智能配变电监控系统解决方案

1 引 言

随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，依靠现代信息通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。

智能电网的概念最早由美国电力科学研究院（EPRI）在2001 年提出，此后，于 2003 年提出《智能电网研究框架》并展开研究。智能电网是集创新工具和技术、产品与服务于一体，利用高级感应、通信和控制技术，为客服的终端装置及设备提供发电、输电和配电一条龙服务，它实现了与客户的双向交换，从而提供更多信息选择、更大的能量输出、更高的需求参与率及能源效率。

我国对智能电网的建设高度重视，并投入大量精力，制订了详细的战略发展规划。中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架，以各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的坚强智能电网。预计到“十三五”末期，国家电网将建成坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开发、友好互动的坚强智能电网，总投资预计将超过 4 万亿。

近年来，物联网技术的发展突飞猛进，物联网应用于智能电网是信息通信技术发展到一定阶段的必然，使用物联网技术将有效整合电力系统的基础设施资源，提高电力系统的信息化水平。中创软件商用中间件股份有限公司经过多年的积累，以物联网信息聚合技术为理论基础，研发了物联网应用中间件 InforSuite IOT EdgeServer 系列产品，它能够在采集原始数据的同时进行大量的信息处理和计算，从海量的、杂乱无章的原始数据中抽取并推导出对于智能电网系统具有特定意义的数据，并且能够降低网络数据的传输总量，降低网路负荷。

2 中创软件物联网应用中间件

InforSuite IOT EdgeServer ( 简称 IIES) 是中创软件商用中间件股份有限公司自主研发的应用于物联网解决方案的基础中间件平台。

IIES 提供了广泛的传感设备支持，并可以通过灵活可扩展的框架迅速支持各种感知设备，为企业降低感知设备依赖的风险，同时可提供强大的事件处理引擎，将海量的传感信息过滤、分组、关联和聚合生成透明的业务数据，增强了传感数据的通透性 ；提供传感设备的模拟工具、压力测试工具、设计工具以及 SDK 开发包，为开发部署基于 RFID 与传感器应用的解决方案提供可视化开发支持 ；为传感设备管理和监控提供工具，以便于设备的规划和管控。InforSuite IOTEdgeServer 产品族的成员及功能描述如表 1 所列。

3 配变电智能监测系统主要功能

智能电网中配变电环节占据生产过程的极大比重。针对配变电网的电力设备监测是保障电网安全运行的必要工作，是智能电网建设的重要内容。通常配变电设备的分布点多面广，且大部分部署在室外，易受天气及人为破坏等因素的影响而引发故障。所以必须针对各种电力设备日常运行过程中的设备运行参数、设备状态异常、设备破损、性能降低等项目进行监测和记录，并在各种隐患发生前采取应对措施，避免电力设备出现故障。

配用电环节的信息通信技术在智能电网发、输、变、配、用、调度等环节的信息通信中处于相对薄弱的环节。尤其是随着我国经济的发展，电网规模的不断扩大，配变电电力设备的数量及异动量迅速增多，且运行情况复杂，迫切需要以物联网技术为手段，实现智能电网的信息化、自动化和互动化。

智能电网配变电监测系统的主要功能如下：

电力设备的监测及预警 部署在配变电设备上的传感器节点能够精确采集运行环境和设备状态信息，代替人工观测，提供更精确的监测结果。通过实时监测设备的运行环境和状态信息，便于进行设备故障的早期诊断和预警，提高配变电设备预防故障发生的能力。

电力设备检修辅助 在传感器节点上集成 RFID 功能，并可以存储设备自身的相关信息，例如设备履历、巡视标准作业指导书等。在现场作业过程中，提供给现场人员，有利于现场作业指导和后续数据统计。

电力设备记录及定位 实现对现场工作人员的定位功能。通过射频识别对巡查人员进行定位，监督规范巡查人员按照预定路线行进，避免设备漏检。

4 配变电设备监测方案

基于中创中间件的智能配变电监控系统的网络架构如图1 所示。该系统的网络实体包括传感器节点、固定 IOT DeviceAgent、手持 RFID 读写器、IOT Server 服务器。其中，传感器节点部署于配变电设备的安全部位，负责获取并采样电力设备的运行状况以及电力设备周围环境的信息，并具有基本的运算控制和数据处理能力。部署于巡查路线旁侧的传感器节点上需加装 RFID 标签。传感器节点可通过配置多种不同的传感模块，以获知多种类型的状态信息，并针对配变电环节的电力设备进行监测。最基本的感知信息有设备自身的温度、运行环境的温度、设备的震动、运行环境的湿度、设备的泄露电流信息等。

IOT Device Agent 部署于配变电站内，负责变电站、配电站及传感器网络的全网信息汇集，并通过支撑网络将这些信息发送到 IOT Server 端。IOT Server 将传感信息进行分析处理，从而生成透明的业务数据，进而支撑整个配变电监控系统。

手持 RFID 读写器由工作人员随身携带，用于电力设备的日常维护和巡查。当持有 RFID 读写器设备的巡检人员靠近电力设备时，将主动扫描其通信范围内的射频信息。

检测信息可通过核心网直接汇集到 IOT Server 端，或者先汇集到 Device Agent 进行过滤处理，再汇集到数据中心的IOT Server 端。Device Agent 端具有较强的数据处理能力和完善的通信能力，可对收集到的数据进行汇聚、过滤、聚合、判断等处理，以降低规模应用时的网络负载。

5 总 结

随着物联网技术的不断发展，物联网应用于智能电网中将成为推动智能电网发展的重要手段，有助于解决电网各个环节重要运行参数的在线检测和实时信息掌控。基于中创软件中间件的信息聚合方案，能够为智能配变电监控系统提供良好的技术支撑和弹性可扩展的软件架构。

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