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1、 物联网技术在环网柜在线综合监测系统中的应用分析 佘强 史金刚 李运旺 王有梅【摘要】 环网柜是配电网中的重要组成部分，随着城市用电负荷的增加，环网柜的数量也在不断增多，亟需建立环网柜在线综合监测系统，实现对分布在城市各个配电网格中的环网柜的有效管理。当环网柜在运行的过程中出现异常情况时，运维人员能够及时掌握信息，提高对环网柜的运维和管理效率，本文主要介绍了物联网技术在环网柜在线综合监测系统中的应用。【关键词】 物联网技术 环网柜 在线 监测系统引言在城市配电网中，环网柜一般与若干条10kV配电线路相连，实现电能的分配。然而环网柜在运行的过程中，受到的外界干扰因素较多，如自然条件使得环网柜内的
2、温度过高或湿度过大、受到外力的撞击、所接带的负荷较重导致运行温度偏高等，这些都是环网柜的异常运行状态。通过对环网柜进行在线综合监测，能够及时掌握环网柜的运行信息，并可以通过移动APP无线传输技术，将环网柜的运行状态信息发送至配电运维人员的终端中，实现对环网柜的高效精准运维，满足城市配电网的发展需求，本文详细分析了环网柜在线综合监测系统的原理和相关的应用情况。一、物联网技术在信息化时代下，物联网技术的发展速度较快，已经应用在包括电力行业在内的多个领域，提高了社会的信息化和自动化技术水平。通过物联网技术中的智能感知和智能辨识技术，可以实现数据信息的智能化准确采集，并与通信技术进行融合，实现数据的快
3、速传输和处理，提高电力生产的技术水平1。物联网技术在环网柜在线监测系统中的应用，可以分为感知层、控制层和应用层等三层。其中，感知层主要是利用物联网在数据采集方面的优势，广泛采集环网柜的各类运行数据。控制层是将所采集的数据进行分析和处理，应用层则是将处理后的数据形成相应的结果或决策信息，供环网柜运维人员进行参考。二、環网柜在线综合监测系统2.1 环网柜在线综合监测系统的基本功能环网柜在城市配电网中的分布较为分散，管理的难度较高，如果依然采用传统人工对环网柜进行巡检的方式，则管理和运维效率较低，也难以及时发现环网柜中存在的异常或故障情况2。采用环网柜在线综合监测系统，可以实现环网柜异常运行状态的识
4、别和检测，并发出相应的异常运行状态预警，对环网柜的健康状态进行评价。2.2 环网柜在线综合监测系统的结构和组成在环网柜在线综合监测系统中，主要包括单片机、传感器和通信模块等。传感器负责采集环网柜的各类运行数据信息，并将数据信息传输到单片机中，通过计算程序进行分析，并将得出的结果通过通信模块发送到环网柜的运维人员所持的终端。传感器包括温湿度传感器、光电传感器等，其中温湿度传感器主要用于采集环网柜中的温度和湿度信息，光电传感器用来采集环网柜中的开关量信息3。此外，由于环网柜可能会受到外界的撞击，故在该在线监测系统中还设置了加速度传感器。其中，环网柜在线综合监测系统的结构示意图如下图1所示。这种环网
5、柜在线综合监测装置能够适应较为复杂的应用环境，容易安装。此外，该环网柜在线综合监测装置还具有以下特点：一是自带传感器（配电缆及接线端子），现场即插即用，安装施工简单;二是全端口防雷，光电隔离;三是主动上报机制，有告警则上报数据，具备智能设备低端协议解析功能，数据量也较小，通信效率较高。三、环网柜在线综合监测系统的物联网关键技术和实际应用3.1 智能感知环网柜的空间较为狭窄和紧凑，长时间的运行容易出现异常的运行状态，应对其进行系统监测，其中智能感知技术发挥着关键作用，可为监测系统提供丰富准确的数据信息来源。环网柜中，物联网通过转换元件进行处理后，可以转换为电信号或者光信号，这类信号可以输入到网络
