基于物联网技术的变电站综合监控系统方案.docx

基于物联网技术的变电站综合监控系统方案 通信12k1 裴蕾 121903030117 一、物联网简介 物联网 ,英文名称叫 “TheInternetofThings”(简称 IOT).通俗地讲 , 物联网就是 “物物相连的互联网 ”.它是通过传感设备,按约定的协议, 把任何物品与互联网相连接, 进行信息交换和通信, 以实现智能 化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。2005 年国际电信联盟 (ITU)发布了ITU互联网报告 2005:物联网 ,报告指出 ,无所不在的 “物联网”通信时代即将来临, 世界上所有的物体从轮胎到牙刷 、从 房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换.射频识别技术 (RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技 术将得到更加广泛的应用。电力物联网是实现电力系统信息交换和通信的一种网络.在一个电力物联网系统中,有两种站点,一种是监测中心(MonitoringCenter),另一种是监测站 (MonitoringStation).远动终端 RTU(RemoteTerminal Unit)工作在监测站,主要用于对监测数据进行采集 ,并把数据以规定格式通过串口发送至监测中心.监测 中心从各监测站收集监测数据, 并对数据进行加工处理。电力物联网实现的关键技术之一是监测信息的组织与存储问题.解决数据存储与管理问题的数据库 理论和技术发展极为迅速, 应用也非常广泛.以关系型为代表的三种经典 (层次、网状和关系型 )数据 库 3 在商务和管理等事务型的应用领域中取得了很大成功 .但是关系型数据库系统占用内存大 , 数据存 取速度较慢 .而电力物联网系统不仅要维护和存储大量的实时数据 ,而且对数据及其处理具有严格的时限 性 .在数据通信方面, 目前电力系统已颁布了一系列的电力通信协议 ,如 IEC60870-5、IEC60870-6等 4.但随着电力系统的高速发展 ,这些协议已不能完全满足实际应用的需要。二、系统概述传统的变电站监控系统受传统理念和技术的影响，各个子系统都是孤立的，很难做到多系统的综合监控、集中管理，无形中降低了系统的集成度和可用性，增加了系统的管理成本。无人值守智能变电站的使用，让远程、实时、多维、自动的智能变电站综合监控系统成为迫切需要。变电站物联网监控与管理系统以“智能感知和智能控制”为核心，通过各种物联网技术的集成应用，实现全站主要电气设备、关键设备安装地点以及周围环境的全天候状态监视和智能控制，以满足电力系统安全生产、变电站安全防范、事故报警和责任追溯等要求。TIP3000智能变电站综合监控系统以物联网为核心技术，通过监测、预警和控制三种手段，对全站主要电气设备、关键设备、安装地点以及周围环境进行全天候状态监视和智能控制，完成各子系统的信息集成,实现集中管理和集成联动，满足电力系统安全生产的要求和变电站安全警卫的要求。三、系统结构：根据智能变电站技术导则（QGDW_383-2009）、110kV220kV智能变电站设计规范（QGDW_393-2009）、330kV750kV智能变电站设计规范（QGDW_394-2009）等文件精神，结合我公司实际应用案例，采用分布式和模块化架构，把变电站智能辅助控制系统系统分为三级中心、六大功能模块、八大业务子系统。系统结构图:3、系统功能TIP3000智能变电站综合监控系统采用保证安全可靠和高兼容性的同时，具有以下主要功能：1、集中显示：所有监控量在监控系统主界面上进行一体化显示和控制。2、电子地图：提供电子视频监控、地图监控和图表监控三种监控模式，实现省、市以及变电站的分级分层显示。3、脱机工作：站端设备能够脱机运行，在网络断线、服务器故障等情况下站端设备依然能够实现正常运行、联动报警、设备控制以及记录存储等。4、联动控制：实现自定义的设备联动，完成自动的闭环控制和告警，如自动启动/关闭空调、自动启动/关闭风机、自动启动/关闭排水系统等。5、完善报表：系统所有操作以及报警确认，都保留详细的日志并生成相应报表。6、WEB浏览：提供浏览器的方式，供领导和相关人员实时监控每个变电站区域的每个门禁点运行状态。7、门禁控制：方便工作人员和防止非法人员进入，对所有的进出记录以备事故查询。