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摘 要 本文基于物联技术对智能电网建设过程中的变电站智能化监测网络建设设计了一种网络方案，可实现系统级综合调度自动化，设备级状态监测，巡检自动认证与监督和高等级安防等功能，促进电网信息化建设和安全可靠运行建设。
关键词 物联网；智能电网；智能变电；自动化控制
中图分类号 TP39 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)121-0138-02
从物联网和智能电网概念的提出，到我国的智能电网建设规划出炉，基于物联技术的智能电网建设进程取得了很大进展，特别是近三年来约220多个示范工程的陆续投运。究其重要意义来看，主要是智能电网与物联网的融合已经成为一种具有极高战略意义的新型产业技术，因此被世界各国高度重视。在我国，高新技术863计划和973计划都将物联网技术和智能电网技术列入研究范畴，而且从工业应用方面看，也在充分调研的基础上，全面部署了众多重大科技项目以及一大批示范工程的建设。
物联网技术在智能电网中的应用是传感技术、测控技术、通信技术、信息技术和网络技术发展到一定程度的产物，该技术能有效整合電力基础设施和资源，全面提升电力信息化和智能化水平，改善电网系统供电质量和利用率。本文主要对中低压变电环节安全运行的一种基于物联技术的智能运维系统方案。
1 物联技术的内涵
1.1 概念与发展
物联网的概念是1999年由麻省理工学院的Auto-ID实验室最早提出的，当时它被定义为把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理的网络。经过大量的科学研究和技术实践，在学术界和工业界都引起了极大的兴趣，而且经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组。后来奥巴马提出建设“智慧地球”，温家宝总理提出了建设“感知中国”，这些政治性举措已经将物联网技术的发展上升到了国家发展的战略
层面。
1.2 基本特征
物联网的核心是物与物，以及人与物之间的信息通信。故而物联网的基本特征可概括为以下三点。
1）可感知。通过射频识别（RFID）、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术对物体进行实时信息收集和获取。
2）可互联。先将物体接入信息网络，再借助各种通信网络（如因特网等），可靠地进行信息实时通信和共享。
3）智能化。通过各种智能计算技术，对获取的海量数据信息进行分析和处理，从而实现智能化决策和控制。
1.3 技术内涵
物联技术是传感技术、测控技术、通信技术、信息技术和网络技术等多项先进技术的融合产物，因此，技术内涵包含了智能化数据采集，智能化网络传输，智能化数据处理和智能化网络应用的智能本质。其技术体系见图1。
2 智能变电的物联技术需求
变电是智能电网的重要组成部分，是连接输电和配电的重要环节。我国的变电网络具有电压等级交错，各级变电站数量不一，分布范围广而且分散，平原和山地不均匀，变电一次设备和二次设备等基本设备数量巨大，变电运行对数据的实时性和准确性要求都较高，基于物联技术可以充分发挥智能测控、数据采集、多途径传输、融合处理和综合应用的智能化优势，对电力设备工况进行监测，降低电力公司监控设备成本支出，完善电力网络的预警能力和抵抗能力。
3 中低压变电站站智能运维系统方案
在我国，高压和超高压技术已经取得了丰硕成果和长足发展，但截至目前，220 kV及以下的中低压变电站仍是变电网络的主流，结合工业实际，实现其智能安全运行监测与预警方案阐述如下。
3.1 智能运维系统架构
智能运维系统主要实现调度中心、变电站间、变电设备和变电环境的系统互连和监测数据传输，图2为其基本架构。
调度自动化系统：自动接收传感网测控平台监测数据，评估变电设备运行状态，实现辅助系统间的协调联动，形成异常情况处理过程报告，与集控中心远程互动。
传感监测网络：传感监测网络包括传感器节点和汇聚节点。传感器节点包含：温湿度传感节点、避雷器泄漏电流传感节点、电压谐波和相位监测节点、烟雾传感节点、水浸传感节点等设备。各传感节点监测的数据经汇聚节点汇聚后上传至主机。
安全警卫系统：组建多类型探测器节点协同感知的网络，实现全新目标识别、多点融合和协同感知，对变电站围界进行全天时动态智能感知，探测分析、阻挡延缓、复核响应多手段融合，可依据具体情况按需、按时布防和撤防。
3.2 主要监测设备和项目
变电主要监测设备可分为三种类型，即一次设备，二次设备和环境设备。可用表格1简略表示。
3.3 传感器设置和预警控制
根据工况下需要监测的设备和对象，需要大量多类型工业传感器，如：压力、加速度、角度、红外、涡流、放电、漏电、特种气体和噪声等。从主要的变电一次设备和二次设备来看，可在站内灵活设置多传感器，用来监测各变电设备的运行状态，构成基于无线网络、局域网络和互连网络的传感网络，各站之间利用电力专用局域网实现数据通信。由图3来实现各类电力设备的工况状态转换。
