基于物联网技术的配网设备智能巡检管控平台研究与应用_罗浩杰.pdf
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1、计算机与通信技术Computer and Communication Technology自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期Techniques ofAutomation&Applications基于物联网技术的配网设备智能巡检管控平台研究与应用*罗浩杰,王勇军,李民强,陈仁云,王 琛(广西电网有限责任公司河池供电局,广西 河池 546300)摘要:为了改善配网设备巡检管控水平,提升电力系统设备运行可靠性,研究基于物联网技术的配网设备智能巡检管控平台。平台利用数据采集层采集配网设备相关数据,经数据传输层的数据汇聚点对数据进行处理,数据通过通信模块传送至巡检管控层,巡检管控层采用
2、状态评估方法评估设备运行状态,实现配网设备的智能巡检管控。应用测试结果表明平台可快速获取配网设备状态信息,降低电力系统运维成本,实现配电网的智能化运行。关键词:物联网技术;配网设备;智能巡检;管控平台;传感器应用中图分类号:TP182文献标识码:A文章编号:1003-7241(2023)06-0098-06Research and Application of Intelligent Inspection and ControlPlatform for Distribution Network EquipmentBased on Internet of Things TechnologyLUO
3、 Hao-jie,WANG Yong-jun,LI Min-qiang,CHEN Ren-yun,WANG Chen(Hechi Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co.,Ltd.,Hechi 546300 China)Abstract:In order to improve the inspection and control level of distribution network equipment and improve the operation reliability ofpower system equipment,the in
4、telligent inspection and control platform of distribution network equipment based on Internet ofthings technology is studied.An intelligent patrol control platform for distribution network equipment is built based on the Inter-net of things technology,it collects relevant data of distribution networ
5、k equipment by using the data acquisition layer,processesthe data by using the data aggregation point of the data transmission layer,and transmits the data to the patrol control layerthrough the communication module.The patrol control layer uses the state evaluation method to evaluate the operation
6、state ofequipment,so as to realize the intelligent patrol control of distribution network equipment.The application test results show thatthe platform can quickly obtain the status information of distribution network equipment,reduce the operation and maintenancecost of power system,and realize the
7、intelligent operation of distribution network.Keywords:Internet of Things technology;distribution network equipment;intelligent inspection;management and control platform;sen-sor application*基金项目:广西电网有限责任公司科技项目(XKYS2019KJ0014)收稿日期:2021-08-30DOI:10.20033/j.1003-7241.(2023)06-0098-06.1引言物联网技术指利用传感器、射频
8、设备等信息传感设备,依据固定协议将网络与设备相连,实现信息通信以及信息交换。物联网技术具有智能化定位、智能化跟踪以及管理的重要功能。物联网实现强大功能的基础是计算机,物联网需利用计算机实现信息扩展以及延伸。利用互联网实现信息通讯以及信息交换1,提升物联网技术的应用性能。物联网具有较强的渗透性,目前已广泛应用于农业、工业等众多领域中。电力系统中包含众多的配网设备,通过数据采集、数据分析技术和数据通信技术,实现电力系统中众多配网设备的有效监测2。电力系统中采集数据的传感器性能决定了数据采集以及通信性能,高效的可实现配网设备巡检管控的平台极为重要。通过配网设备智能巡检管控平台实现配网设备开关量值、模
