基于物联网技术的输电线路在线监测系统

蒋勇 吴培军

摘 要：随着我国经济的快速发展，人们的生活水平也在提高。在生活中的用电量加大就是标志之一。而我国为了更好的输送电能，就要随着世界的送电技术改革自身。因此，面对现在的物联网技术，我国要更好的把它应用到实际中，并且通过新的技术对输电线路在线检测系统进行全方位的检测并改进。

关键词：物联网;智能电网;输电线路;在线监测

随着我国国民经济的发展，电力需求不断攀升，电网规模逐步扩大，对输电线路巡线、安全防范等工作难度也越来越大。及时发现和掌握输电线路气象环境、导线温度、导线舞动、线路覆冰、杆塔倾斜、人为破坏、异物入侵等情况，对提高输电网的负载能力、安全运行、防止事故发生具有极其重要的意义。

1物联网技术概述

物联网技术是随着科技发展的潮流以及人们对生活水平高标准的期望产生的一种技术，这种技术可以更好的保证人们的用电安全以及对电网的随时监控。保证了人们的对高标准生活的要求。并且物联网技术下的检测系统，可以随时检测出出现的各种问题。因此运用物联网技术在输电线路上在线监测是十分有必要的。

1.1概念

物联网，顾名思义就是物体连接的网络。但是实际上它不仅仅是物体和物体的连接，还有人和物体的连接。但是无论何种连接方式，都需要介入无线网络中，才能发挥其应有的作用。并对物体有关标示进行及时连接网络。

在1999年由麻省理工学院提出对物联网的定义，物联网即把通过射频识别等信息传感设备与互联网连接从而实现对所有物品的识别和管理的技术称为物联网技术。

1.2物联网的特征

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。

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。

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基于物联网技术的输电线路在线监测系统构成

2.1系统结构模型

①感知层。感知层的主要任务是在输变电和配电的各个环节中给各类电力设备安装信息感知设备，这些感知设备通常包括电子标签（FRID）、智能传感器、二维码、红外感应器和激光扫描仪。物联网将所有的电力设备组成一个可连通的大网络，在这个网络环境下建立起统一的感知信息模型，进而将电网设备的数据汇聚到控制器上，最后通过网关将数据存储至电力内网中。

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。

2.2关键技术

①物联网技术。物联网是实现物到物、人到物和人到人的互连。物联网具备全面感知、可靠传输和方便易用的特性。物联网的发展为输变电设备的在线监测以及资产管理提供了技术保障。近年来物联网RFID、传感网络技术、物联网体系结构等关键技术研究和应用取得了丰硕的成果。

物联网的发展为输电线路监测引入了新的理念、技术和方法。输电线路具有地域分布广、地理环境复杂、气候多变等特点，因此需要通过物联网技术全面地获取设备、环境、导线、杆塔等多种设备信息进行综合处理和判断，全面的信息感知为输电线路的全方位监测和智能化管理提供了基础。

②边缘计算。边缘计算是指在网络边缘执行计算的一种新型计算模型。大量物联网终端设备的应用，不仅带来海量的数据，也为基于云平台的物联网系统带来了带宽负载、实时性、网络稳定性等诸多挑战和瓶颈，为了解决上述困难，边缘计算技术被迅速地纳入物联网应用系统中。边缘智能终端为具有边缘计算、智能处理、存储功能的小型边缘计算设备，為物联网信息采集设备提供接入管理、本地计算和数据的初步处理，分流云平台的计算任务，降低上传至云平台的数据量，从而减轻主干链路带宽负载，提高服务和信息反馈的实时性。

3物联网技术在输变电线路在线监测系统未来发展及完善

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。

结语：

随着世界的技术发展，对于电力运输应用都在逐渐采取最新的物联网技术。在物联网技术的基础上对输电线路进行在线监测，能够随时随地检测出输电线路出现的细微问题，在最大程度上减少不必要的损失。因此应用物联网技术的输电线路在线监测系统是国家发展改革，世界进步的必要趋势。

参考文献

[1] 刘建明，赵子岩，季翔.物联网技术在电力输配电系统中的研究与应用[J].物联网学报，2018，2（1）：88-102.

[2] 邬贺铨.物联网技术与应用的新进展[J].物联网学报，2017，1（1）：1-6.

[3] 马大燕.基于自动聚类模型的输电线路外力破坏预警预测[J].电信科学，2019，35（3）：135-139.