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摘要：智能变电站能够为智能电网与电力物联网正常运行提供基本保障条件。本文在研究过程中首先陈述了智能变电站的特征及结构，然后针对智能变电站中电力物联网的应用从视频监控和安防类、变电站微环境监测、设备温度类在线智能监测及高压断路器在线故障诊断几个方面进行了讨论。
关键词：电力物联网；智能变电站；应用
引言
国家电网有限公司在2019年明确提出了“三型两网，世界一流”的发展战略目标，实际上就是对准世界一流，发展为共享型、枢纽型以及平台型的电力企业，构建良好的智能电网与电力物联网。“三型两网、世界一流”的战略目标促进了电力物联网的快速发展，在智能变电站建设和运行过程中急需运用电力物联网。然而就目前来看，电力物联网在智能变电站建设过程中的运用较少。本文在研究过程中首先简单陈述了智能变电站的特征和结构，然后探讨了智能电网中电力物联网的具体应用。
一、智能变电站的特征及结构
变电站作为电网建设的基本条件，发挥着电力传输的重要作用，同时还会直接影响电网安全稳定的运转。国家电网于2012年在《智能变电站技术导则》中明确了智能变电站拥有的特点为通信平台网络化、系统功能集成化、运行状态可视化、全站信息数字化以及高压设备智能化、结构设计紧凑化等，同时还拥有电网动态在线分析、控制决策等性能。
在IEC61850标准中明确要求智能变电站需要组建三层两网的体系架构。站控层主要包括监控工作站、防误工作站、远动子站等设备，具备运行控制、设备管理等能力，为了做好全站信息监控的集成，要求能集成各种信息平台，如：视频安全、门禁管理、消防信息以及状态监控系统等。计量设备、保护测控装置、稳定控制装置等组成间隔层的主要元素，其具备系统保护与控制等功能。过程层是由智能终端与合并单元等设备构成，主要功能是实现变电站电压、电流等模拟量数据的采集，同时实现对断路器、刀闸等一次设备的控制及状态采集，为变电站集成化水平的提升，设计出集成智能终端，最终达到合并单元与智能终端集成的目的。
二、电力物联网在智能变电站中的应用
（一）在视频监控和安防类的应用
视频监控与安防系统实际上是利用电子围栏、红外、门禁、震动、监控、门磁等设备提升变电站的安全性，同时还可以整天动态监控站内人员的流动方向。图像辨别技术可以查看站内是否出现外来无关人员，如果存在需要第一时间查找其流动方向，然后将信号传送给安保人员，接着自动语音播报告知外来人员停止通行。在一键顺控操作中，当操作到某设备时可联动视频监控，利用视频识别功能判断断路器或刀闸操作是否到位，达到提升操作效率缩短操作时间的目的。利用视频识别功能，可自动的读取各类表计，包括数字表、模拟表，甚至识别压板、把手、空开等二次设备的位置。
（二）变电站微环境监测
变电站端子箱、机构箱、检修电源箱等五小箱是联系一、二次设备的重要部分，直接关系着变电站的安全健康运行。长年累月的户外露天运行，锈蚀、漏风、漏水、进潮气等现象时有发生，一旦箱内进水，引起二次回路绝缘降低造成短路接地，其后果不堪设想。另外柜门在操作或巡视后，没有关好，也会影响设备机柜内正常运行环境，从而给设备的安全造成直接或间接的影响，带来设备失效、失控、损坏，甚至电力事故等安全隐患。
通过在变电站部署基于电力物联网技术的智能微环境监测系统，实时监测端子箱、机柜等设备运行环境，实现对端子箱、机柜等变电站辅助设备运行环境状态自我感知和精细化远程监管，及时推送可能对设备安全运行造成隐患的风险预警，达到无人巡视目的，当数据异常时自动启动边缘计算，根据内置策略可启动除湿或通风，改善局部温度和湿度，使机柜内设备处于良性健康的工作环境中，有效提升设备状态的全面感知和提升变电站运维管理水平。
（三）设备温度类在线智能监测应用
温度作为变电站当中一个至关重要的参数，如果温度太高，就会对设备的工作性能造成严重影响，乃至会损坏设备，所以非常有必要检测变电站的温度。变电站中的开关触点、电缆接头、电容器以及刀闸触点等关键位置都会由于紧固松动、过载等出现发热，进而使设备出现故障。针对主要设备可以装设智能无线温度传感器，利用泛在电力物联网，搜集数据之后把信息及时的传送到后台，然后处理大量数据，如果温度数据大于设定阈值，就可以直接发出预警信号。在监测开关柜的温度时，可以使用超高频温度读卡器辨别超高频温度标签，这个超高频温度标签具备传感与射频辨别能力，具备无源无线特点，非侵入式设计，不仅能够测量温度，而且还具备数据存储的功能，同时拥有小型化的特征。
（四）高压断路器在线故障诊断
高压断路器作为电力系统当中至关重要的保护与控制设备，在建设过程中需要投入大量资金，其性能的稳定性与电力系统的安全运转具有紧密联系。高压断路器二次控制回路元件、操作传动杆、弹簧等出现故障，就会使断路器拒动，在一定程度上严重影响了电力系统运行的稳定性与可靠性。通过将电力物联网应用到智能断路器中，不仅可以利用物联网和新型传感器加大对设备运行维护状态信息的监控力度，而且还可以采用低复杂度的方法针对大量运行维护大数据进行深入分析和处理，比如，经过对高压断路器动作出现的振动信号进行进一步分析得知其出现螺丝松动、弹簧储能缺失等问题；经过搜集触点行程特性、振动特性、线圈电流等内容，使用数据处理平台全面分析搜集到的数据信息，明确高压断路器各个组成部分的动作特征，综合监视高压断路器的各个方面，迅速辨别高压断路器的工作状态，同时确定故障发生的具体位置。
结论
智能变电站在智能电网中是不可缺少的重要环节，同时还是构建智能电网的重要内容，所以在智能变电站中应用电力物联网对于变电站的运行与维护具有重大意义。文章在研究过程中首先陈述了智能变电站的特征及结构，发现智能变电站具备通信平台网络化、系统功能集成化、运行状态可视化、全站信息数字化以及高压设备职能化、结构设计紧凑化等特征；其次，从视频监控和安防类、变电站微环境监测、设备温度类在线智能监测及高压断路器在线故障诊断几个方面探讨了智能变压器中泛在电力物联网的具体应用。
参考文献：
[1]张子仪，蔡泽祥，郭采珊，孙宇嫣，曾兴.面向泛在电力物联网的分布式云数据中心优化选址[J].电力系统保护与控制，2020，48（03）：36-42.
[2]潘晨燕，涂福荣.基于智能变电站全面感知的辅助综合监控系统典型配置方案[J].能源与环境，2019（06）：13-15.