8、电子围栏：在围墙的上方安装电子围栏（四线），防止外来人员翻墙违法进四、系统特点：1、架构先进性:以网络通信（IEC61850协议）为核心，采用标准化业务模块组件设计，集中管理，省级、地区级和站端三级分布控制2、控制智能性：以“智能控制”为核心，对全站进行监视和智能控制，可完成自动的闭环控制和告警3、管理集成性：所有监控量在监控系统主界面上进行一体化显示和控制，可实现省、市以及变电站的分级分层显示4、设备联动性：系统内各子系统之间可通过硬件或软件方式进行联动，实现用户自定义的设备联动5、报表完善性：具备完善的日志体系和报表功能，查询和升级手段丰富，可集中维护全网设备和批量配置6、系统可靠性：系统各组件部署采用双机热备和集群方式，可独立升级、扩容，站端设备可脱机运行7、标准规范性：系统通过国网和南网发布的电网协议，实现与第三方设备、系统平台的对接8、扩展灵活性:支持设备扩展、系统扩展、站点扩展、业务扩展9、技术成熟性：系统大批量应用于变电站的无人值守，主要技术和方案被南方电网采用到技术标准中。10、硬件兼容性：核心硬件自主研发生产，兼容不同厂家的前端设。五、应用分析线传感监控系统各功能之间关系如图。2 中状态检修子系统通过对高压输变电设备的运行温度、GIS（ 组合电器设备） 室内 SF6 （六氟化硫）气体密 度、操作室水浸、电缆沟水位的在线监测，为状态检修提供数据支持，为减少定期检修和停电次数提供了保证。运行温度监测子系统主要由无线温度传感器、无线基 站、红外热像仪和控制主机组成，传感器尺寸仅 1 元硬币 大小，电池寿命 10 年，无线通信距离 300 m， 单基站可管 理传感器数量 65536 个。红外热像仪是传感器的补充，安装在对无线信号干扰强的主变压器上方， 监测主变温度， 省去了以往需人工手持仪器到现场测温的繁琐。SF6 气体泄漏监测子系统由密度监测节点 、控制主机组成，二者通过控制区域网络 （controlled area network， CAN）总线连接。 当 SF6 密度超标时，可自动定位漏点，启动相应风机换气，并与高清图像监控和消防系统连锁联动。 水浸水位实时监测子系统采用无线水浸传感器和有线水位传感器， 与运行温度监测子系统共享无线平台，无需额外部署基站。 根据对积水的实时检测结果，远程自动 控制水泵排放积水，同时自动协同高清图像监控，查看现其他子系统功能简介如下。 （1）防误入间隔子系统 根据工作票，人工在工作间隔的辅助画面上生成虚拟逻辑安全围栏，再由高清摄像头和智能图像识别监视工作 人员的活动范围，如果超出了逻辑安全围栏，则自动产生 告警， 信号通过无线网络传递到对应的围栏告警指示灯， 提示站位错误。（2）巡检认证子系统 在机房辅助画面上预设巡检路线、时间节点、设备标识和服装标识，由高清图像监控自动识别巡检人员并自动 判别巡检人员与巡检点的距离、到达时间，根据结果之间 的关系判断巡检质量，对低质量巡检事件生成视频流文件 和文字报表自动推送到管理人员桌面顶层。（3）采暖通风子系统 采用无线温湿度传感器，与设备运行温度监测共享无线平台，无需额外部署基站。 根据室内外温湿度情况，自动 对通风口的大小和空调的温度等进行调节。（4）周界防入侵子系统 利用高清图像监控和震动传感器检测地面及围墙上的入侵行为，对入侵目标进行人员、动物和车辆的分类，支持按需按时布防和撤防功能。（5）消防火灾报警子系统 能够锁定火灾告警位置， 自动联动高清图像监控，并按事先设定的互锁逻辑打开相应排风系统。六、应用展望 进一步的开发、集成、联动，系统可期待进一步对主变的微水、油温、铁芯电流，避雷器的泄漏电流，SF6气体的露点，断路器的线圈电流，GIS 局放值进行在线监测。 例如监测避雷器泄漏电流的设计思路如下：系统采用无线 数据传输，避免因传输电缆导入直击雷电能量到控制室的 潜在风险。 利用数字频谱分析技术，实时分析避雷器泄漏 电流传感器谐波分量， 为避雷器故障诊断提供数据支持， 同时与环境湿度传感器协同感知，避免高湿度场景下的误告警。 除了上述的应用，在发电环节，还可通过各类气象传器实时采集风电厂的风速、湿度、气压等微气象信息，实现新能源发电的监控和预测；在输电环节，通过各类传感 器监测输变电设备的覆冰、弧垂、风偏、绝缘子污秽度等信 息，与电网运行信息进行融合，及时发现并消除缺陷；在变 电环节， 通过在机组内部署各种传感器掌握机组运行状态，提高运行维护水平；在配用电环节，及时获知用户侧需求，实现智能用电双向交互服务、智能家居、分布式电源接入以及电动汽车充放电，提高供电可靠性和用电效率，并为节能减排提供技术保障。五、结束语联网技术能够带给电力行业很大的便利，加快电网智能化，但目前大多应用还停留在初级阶段，未实现大规 模的物物相连。 进一步加大对物联网技术开发，在电力行 业还有更多应用可供发掘。电力物联网是未来电网建设的方向, 目前 ,我国在这一方面的研究还处于初级阶段.本文针对电力物 联网实现的关键技术问题 ,提出了一种用于电力物联网信息管理与传输的设计方案.包括:使用 MNIB 信息库 ,提供了一种有效的组织和存储电网数据的方法 ,它采用树状层次结构对各种数据进行分层归类存储