6、通信系统中进行传输和处理。物理量包括温度、湿度、振动等，化学量包括环网柜是否浸水、气体含量等。通过对这些信息量进行采集，能够掌握环网柜的运行状况。3.2 统一信息模型和统一通信规约技术由于环网柜的运行数据信息类型较多，故在环网柜在线综合监测系统中采用了多种不同类型的传感器，各类传感器所采集的数据进行交互存在一定的困难，并且不同生产厂家的传感器设备的数据格式、表达方式等方面不一，在互联互通方面也难以实现。为了保证各类应用系统的数据信息交互质量，实现对环网柜运行状态的全面感知和实时掌握，采用统一信息模型和统一的通讯规约技术，是环网柜在线综合监测系统中的关键技术之一。其中，统一信息模型可以采用目前在
7、智能变电站中广泛采用的IEC 61850通信标准4。在这种通信标准中，以传感器作为最小的逻辑通信单元，并对环网柜中所布置的各类传感器分别建模。由于在建模的过程中采用的是统一的信息模型，故可以实现统一建模，提高数据之间的互操作性。IEC 61850采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构的层次数据模型，如图2所示。面向对象的建模方法的出发点和基本原则是尽可能模拟人类习惯的思维方式，使开发软件的方法尽可能接近人类认识世界的方法与过程。从应用的角度，IEC61850标准又将服务器分层为逻辑设备LD（Logical Device），逻辑设备包含逻辑节点LN（Logical Node），逻辑
8、节点包含数对象DO（Data Object ），数据对象则是由数据属性（data attributes）构成的共用数据类的命名实例。IEC 61850把装置的不同功能抽象为逻辑节点，装置具有的功能就是各个逻辑节点的集合，这很好地解决了装置的类型和装置功能的组合。此外建立环网柜在线监测系统的统一信息模型之后，需要通过统一的通信规则映射到网络层，以实现数据信息在网络层的传输。在IEC 61850通信标准中，采用面向对象技术定义通信服务，服务接口采用抽象通信服务接口的方法，它独立于具体的网络应用层协议。客户服务通过抽象通信服务接口，由SCSM映射到采用的通信栈或协议子集5。该统一通信规约在应用的过程
9、中，只需要将对象和服务映射到新的特定通信协议栈，只要改变相应的特定通信服务映射SCSM即可，而信息模型及相关规范不用变化。正是由于IEC 61850标准的这些特点，使应用和通信解耦，促使构建无缝开放式的环网柜自动化监控系统得以实现。3.3 环网柜在线综合监测系统的应用环网柜在线综合监测系统在实际部署应用中，应把握各类传感器的关键安装技术指标，保证合格的施工安装质量。传感器涉及到的技术指标包括通信频率、运行温度、工作电流、发射功率等，其中通信频率可以取2.4GHz，运行温度一般范围较多，基本都能够满足。传感器的发射功率不超过1mW，工作电流不超过3微安，当满足这些基本条件时，传感器能够保证正常可
10、靠工作，准确采集环网柜的运行数据，实现对环网柜的在线实时监测。四、结论随着物联网技术的发展，利用物联网技术构建环网柜在线综合监测系统，可以有效提高环网柜的运维和管理的信息化和自动化水平，为打造坚强配电网提高技术支撑。本文所分析的物联网技术在环网柜在线综合监测系统中的应用技术，可以在实际环网柜运维中加以应用，有力保障配电网的运行安全。参 考 文 献1 苏伟明. 基于物联网技术的多参数在线监测系统研究J. 港口经济， 2020， 000（004）：64-65.2 劉德山. 物联网技术在电力配网智能监控管理中的应用J. 四川建材， 2018， v.44;No.216（08）：206-207.3 吴宇红， 纪涛， 楼建强， et al. 环网柜除湿监控系统的设计J. 电力信息与通信技术， 2019， 017（008）：P.81-86.4 王学良. 基于物联网技术的输电线路在线监测系统J. 电子测试， 2018， 402（21）：81+86-87.5 陈普然. 物联网技术下的配电线路在线监测系统应用J. 农家参谋， 2020， No.658（12）：278-278. -全文完-