3.4 系统的主要功能
该方案可实现如下功能。
1）系统级融合实现综合调度自动化：与集控站控制主机完成自动数据交换，接受集控站的命令，完善与变电站综合自动化设备IEC-61850协议通道。
2）设备级智能融合监控：一次，二次变电设备和变电运行环境监测，如：主变套管、穿墙套管等接头设备温度，避雷器的泄漏总电流、谐波电流和阻性电流，变电站水浸、漏水报警，优化动力环境控制方案。
3）运维级站内检修维护行为的智能认证与监督：自动分析操作票，物物确认操作对象，自动图像识别检修过程；自动完成路径引导和巡检详细采集、报表生成和填表引导。
4）高安防级防护：多传感器融合，自动防入侵警戒，高可靠图像识别防止翻越大门、围墙，高可靠图像识别防抛物破坏，自动区域保护和灵活图像监控。
4 结束语
总之，此方案可采用先进的专家系统，综合神经网络、混沌理论、语言方程、模糊理论和遗传算法进行数据处理和智能预测，实现变电设备监测，工况控制，设备巡检，智能识别和高防护等级保护等功能，可广泛应用于中低压变电站智能化建设和信息化改造。
参考文献
[1]孙其博,刘杰,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(3):1-9.
[2]李祥珍,刘建明.面向智能电网的物联网技术及其应用[J].电信网技术,2010,8:
41-45.
[3]Lu J,Xie D,Ai Q.Research on Smart Grid in China,Transmission & Distribution Conference & Exposition[C].Asia and Pacific,2009,10.
[4]Gungor V C,Lu B,Hancke G P.Opportunities and Challenges of Wireless Sensor Networks in Smart Grid-A Case Study of Link Quality Assessments in Power Distribution Systems[J].IEEE Tran.Industrial Electronics,2010.
[5]李娜,陈晰,等.面向智能电网的物联网信息聚合技术[J].信息通信技术.2010,4(2):21-28.
作者简介
赵景宏（1980—），男，汉族，籍贯：辽宁省凤城市，辽宁省电力有限公司信息通信分公司，工程师，研究方向：电力系统通信。
关键词 物联网；智能电网；智能变电；自动化控制
中图分类号 TP39 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)121-0138-02
从物联网和智能电网概念的提出，到我国的智能电网建设规划出炉，基于物联技术的智能电网建设进程取得了很大进展，特别是近三年来约220多个示范工程的陆续投运。究其重要意义来看，主要是智能电网与物联网的融合已经成为一种具有极高战略意义的新型产业技术，因此被世界各国高度重视。在我国，高新技术863计划和973计划都将物联网技术和智能电网技术列入研究范畴，而且从工业应用方面看，也在充分调研的基础上，全面部署了众多重大科技项目以及一大批示范工程的建设。
物联网技术在智能电网中的应用是传感技术、测控技术、通信技术、信息技术和网络技术发展到一定程度的产物，该技术能有效整合電力基础设施和资源，全面提升电力信息化和智能化水平，改善电网系统供电质量和利用率。本文主要对中低压变电环节安全运行的一种基于物联技术的智能运维系统方案。
1 物联技术的内涵
1.1 概念与发展
物联网的概念是1999年由麻省理工学院的Auto-ID实验室最早提出的，当时它被定义为把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理的网络。经过大量的科学研究和技术实践，在学术界和工业界都引起了极大的兴趣，而且经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组。后来奥巴马提出建设“智慧地球”，温家宝总理提出了建设“感知中国”，这些政治性举措已经将物联网技术的发展上升到了国家发展的战略
层面。
1.2 基本特征
物联网的核心是物与物，以及人与物之间的信息通信。故而物联网的基本特征可概括为以下三点。
1）可感知。通过射频识别（RFID）、二维码、传感器等感知、捕获、测量技术对物体进行实时信息收集和获取。
2）可互联。先将物体接入信息网络，再借助各种通信网络（如因特网等），可靠地进行信息实时通信和共享。
3）智能化。通过各种智能计算技术，对获取的海量数据信息进行分析和处理，从而实现智能化决策和控制。
