基于物联网技术的输电线路在线监测系统

王学良

（广州供电局有限公司输电管理一所，广东广州，510000）

1 物联网技术概述

1.1 概念

“物联网”这一词最先是出自麻省理工学院，该词是指使用射频识别等设备、传感系统通过互联网进而实现对所包含的物品的识别和管理技术。

在麻省理工提出物联网这一解释之前，我们同通常理解为：通过使用各项物体身上的标签、传感设备、二维码等将接口与无线网络连接，进而使该物体只能化，通过此方法可以完成人与物体的交流，也可以完成物体与物体之间的交互，我们把这样的一个过程理解为“物联网”。

1.2 物联网的特征

1.2.1 可感知性

可感知性指的是物联网能够搜集物体上的信息，也就是通过射频识别等方式进而感知物体，采集信息，实现对物体的认识。物联网的引进和使用很好的体现了可知性的特征，能够更好的采集信息和感知物体。

1.2.2 可互通性

可互通性是指在特定的情境下，只要把物体接入到信息网络中，就能实现信息的交互、信息的识别和互通。

1.2.3 智能化

智能化是物联网所具有的较为高端独特的特点，通过使用各类先进智能设备，物联网就能解析出很多相关信息，这在一定程度上减少了信息处理的时间，进而提高了设备的智能化水平。

2 物联网技术在输电线路中应用的必要性

在过去的十年内，我国各地区发生过多起电网大面积断电事件，比如，2008年、2011年、2012年南方地区电网的主要干线发生的严重的大面积冰雪覆盖事件，这使得电网大面积坍塌，这一事件给当时的人们的生产生活带来了极大的困扰和危害。

为保障输电线路的正常使用运行，这就需要人们充分掌握电路在实际运行过程中可能出现的故障并且及时掌握线路的实时状况，因此建立起一套完善的电路监控系统是十分重要的，至今为止，我国已经深入探究的在线监测电路系统有：覆盖冰雪实时监测系统、远程监控系统、防盗实时报警系统等。

所以，为了极大的减少电网事故的出现，解决由于恶劣环境导致的大面积电网停电问题，技术是其最重要的支撑，在输电过程中，输电线路的运行质量是最重要的一项，实时的监控输电线路的情况更是其重中之重。在现阶段科技发达的时代下，电网实时监控技术是主导电网系统走向自动化的关键，也是提升电网安全的一项重要举措和关键技术。

3 基于物联网技术的输电线路在线监测系统构成

3.1 感知层

感知层是指在实际搜集电网信息过程中用以感知搜集实时信息的一个重要部分，通过特定的信息模块把所采集到的信息传输到汇聚控制器、采集地线等设备上，同时再把监测所得到的数据发送到汇聚控制器中。感知层包含众多传感设备，其中包含安装控制地线、过程导线、绝缘子和电线杆和设备塔上的实施监测传感器，通过使用无线通信接口和汇聚控制设备进行实时的数据互通、智能传感器部件通过使用一致的信息实现自我监测、信息采集，把实时数据传输到汇聚控制器中，通过GPRS/GSM/CDMA等信息处理系统将实时数据传至电力网络系统。

3.2 网络层

网络层是把传感器所感知到的数据传递到电力系统中，使用一定的通信设备把所搜集到的实时信息准确无误的传输到电力内网中，以提供给各项设备调度使用，网络层则是通过各种不同的信息传递方式但是使用统一的信息传递规约把感知到的实时数据输送至电路系统中进行统一的数据处理，将所有的有效信息集中到汇聚控制器中，进而实现数据的转发，通过对信息进行集中处理，实现个电网中数据的实时转发传递集中。在这一过程中控制器是能够统一处理各智能传感器数据的设备，集成无线传感器网络技术以及GPRS/GSM/CDMA等无线远程控制系统把所搜集的信息传递到电网内部，同时汇聚控制器可以对现阶段的信息进行下一步的加工再处理，通过初步处理，最后将信息传递至应用层内。

3.3 应用层

应用层的最重要的功能是把来自网络层的信息进行预加工，统一编码存储，最后针对这些信息判断线路中是否存在故障。应用层是对来自网络层的信息进行加工处理，其处理方式主要通过对大量的信息数据进行建模，把得到的数据应用至正常运行的线路中，通过对所存在变量的实时监控，同时对比正常运行时的变量数值，通过对比推测实际运行的线路是否存在问题，保证在第一时间监测到线路存在的问题，为之后的故障维修提供重要信息。

