摘 要：针对现有变电站的设备台账、工器具等设备管理、设备状态监测智能化管理程度不高的现状，该文结合物联网技术，提出变电站辅助监测系统设计思想，通过传感网络实现变电站的设备资产管理和温度在线状态监测。某地区电网的实际应用表明了该设计思想的有效性，能更好地提高变电站的智能化水平，为运行人员提供技术支持。
关键词：物联网；变电站；辅助监测系统；资产管理；温度监测
引言
物联网是通信网与互联网的拓展应用和网络延伸，利用感知技术和智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。随着物联网的兴起和发展，物联网技术在智能电网中的应用已涉及到智能电网的发、输、变、配、用各个环节。智能变电站作为智能电网的重要基础和节点支撑，是建设智能电网中实现能源和控制的核心平台之一。但是，现有变电站的设备台账、工器具等设备管理、设备状态监测均处于较为落后的管理状态：设备台账的更新基本滞后于设备实际变动，且为手工录入，工器具管理处于不完善状态，存在逾期未试验、超使用年限使用等情况，设备及环境状态(如设备温度、环境温度)等还处于人工巡查阶段，可以说对变电站内的资产、设备、工器具等的管理都还处于人工为主、计算机为辅的管理状态，工作效率较低，与智能变电站的信息化管理存在差距，难以有效地支撑智能电网条件下的资产全生命周期管理的要求。为此，该文提出一种基于物联网技术的变电站辅助监测系统的设计思想，实现变电站内设备的智能化分析与管理，提高变电站智能化水平。
1 建设目标
通过变电站辅助监测系统的建设，实现对电网所辖范围内变电站资产信息的全面掌控及在线管理，实现对变电站内一二次设备温度状态的监测，实现对关键工器具的自动化管理。
2 系统架构及部署
变电站辅助监测系统包括主站系统和厂站系统，主站系统采集厂站系统上送的数据，进行处理分析，并与其他相关系统进行数据交互，实现设备资产管理、安全工器具管理、环境温度在线监测、缺陷管理等高级应用功能。变电站辅助监测主站系统采用双机双网部署，配置应用服务器、接口服务器、数据采集服务器、维护及管理工作站等；变电站辅助监测厂站系统部署应用服务器、维护工作站以及覆盖全站的无线传感网络，通过无线接收盒接收传感器、标签(有源/无源)信号，同时厂站部分通过综合数据网将采集的数据上送给主站部分。
3 系统功能
变电站辅助监测主站系统采集厂站系统上送的设备台账信息、设备温度在线监测数据等，与其他业务系统进行数据交互，对数据进行综合处理、应用和展示，主站系统功能如下：
系统管理，在主站端实现对系统的权限管理，通过对部门、人员、角色进行配置和维护，分配人员使用权限，保证系统安全运行。数据采集与交换，数据采集是指辅助监测系统主站与厂站系统进行数据交换，采集与辅助监测应用有关的业务数据。与厂站终端设备通信采用无线自组网的方式，采用ZigBee通信协议，采集和处理温度数据和台账信息，厂站系统将采集到的数据通过综合数据网上送主站并接收主站命令资产管理，在主站端实现对厂站端系统上送的设备台账信息进行处理，与安全生产管理系统的设备台账信息进行比对，当厂站端有设备更新或者改造，设备台账信息发生变化时，主站系统能自动更新设备台账信息并同步到安全生产管理系统，能通过对厂站采集数据进行召唤，可实时准确盘点现场固定资产状态及位置信息，当监测到未授权移动的资产标签，系统进行报警处理。在线温度监测，在主站端实现对变电站断路器的触头、母排和刀闸等设备温度的在线监测。
通过对比设备的相对温升，分析可能的过热情况，发出预警信号，提醒运维人员进行处理。信息告警，在主站端将各种告警信息以各种手段(推送、手机短信、Email)等方式通知相关负责人员。