1.3 技术内涵
物联技术是传感技术、测控技术、通信技术、信息技术和网络技术等多项先进技术的融合产物，因此，技术内涵包含了智能化数据采集，智能化网络传输，智能化数据处理和智能化网络应用的智能本质。其技术体系见图1。
2 智能变电的物联技术需求
变电是智能电网的重要组成部分，是连接输电和配电的重要环节。我国的变电网络具有电压等级交错，各级变电站数量不一，分布范围广而且分散，平原和山地不均匀，变电一次设备和二次设备等基本设备数量巨大，变电运行对数据的实时性和准确性要求都较高，基于物联技术可以充分发挥智能测控、数据采集、多途径传输、融合处理和综合应用的智能化优势，对电力设备工况进行监测，降低电力公司监控设备成本支出，完善电力网络的预警能力和抵抗能力。
3 中低压变电站站智能运维系统方案
在我国，高压和超高压技术已经取得了丰硕成果和长足发展，但截至目前，220 kV及以下的中低压变电站仍是变电网络的主流，结合工业实际，实现其智能安全运行监测与预警方案阐述如下。
3.1 智能运维系统架构
智能运维系统主要实现调度中心、变电站间、变电设备和变电环境的系统互连和监测数据传输，图2为其基本架构。
调度自动化系统：自动接收传感网测控平台监测数据，评估变电设备运行状态，实现辅助系统间的协调联动，形成异常情况处理过程报告，与集控中心远程互动。
传感监测网络：传感监测网络包括传感器节点和汇聚节点。传感器节点包含：温湿度传感节点、避雷器泄漏电流传感节点、电压谐波和相位监测节点、烟雾传感节点、水浸传感节点等设备。各传感节点监测的数据经汇聚节点汇聚后上传至主机。
安全警卫系统：组建多类型探测器节点协同感知的网络，实现全新目标识别、多点融合和协同感知，对变电站围界进行全天时动态智能感知，探测分析、阻挡延缓、复核响应多手段融合，可依据具体情况按需、按时布防和撤防。
3.2 主要监测设备和项目
变电主要监测设备可分为三种类型，即一次设备，二次设备和环境设备。可用表格1简略表示。
3.3 传感器设置和预警控制
根据工况下需要监测的设备和对象，需要大量多类型工业传感器，如：压力、加速度、角度、红外、涡流、放电、漏电、特种气体和噪声等。从主要的变电一次设备和二次设备来看，可在站内灵活设置多传感器，用来监测各变电设备的运行状态，构成基于无线网络、局域网络和互连网络的传感网络，各站之间利用电力专用局域网实现数据通信。由图3来实现各类电力设备的工况状态转换。
3.4 系统的主要功能
该方案可实现如下功能。
1）系统级融合实现综合调度自动化：与集控站控制主机完成自动数据交换，接受集控站的命令，完善与变电站综合自动化设备IEC-61850协议通道。
2）设备级智能融合监控：一次，二次变电设备和变电运行环境监测，如：主变套管、穿墙套管等接头设备温度，避雷器的泄漏总电流、谐波电流和阻性电流，变电站水浸、漏水报警，优化动力环境控制方案。
3）运维级站内检修维护行为的智能认证与监督：自动分析操作票，物物确认操作对象，自动图像识别检修过程；自动完成路径引导和巡检详细采集、报表生成和填表引导。
4）高安防级防护：多传感器融合，自动防入侵警戒，高可靠图像识别防止翻越大门、围墙，高可靠图像识别防抛物破坏，自动区域保护和灵活图像监控。
4 结束语
总之，此方案可采用先进的专家系统，综合神经网络、混沌理论、语言方程、模糊理论和遗传算法进行数据处理和智能预测，实现变电设备监测，工况控制，设备巡检，智能识别和高防护等级保护等功能，可广泛应用于中低压变电站智能化建设和信息化改造。
参考文献
[1]孙其博,刘杰,等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(3):1-9.
[2]李祥珍,刘建明.面向智能电网的物联网技术及其应用[J].电信网技术,2010,8:
41-45.
[3]Lu J,Xie D,Ai Q.Research on Smart Grid in China,Transmission & Distribution Conference & Exposition[C].Asia and Pacific,2009,10.
[4]Gungor V C,Lu B,Hancke G P.Opportunities and Challenges of Wireless Sensor Networks in Smart Grid-A Case Study of Link Quality Assessments in Power Distribution Systems[J].IEEE Tran.Industrial Electronics,2010.
[5]李娜,陈晰,等.面向智能电网的物联网信息聚合技术[J].信息通信技术.2010,4(2):21-28.
作者简介
赵景宏（1980—），男，汉族，籍贯：辽宁省凤城市，辽宁省电力有限公司信息通信分公司，工程师，研究方向：电力系统通信。