物联网技术在接地网阴极保护系统中的应用

胡 钊 江 锋

（1. 上海金属腐蚀与防腐技术有限公司，上海 200120；2. 中核核电运行管理有限公司，浙江 海盐 314300）

0 引言

接地网属于电力系统的一个关键环节，在地下运行过程中会受地下土壤环境腐蚀影响。当接地网受到严重腐蚀时，接地网中接地线以及接地体将会变细和断裂，造成接地电阻出现升高，导致电气设备出现“失地”的情况，容易造成电力系统运行发生安全事故[1]。所以在电力系统中，做好电力接地网系统以及其他电力线路工程防腐保护工作是重点。阴极保护是一种有效处理接地网埋地金属防腐的方法，但电力系统接地网系统及其他电力线路在地域上分布较泛，需要采取有效的方法实时掌控电力系统接地网阴极保护的防腐情况。随着网络信息技术的发展，物联网技术得以应用于电力系统之中，但从目前研究现状来看，对物联网技术在阴极保护系统之中的应用研究比较少。本文基于物联网技术的广泛应用及阴极保护系统在电力系统中发挥的作用，探讨物联网技术在电力系统接地网阴极保护系统中的具体应用。

1 阴极保护系统及物联网简述

阴极保护系统属于一种外加系统，通过小电流来对腐蚀电流进行中和，从而发挥防腐的作用。针对电力系统接地装置金属构件的化学腐蚀预防保护则可采取阴极保护法，将阴极电流施加到电力系统接地装置金属构件之上，使该金属构件得以阴极极化，从而使构建表面上各部位电位差得以消除，使其整体成为阴极，从而达到防腐目的[2]。

物联网是指在任何一个地点的终端设备设施，包括具有内在智能特征的传感器、数控系统、移动终端、视频监控系统以及工业系统等，与具有外在使能的智能化物件，经无线或者是有线的、长距离或者是短距离的通讯网络来实现相互连通的一种模式。在网络环境下，通过适当的信息安全保障机制，能够为用户提供个性化的在线实时监测、远程控制、预案管理、安全防范、在线升级等服务功能和管理功能，能够实现万物节能、高效、安全的“管控营”一体化[3]。

2 物联网技术应用于电力接地网阴极保护系统的可行性分析

在电力接地网阴极保护系统运行的过程中，物联网技术的应用是可行的，具体可表现为以下几个方面：

2.1 符合电力接地网阴极保护系统的分布特点

电力接地网网点的分布也是比较分散的，对应的电力接地网阴极保护系统的分布也是较为分散的，过于分散的阴极保护系统在管理方面比较困难，尤其是对于个别地区采用牺牲阳极的阴极保护系统在更换牺牲金属材料时，表现得更为困难[4]。而应用物联网技术则能够对这些电力接地网阴极保护系统进行实时远程监测，使电力接地网阴极保护系统能够得到及时的维护管理，进而能够预防电力系统接地网以及其他地下管线发生腐蚀，最终保证电力系统运行的安全性。

2.2 能够满足电力接地网阴极保护系统的需求

虽然强制电流的阴极保护系统具有便于管理、可长期使用的特点，但该系统仍需要进行维护管理，采用物联网技术能够对这些系统装置进行远程监测。在监测的过程中，若监测数据出现异常情况，则将会自动预警报警，同时，还可以结合GIS平台[5]，对出现异常情况的电力接地网阴极保护系统出现的故障进行全面排查，并为制定解决方案提供依据，从而确保电力接地网阴极保护系统得以正常工作。

2.3 能够提升电力接地网阴极保护系统的经济性

物联网技术的应用不仅能够实现管理信息共享，使管理效率得到提升，还能够节约管理成本，尤其是管理过程中耗费的时间成本和人员成本，减少了该系统管理过程中的经济支出[6]。同时，及时准确地对电力接地网阴极保护系统进行监测，可以避免系统故障发生，在一定程度上能够避免系统装置发生损坏，从而降低其更换率，节约了阴极保护系统在电力系统中应用的材料成本，故具有一定的经济性。

3 物联网技术在电力接地网阴极保护系统中的具体应用

物联网技术在电力接地网阴极保护系统中的应用具备安全性、高效性、经济性特点，故可行性高，因此，需要将物联网技术合理有效地应用于电力接地网阴极保护系统之中。

3.1 基于物联网技术的电力接地网应急保护系统的结构

基于物联网技术的电力接地网阴极保护系统主要是由监控中心、服务器、客户端（手机客户端和PC客户端）、数据库云平台、电力接地网阴极保护系统以及传感器等部分构成，该结构如图1所示。