4 基于物联网技术的输电线路在线监测系统应用实证分析

4.1 系统任务

4.1.1 感知层的任务

在实际搜集电网信息时，该数据均按照统一的设置标准传递至汇聚控制器中，这是感知层的主要任务，感知层在搜集信息时通过对地线、导线、绝缘子和杆上的信息监控，实现对设备中的变量值进行监控的作用。

4.1.2 网络层

网络层是把来自于感知层的的实时信息准确无误的传递至电网内部，为后续的电力系统提供基础数据，这一过程是网络层来实现的过程，把所来自于感知层的信息采集传输是网络层的重要工作，在此信息传递过程中，均遵循一定的通信规定。

4.2 结果分析

在物联网技术的基础上以及主元分析的电路输送过程中实时监控系统是通过各线路中的传感器获取所需要的数据的，本文通过分析3个输送线路设备数据，其中包括：导线拉力、输电线路高压测温、输电线路中的低压测温，实现对来自感知层的实时信息传递，通过网络层传输到应用层，最后通过主元分析法对搜集到的信息建模，最终判断输电线路是否存在故障。

4.2.1 输电线路正常工况建模

统计模型到的建立过程，要想对现有工况进行分析首先要采集到正常运行过程中线路的信息，使用主元分析法把现有的数据和残缺空间信息进行整理分析，在这一过程中重点之一即是对主元空间的建立，从而得到正常运行过程中的数据信息模型，有了这一参照依据，才能对实施信息进行分析对比，判断出线路的实际工作情况。

4.2.2 基于物联网技术和主元分析方法的输电线路在线监测

在实际实施实时监测时，首先要做的就是将感知层所得到的实时信息进行采集，将该信息传递至汇聚控制器中，其次，网络层将对感知层所到的实时信息进行准确无误的传递，到达电力内网，最终应用层将网络层的信息应用到实际正常过程中，经过该模型的对比计算，比较该过程中的变量信息是否符合设定范围，如果该过程中变量符合预设规定范围则线路良好，若出现参数的不准确，则通过该数据查找到出现故障的线路，进而对故障进行调控处理。

5 物联网技术在输变电线路在线监测系统未来发展及完善

随着当前互联网时代的到来和物联网技术的不断发展，不断推动着物联网技术在输变电线路在线监测系统的推广和不断完善，其应用也越来越广泛，应用也逐渐趋于成熟。但是，时代在变化，在线监测要求也不断提高，尤其是智能电网的引进和使用，能加要求电网在输电过程中要加强监测，所以要进一步完善和拓展进行物联网技术在输变电线路在线监测系统的应用。

（1）随着输电线路在线监测系统智能化发展要求的不断提高，要积极拓展RFID、GSP及状态传感器等技术的引进和功能使用，逐渐建立和完善输变电设备智能监测模型，并在此基础上加强全景状态信息模型的研究。（2）在大数据到来的信息化时代，输电线路的在线监测系统对数据存储、处理、分析以及信息的交互的需求也日益提升，所以需要根据输电线路的要求进行一体化智能监测系统的研究，使其具备一定的自治协同能力。（3）从上述分析可以看出，全站设备状态信息通信技术已经成为输电线路在线监测系统建设的基础，所以基于IEC标准的物联网在线监测通信技术和信息集成技术应该加强研发，并对有线/无线通信接口进行进一步的统一。（4）互联网技术的发展也进一步推动了在线监测系统硬件的发展，目前的主要电力传感器采用的是光纤传感，所以目前对于传感器的研究方向应该加强电力专用传感器的研发。（5）在输变电的设别状态监测过程汇中，还需要根据系统要求加强监测设备的可靠供电问题监测，保证监测信息的可靠性。（6）此外，根据目前的可视化系统的发展，应该积极引进三维立体全景全息可视化系统等先进技术，开发综合信息可视化展示平台，使得监测系统工作能够可视化、直观化。（7）要实现信息的互通和大数据系统的建设，应该积极引进“云”技术，优化基于物联网技术的输电线路在线监测系统的数据模块和存储模块，该技术的引进和应用也将推动在线监测系统的全寿命周期管理。