9、拟量值以及设备运行环境的有效监控,提升电力系统运行安全性与可靠性3。配网设备的设备状态以及电能质量对于电力系统的精准传输影响极大,配网设备的高质量巡检具有较高的意义4。配网设备智能巡检对于功耗以及时延要求较高,物联网技术以及传感器技术的高效性能为配网设备智能巡检管控平台提供了高效的技术手段。目前针对电力系统智能管控研究较多,伍鹏以及罗凤章等人分别将大数据技术以及马尔科夫链应用于输电巡检智能管控平台以及配电设备状态检修中5-6,为电力系统智能化管理提供有效的理论依据。研究基于物联网98自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期计算机与通信技术Computer and Communicat
10、ion TechnologyTechniques ofAutomation&Applications技术的配网设备智能巡检管控平台,利用物联网技术搭建配网设备智能巡检管控平台。将所搭建平台应用于实际电力系统配网设备应用中,通过平台测试结果验证所设计平台可实现配网设备的智能巡检管控,具有较高的应用性能。2基于物联网的配网设备智能巡检管控平台2.1平台总体结构搭建包含三层结构的物联网技术的配网设备智能巡检管控平台,通过所搭建平台实现不同类型配网设备的实时监测以及巡检等各项管控功能。物联网技术的配网设备智能巡检管控平台总体结构图如图1所示。图1平台总体结构图分析图1所构建的配网设备智能巡检管控平台,
11、基于物联网技术所搭建的平台主要包括数据采集层、数据传输层以及巡检管控层三部分。利用数据采集层中包含的配网设备采集终端采集配网设备的状态信息、环境信息以及视频信息,所采集的配网设备信息利用数据传输层传输至巡检管控层,由巡检管控层实现配网设备的智能巡检管控,通过配网设备的巡检管控提升配网设备的运行可靠性。选取SIM8200EA-M2型号的5G通信模块作为数据传输层的通信技术,5G通信模块可实现所采集众多配网设备数据的有效集成,应用于配网设备智能巡检管控平台中,可以处理与分析配网设备数据。5G通信模块具有较高的扩展性,通过USB等数据接口,提升平台与其它平台间的数据交互7,增强平台的扩展性能。数据采
12、集层通过传感器采集配网设备的运行状态数据、环境状态数据以及视频数据,数据采集层所采集数据为平台提供数据基础。传感器可依据平台应用需求8,设置于配网设备的内部与外部。传感器采集数据后,通过数据传输层将采集结果传输至平台的巡检管控层。平台用户可随时随地获取配网设备状态以及环境信息,实现配网设备的智能巡检管控。综合管控模块具有预警以及告警功能,通过配网设备状态评估方法,利用所采集数据实现配网设备状态的综合评估。评估结果为配网设备存在异常时,通过实时预警功能通知配网设备管理人员,满足配电网的日常巡检需求。平台设置了告警阈值,配网状态评估结果监测配网设备状态指标超过已设定阈值时,快速启动预警功能9,后台
13、接收报警信号后,将状态评估结果、预警配网设备状态以及设备周围环境信息传送至配网设备管理人员,管理人员快速执行设备维护操作。2.2平台硬件设计2.2.1状态数据采集模块状态数据采集模块位于平台的数据采集层中。配电网中包含众多的设备终端,配网设备包括配电变压器、配电线路、隔离开关等设备。配网设备状态数据采集包括配电变压器、箱式变压器、开关站等众多配网设备的模拟量以及开关量相关数据10-11,配网设备状态监测数据如表1所示。表1配网设备巡检数据测量指标电流电压有功功率无功功率巡检位置进出线节点进出线节点隔离开关、断路器有载调压变压器巡检内容告警信号告警信号告警信号告警信号状态数据采集模块的结构图如图
14、2所示。采用电流传感器、电压传感器、功率传感器的探头采集配网设备状态相关数据,所采集数据利用信号调理电路传送至数据采集卡中。数据采集卡通过采样保持以及A/D转化电路处理后,通过接口电路将数据利用数据传输层传送至巡检管控层的上位机中。采集配网设备状态数据时,需将配网设备的设备编号、设备名称以及设备类型等参数与设备告警阈值同时传输至巡检管控层中。巡检管控层的综合管控模块完成数据处理后,评估设备存在异常时,及时告警。2.2.25G通信模块5G通信模块位于平台的数据通信层中,选取模块开发方式设计平台的通信电路,该开发方式可保障通信接口具有较高的可靠性,降低平台开发工作量。平台应可满足5G通信,无法满足
15、5G通信时,可自动切换至4G通信网络。选取SIM8200EA-M2型号的5G通信模块,该通信模块满足工业级通信标准。所选取5G通信模块同时支持中国移动、中国电信以及中国联通,在UDP以及99计算机与通信技术Computer and Communication Technology自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期Techniques ofAutomation&ApplicationsTCP工作模式下均可实现良好工作。5G通信模块具有较高的兼容性。图2设备状态采集结构图通过基于Linux系统的开发模式实现模块内部设计,该开发模式具有较高的可靠性以及集成性。SIM8200EA-M2
16、型号的5G通信模块结构图如图3所示。5G通信模块运行时,仅需配置SIM卡、电源卡并将接口与控制器接口相连即可实现通信。利用电源卡为模块提供DC 5 V的电压,通常情况下选取USB接口或串口为平台提供接口。将SIM8200EA-M2型号的5G通信模块串口输出设置为大小为5 V的TTL电平,同样将5 V的TTL电平串口设置于平台的设备端,实现设备端与通信模块的直接通信12,无需设置RS-232即可实现平台的有效通信。图35G通信模块结构图2.3配网设备状态评估平台的巡检管控层利用配网设备状态评估方法评估配网设备运行状态。配网设备存在异常时,及时发送告警提示至设备管理员。配网设备智能巡检数据主要包括
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