图1 基于物联网的电力接地网阴极保护监测预警系统结构图

其中，手机客户端和PC客户端主要是用户通过终端设备了解和掌握电力接地网阴极保护系统的运行状态。当传感器监测到阴极保护系统出现故障之后，将故障码通过服务器直接传送到终端设备上以发挥预警作用，使用户能够第一时间掌握阴极保护系统的运行状态，根据接收到的故障码了解阴极保护系统出现的故障类型，有针对性地解决故障进行；监控中心主要是运用远程监控系统对电力接地网阴极保护系统进行远程监控，前提是每一个阴极保护系统布设点均需要设置监控摄像装置支持远程监控功能；服务器主要包括WEE服务器、数据服务器以及存储设备[7]，服务器的作用在于为用户提供数据支持，从服务器中能够调取数据库的各项数据以及云平台缓存的数据信息，一般与数据库云平台之间保持着紧密的联系；数据收集整理装置便是通过传感器收集的阴极保护系统运行状态所形成数据信息，对这些信息进行归集和整理的一种系统装置；阴极保护系统及传感器是该结构中最基本的构成单位，是由传感器和阴极保护系统共同形成的一个模块，电力接地网阴极保护系统在运行的过程中，传感器会对其运行状态进行监测，从而转化成数据信息，为用户管理者提供管维信息。

3.2 远程监控

远程监控是物联网技术在电力接地网阴极保护系统中的一项主要内容，基于物联网技术的阴极保护远程监控系统具有如下特点：第一，其能够对管辖区域范围内的各种阴极保护系统进行集中管控；第二，该系统能够具备自动运行、数据自动化采集、自动化记录以及自动报警等智能自动化功能；第三，该系统是通过服务器来存储监测数据，可以依照实际需求进行数据对比和数据分析，还能够实现数据实时存储和传输，从而保证用户在第一时间了解电力接地网阴极保护系统的运行状态，及时了解和处理故障，避免不必要的损失发生[8]。

3.3 实时监测

基于物联网技术对电力接地网阴极保护系统进行监测的过程中，主要是通过互联网以及带有传感器的监测设备对阴极保护系统进行实时监测。这种实时监测是由管理人员通过监控中心对各监测点阴极保护系统的自然电位、断电电位、通电电位、保护电流、电池电压以及开路电压等相关数据进行全面的监测，然后由数据收集整理系统将监测获取的数据信息进行加工处理，形成实时数据信息，用户通过客户端能够实时了解阴极保护系统的运行状态，从而实现实时监测、实时管理。

3.4 自动预警

在对阴极保护系统进行实时监测的过程中，一旦出现异常数据，基于互联网技术的阴极保护监测预警系统便会自动预警报警，同时与GIS平台相结合，能够及时准确地锁定出现异常数据的阴极保护系统设备装置，从而为管维人员对系统的修护管理提供指导。该系统在自动报警的过程中，在两种客户端上的应用形式有所不同，在手机客户端上，形成的自动预警信息会直接以信息以及信息提示的方式发送给用户，使用户第一时间能够了解问题出现的位置及原因[9]。而对于PC客户端则可通过系统查询的方式来查询，查询界面如图2所示。

图2 阴极保护自动预警系统PC客户端查询界面

从图2中可见，左侧属于查询条件的选择，右侧属于查询得出的数据区。该系统还具备集中查询功能，能够对报警警示状态下的阴极保护系统设备对应的数据信息全部集中显示，还能够对报警事件进行统计。根据具体需求，选择各种报警查询条件，这些报警条件主要包括过保护、欠保护、电池低电压、交流电压异常。通过条件查询，设备出现的故障信息一览无余。

4 物联网技术在电力接地网阴极保护系统中应用的注意事项

物联网技术虽然能够为电力接地网应急保护系统的管维工作带来极大的便利，但仍需要在实际应用的过程中掌握一些注意事项。具体的注意事项如下：

4.1 必须具备专业综合性技术人才

物联网技术在阴极保护系统中应用，不仅需要操作人员具备一定的电力专业知识，而且还需要全面了解和掌握阴极保护系统、物联网技术及其发展变化，从而能做好实际具体的管维工作，能够利用物联网技术高效地解决阴极保护系统实际管维问题，确保电力系统能够安全稳定的运行。

4.2 做好工作统筹安排和系统权限设置

虽然物联网技术的应用能够有效地减少人力资源的配置，但该系统仍需专业人员进行操作，仍需设置必要的人员，因此，应该针对人员配置做好统筹安排，将具体的工作分配给每个人，同时，还应该将系统操作的权限进行设置，在权限设置的过程中，需要根据每一名工作人员的工作内容和性质来进行确定，从而保证系统权限设置的合理性。

5 结语

物联网技术在电力接地网阴极保护系统中应用具有可行性，能够实现远程监控、实时监测以及自动预警，可以满足阴极保护系统运行过程中的需求，保证其运行过程中的安全性和稳定性。在阴极保护系统运行过程中，对物联网技术的应用必须做到与时俱进，及时对物联网技术下的监测预警系统进行更新，通过更加先进的技术来更好的提升阴极保护系统的安全性，从而促使电力系统得以安全运行。