变电站辅助监测厂站系统采集终端设备上送的台账信息、设备温度在线监测数据等，在厂站端对数据进行综合处理、应用和展示，厂站系统功能如下：系统管理，在厂站端实现对系统的权限管理，通过对部门、人员、角色进行配置和维护，分配人员使用权限，保证系统安全运行。数据采集，厂站系统与终端设备通过无线自组网的方式进行数据交互，采用ZigBee协议，将接收到的实时数据通过网络写入到厂站系统的数据库中。资产管理，在厂站端将一、二次设备的固定资产信息与有源电子标签建立联接，厂站端系统根据主站系统的命令召唤和更新标签中的台账信息并在当地系统保存，可在厂站端通过系统查看本变电站设备台账信息。在线温度监测，在厂站端查看本站断路器的触头、母排和刀闸等设备的温度情况，通过对比设备的相对温升，分析可能的过热情况，发出预警信号，提醒运维人员进行处理。安全工器具管理，安全工器具管理实现在厂站端对工器具的配发、接收、领用、归还、检验、报废等的管理及统计查询。通过在工器具上粘贴无源标签，并在工器具室内部署无线传感网络，实现工器具实时盘点、工器具进入自动感知、告警等功能。当工器具被借出时，安装在门口附近的阅读器读取工器具的电子标签的标识，将工器具的属性、借出时间等信息自动录入到数据库中；当工器具归还时，阅读器读取工器具的电子标签的标识，将工器具的属性、归还时间等信息自动录入到数据库中。
4 实施范围及效益评估
以某地区实际电网为例，建设变电站辅助监测系统，选取110 kV甲站和乙站(甲站为敞开式户外变电站，乙站为GIS变电站)为实施地点，部署范围包括开关柜温度在线监测、刀闸测温、设备标识及巡检。按照如下数量进行配置：开关柜测温 KYN开关柜按照每柜6个传感器，XGN开关柜每柜12个传感器考虑；刀闸测温 甲站每组刀闸6个传感器考虑；设备标识 每台设备安装1张有源标签；工器具 每样工器具根据数量安装1张无源标签。同时，每个站安装4个网络中继器，1个无线自组网网关，1个信号路由器，1台服务器，1台工作站和1台交换机。
项目实施过程中应注意以下事项：服务器、交换机、信号路由器尽可能的独立组屏。网络中继器尽量平均分配到变电站的不同角落里，能够覆盖住整个变电站。10 kV开关柜测温的温度传感器安装在开关柜梅花触头后面的圆形触臂上，采用圆形卡环式安装，无线接收盒每个开关柜部署一个，安装位置在开关柜上方的仪表室。刀闸测温的温度传感器安装在刀闸转动位置的螺母上。设备标识的有源电子标签(内置电池)采用粘连方式安装。设备标识的无源电子标签采用粘连方式安装。
基于物联网技术的变电站辅助监测系统的应用，从工程实施上获得了良好的效果：在变电站内设备部署温度传感器，可在线实时进行测量，无须现场测量，缩减原来的巡视次数，减轻了运行人员的工作量，结合在线状态监测的其他数据，进行设备故障的早期诊断和预警，提高设备预防故障发生的能力。通过资产管理实现设备状态跟踪记录，监控设备的使用和流动情况，提高资产管理精细化程度，更好地实现对变电站尤其是无人值班变电站相关设备的管理。
5 结论
该文设计的变电站辅助监测系统适应智能变电站的发展要求，实现了设备的资产管理、状态监测，提高了运行人员的工作效率、电网的安全性和经济性，系统只配置了资产管理、温度监测等功能，其他功能如智能巡检、图像监视及安全警卫、防误入带电间隔、火灾报警及消防等功能还尚未配置，如这些功能都配置上，利用物联网技术，通过统一的规约进行采集，实现集成应用，形成全面互动的变电站辅助监测系统，将能更好地提高变电站的智能化水平，为运行人员提供技术支持。