型、电压等级和序列号等进行编码，编码结构设计如下：

图2　编码体系设计

其中：标头信息按64位编码体系进行编码，为固定信息，占8位，即：00110101；管理者信息是指设备的行政归属信息，占28位，分为四级：大电网+省网+地市+厂站；设备属性指设备大类（如变电、输电、配电等）+功能类型（可参照电力设备分类，如：主变、开关柜、断路器等）+电压等级，占24位；序列号是按照各权属单位对资产进行统一编码所产生的设备编号，占36位。编码规则具体如下：

表3　编码结构表

按照编码规则进行中山供电公司编码设计，最后将编码应用到三乡区域智能电网建设中，以平铺变电站10kV开关柜的编码为例，其二进制编码如表4，在实际系统使用过程中，为了数据存储和读取的方便，也可根据需要将二进制编码转换成16进制进行使用。

表4　设备编码示例

3　SRFID300在变电站内的应用场景

一次设备标识:设备标识是SRFID300的设计是考虑的最基本的功能。一般情况下在变电站内部，设备标识通过在设备上贴无源标签，其所指的设备的资产信息和台帐信息是通过后台数据库关联来实现的。通过使用SRFID300进行设备标识，其特有的存储功能可将设备的基本信息、参数信息、位置信息、运行信息等存储到芯片中，实现了与新型智能设备一样的标识和信息管理的功能。设备台帐信息变化时或设备位置更换时，SRFID300可以通过其双向通信功能，在线召唤更新或近距离使用手持终端、近距离读写实现更新。

设备巡检辅助:通过使用SRFID300的在线感知功能，可方便地在GIS地图上构建电力设备分布图，帮助巡检人员快速进行设备定位；同时通过使用智能手持设备从SRFID300中读取一次设备信息，可减少因为网络不畅而带来的数据传输问题，有效提升了巡检人员工作的效率；通过近距离读取设备温度信息，可及时发现故障隐患，同时提高巡检工作的效率。

设备在线盘点:设备在线盘点是通过SRFID300与一次设备的关系，实时在线获取一次设备状态信息、位置信息、资产信息，可快速实现设备在线盘点。根据需要，自动进行定期的设备在线盘点，统计变电站内设备的类型、数量、状态等，可在图形上实时展示安装位置，同时可生成数据列表。

设备异动自动感知:利用SRFID300无线自组网的特点，可实时捕捉到未遵循工作计划安排的设备移出机柜或移入机柜时进行告警提示，自动产生告警记录，实现设备异动感知功能。

4　SRFID300应用实例介绍

在广东电网公司中山供电局三乡区域智能电网改造项目中，我们在平铺变电站和申堂变电站内的开关柜、刀闸等设备上安装了SRFID300进行示范应用，主要实现测温、标识、在线盘点、巡检辅助等功能，下图是软件系统界面和硬件安装截图：

图3　开关柜温度在线监测系统界面

图4　监测模块固定安装图

通过系统的试运行，对比传统的测温标签，发现改进型的有源自组网存储测温一体化标签在测温精度、数据存取、近距离读写等反应速率和准确率上均有了不同程度的提高。尤其是在站内大面积应用时，自组网的功能可自动寻找最近的中继节点进行数据传输，性能表现依然优异，验证了该系统的有效性和可靠性。

5　结语

针对现有测温标签在智能变电站内综合应用所存在的问题，本文改良性设计了有源自组网存储测温一体标签SRFID300，可实现变电站内设备的标识、温度采集、设备信息大容量存储等功能，同时设计的电力设备编码体系可有效实现标签数据存储和使用的效率。通过实例验证表明，相比传统的测温标签，本文所设计的SRFID300系统在智能变电站的应用则更加适宜和可靠。

[1]李友光.基于RFID的输变电设备EPC编码的应用研究[D].湖南大学，2014.

[2]钟清等编著.智能电网关键技术研究[M].中国电力出版社，2011，08.

[3]王正风等编著.智能电网安全经济运行实用技术[M].水利水电出版社，2011.08.

[4]岳善勇.编码标识——物联网的重要支撑[J].中国自动识别技术，2011（3）.

[5]何光宇,孙英云编著.智能电网基础[M].中国电力出版社，2010.0.

[6]熊春如.基于RFID的智能数据采集终端的研究与设计[J].电气自动化，2008,30（5）:54-56,65.

Intelligent Power Grid;Temperature Measurement and Storage Integration Label;Intelligent Substatio;Code

Application of Active Self Networking Storage Temperature Measurement in the Transformation of Intelligent Substation

ZHANG Xi-ping，ZHAO Wen-bo
（Zhongshan Power Supply Bureau，Guangdong Power Grid Company，Zhongshan 528400）

1007-1423（2016）06-0083-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.06.020

张喜平（1966-），男，高级工程师，从事电力系统自动化运行管理工作

2015-12-15

2016-02-15

智能电网建设离不开物联网技术。目前用于变电站高压设备的测温标签，测量范围大且精度高的功耗大，功耗低的测量范围较小且测量精低。在现有测温RFID的基础上进行了改进，研制出新的集信息存储和测温于一体的自组网标签SRFID300，具有存储量大、数据精度高、自动预警、低能耗、双向通信等功能特点，可实现原有变电站的智能化改造。研究并设计标签的编码体系和软件系统，在广东电网公司中山供电局三乡区域智能电网改造项目中进行示范应用。

智能电网；测温存储一体化标签；智能变电站；编码

赵文博（1980-），男，高级工程师，从事调度自动化工作十多年

Intelligent power grid construction cannot be separated from the Internet of things technology.At present,the temperature measurement label for high voltage equipment in transformer substation,which has the survey scope in a big way and higher precision the power con鄄sumption is high,and the low power consumption the measurement range is small and the measurement precision is low.Based on the ex鄄isting temperature measurement RFID,develops a new set of information storage and temperature measurement,which has the character鄄istics of high storage capacity,high data accuracy,automatic early warning,low energy consumption,bidirectional communication and so on,which can realize the intelligent transformation of the original substation.At the same time,studies and designs the encoding system and the software system of the tag,which has been demonstrated in the power supply bureau of Zhongshan Power Supply Bureau.