输配电设备泛在电力物联网建设思路与发展趋势

摘要：首先分析了输电线路物联网、变电站物联网、配电物联网的总体建设思路，然后阐述了输配电设备泛在电力物联网的未来发展趋势，对今后构建电力系统的泛在物联网运营体系提供了重要的参考依据，对推进输配电泛在电力物联网建设与发展进程起了到积极作用。

关键词：泛在电力物联网;建设思路;发展趋势

0 引言

为了实现电力系统“三型两网、世界一流”的战略目标，近年来，国家加大了泛在电力物联网的建设力度，明确了输电线路物联网、变电站物联网、配电物联网的建设思路，利用卫星遥感、智能传感、数据分析等高科技技术，逐步推进输配电设备泛在电力物联网的建设进程。

1 输配电设备泛在电力物联网建设思路

1.1    输电线路物联网建设思路

输电线路空间跨度大、运行环境差，跨越区域的气候条件具有较大差异，因此，应充分考虑输电线路广域、海量监测小数据以及长时间间隔的特点，构建泛在物联网。在空中，利用雷达遥感卫星监测输电线路的山火、通道异物以及杆塔;在地面，将导线温度监测装置、分布式故障定位装置等作为边缘计算设备，借助于LoRa等微功率无线通信方式收集数据信号，进而通过边缘计算设备回传海量小数据，以有效解决山区输电信号弱的问题。

输电线路物联网的高级应用包括故障/缺陷事前预警模块、事中快速处理和事后准确评估模块。其中，事前预警模块能够及时发现传输通道内的违章建筑、各种异物以及超高树木等，并发出预警信号，为故障排除赢取大量时间。极端工况沙盘推演功能可以对线路的实时运行工况进行推演，以确定输电线路的薄弱环节，然后通过加固举措，提高输电线路的故障风险防御能力[1]。

泛在电力物联网总体框架如图1所示。

1.2    变电站物联网建设思路

由于变电设备中的变压器、气体绝缘金属封闭开关、刀闸等设备同时运转，内部物理空间相对较为复杂，因此，构建泛在电力物联网时，首先应当利用多点同步监测功能实现初步定位，同时通过本地的变电设备测量表征参量以及设备衰减速度较快的参量。

在变电站物联网中，站域级边缘计算设备融合了变电站环境、运行状态、电气参量等信息，具有深度感知、风险预警及预警信息推送功能，其中站域级集成感知阵列具有传感视频、红外、声音、气味的功能属性，因此，无需接触变电站设备，就能够利用全球定位系统采集样本。

变电站物联网的高级应用包括故障智能诊断系统、作业人员安全管控系统以及主辅设备联动系统，智能诊断就是借助于人工智能技术，测量和确定变电站设备的故障类型与故障位置，进而降低变电站发生故障的概率。作业人员安全管控系统利用视频监控，监督作业人员的个人操作行为，当作业人员违规操作规范时，系统将第一时间发出报警信号，提醒作业人员遵守操作规范，能够有效降低事故率。而主辅设备联动系统主要针对变电设备过热、水浸、失火等异常工作状况，随时启动风机、空调、水泵等辅助设备，使变电设备能够正常运转。

变电站物联网建设架构如图2所示。

1.3    配电物联网建设思路

配电设备是整个电力系统中的关键设备，一旦配电设备发生故障，将发生区域性停电事件，据调查数据表明，有96%以上的停电事件是由配电设备故障引起的。因此，在构建配电物联网时，应全面考虑配电网络的复杂性与多变性。尤其在选择边缘计算设备与电力设备的云后台通信方式时，应当符合地域性特点，在城市区域应当选择无线网络、光纤网络、5G网络，在偏远山区可以选择电力系统的专业NB-IoT通信方式。

配电物联网的高级应用包括故障预警、故障处理以及用户服务三大模块。故障预警模块能够准确定位配电设备的故障位置，并及时发出故障预警信号。故障处理模块能够自动辨识停电台区的数据信息，并辅助故障指示装置定位故障位置。而用户服务模块能够结合不同时段的线损变化，精准识别出漏电与窃电等异常工况，并对用户的电力能源质量进行跟踪监测，以确保用户能够正常使用电力能源[2]。

配电物联网建设架构如图3所示。

2 输配电设备泛在电力物联网未来发展趋势

从泛在电力物联网的技术层面看，未来一段时期内，它将有效带动取能、传感、数据应用等技术的同步发展。其中，取能技术能够满足电力系统的低功耗要求，使系统级芯片系统向着节能降耗方向发展。新型的传感技术将大幅提高电力装置的安全可靠性，成为泛在电力物联网感知技术大规模应用的突破口。数据应用技术则朝着安全及智能化分析方向发展，安全防控模块也将涵盖身份认证、分类授权、预警信息自动分发等功能，进而为电力系统的安全运行保驾护航。

3 结语

綜上所述，构建泛在电力物联网框架是新时代、新背景下电力行业实现转型升级的一项重要举措，向着实现万物互联的美好愿景迈出了关键一步。随着泛在电力物联网建设思路的日渐纯熟，将无法撼动电力能源企业在市场竞争中的主导地位，与发达国家之间的差距也将逐步缩减。

[参考文献]

[1] 周峰.探究泛在电力物联网关键技术[J].城镇建设，2019（12）：268.

[2] 杨怀琴.泛在电力物联网时代物联网技术在电力系统中的应用[J].科技创新与应用，2019（29）：169-170.

收稿日期：2020-01-07

作者简介：梁天宇（1991—），女，山西吕梁人，助理工程师，研究方向：电气工程。