物联网技术在输变电设备管理中的应用

物联网技术在输变电设备管理中的应用

顾尧

广西电网有限责任公司崇左供电局 广西崇左 532200

【摘要】为贯彻落实电网公司数字化转型和数字南网建设要求，运用先进的计算机技术、通信技术、物联网技术，建设一个覆盖输、变、配、用的安全、可靠、高效的全域物联网，规范电网公司全域物联网建设与运行监控，充分发挥出物联网技术的优势，提升输变电设备管理质量有重要意义。

【关键词】物联网技术；输变电设备；管理

1.关于物联网技术

物联网技术（internet of things，IoT）通过部署具有一定感知、计算、执行和通信等能力的各种设备，获得物理世界的信息或对物理世界的物体进行控制，通过网络实现信息的传输、协同和处理，全面实现人与物通信、物与物通信的网络。

2.物联网技术在输变电设备管理中的总体架构

2.1建设原则

（1）开放性要求：电力全域物联网的软硬件平台应具有开放性和适应性，物联网平台及应用功能模块均应基于国际、国家、行业及企业标准开发，支持电力全域物联网应用模块的数据和功能交互，系统规模和功能可按需扩展^[1]。

（2）可靠性要求：电力全域物联网建设时应考虑可靠性要求，通过关键硬件设备及软件采用冗余配置、集群、虚拟化、容灾备用等技术手段，消除单点故障，确保不因部分软硬件故障而影响系统功能的正常运行。

（3）集约化要求:电力全域物联网应按安全分区统一配置软硬件设施，提高软硬件资源综合利用率。各类设备应根据应用特点选用适当的体系架构和系统配置。对性能及可靠性要求高的实时类设备应选用专用设备，对性能和可靠性要求相对较低的管理类应用可采用低配置设备。

（4）易维护性要求：电力全域物联网应具备系统自检、性能预警、事件告警、故障诊断等功能，可对系统软硬件设备进行监测，并具备统一的管控界面，可发现并排除系统隐患及故障。

（5）可管理性要求：电力全域物联网应具备软硬件设备集中管控能力，所采用的软硬件设备应具有可管理性，可自动报告自身状态或响应状态查询指令，可响应运行控制指令^[2]。

2.2平台结构

物联网平台统一部署在南网云，采用一级多节点方式部署，实现电力全域物联网的弹性扩容和灾备能力。按接入业务终端的安全部署区域，电力全域物联网部署在非控制区（安全II区）、生产管理区（安全III区）、管理信息区（安全IV区）和DMZ（安全V区）。

2.3信息交互架构

电力全域物联网向下进行电力物联网传感设备及电力网关设备的接入，向上通过接口开放实现和企业中台间的数据共享以及业务流程的贯通。

3.物联网技术在输变电设备管理中的接入

关于其接入，物联网平台与底层设备之间实现通信交互，完成资源管理和信息配置的接口，即向下提供的接口。

3.1接入要求

终端接入物联网平台要求应满足以下要求：a)终端应具备物联网平台可接入系统的唯一标识码。b)终端接入物联网平台间应具备身份鉴权认证机制。c)终端应遵循本规范的接入方式和通信协议接入物联网平台，上传数据与接收控制指令。d)终端的硬件配置应满足本规范要求的配置e)传输网络采用专用网络或加密通道，从专用网络通信来的数据与专线通道来的数据同样对待和处理，应支持专线（VPN）或接入点（APN）进行数据通信。f)物联网平台应能控制接入设备的网络访问控制策略，防止资源被非法访问或非法使用功能。g)接入终端可提供的数据和字段应满足物联网平台设备模型要求。接入设备应能通过物联网平台进行量测、图形的交互。

3.2接入方式

电力全域物联网平台支持物联网网关、协议插件和物联网操作系统三种接入方式：a)物联网网关方式适用于传统的传感器和终端接入物联网平台。b)协议插件方式适用于具备通用操作系统的智能终端，通过标准的物联网协议插件接入物联网平台，如智能穿戴终端设备、机器人。物联网操作系统方式适用于单片机的终端设备，通过植入物联网通用操作系统接入物联网平台，如智能摄像头。

4.物联网技术在输变电设备中的具体管理

4.1连接管理

多协议接入应满足以下要求：对设备或对象的环境量、状态量、电气量、物理量和行为量等进行采集量测的装置应采用MQTT(s)、CoAP、HTTP(s)协议上报数据。对设备或对象的行为进行控制的装置应采用MQTT(s)协议接收控制指令。对设备或对象的视频、音频数据进行采集量测的装置应采用GB/T28181、ONVIF、PG协议上报多媒体信息和接收控制指令。

设备接入鉴权应满足以下要求：支持物联网平台对设备接入进行身份鉴权认证和鉴权记录储存。支持调用注册接口向物联网平台发送注册请求或在物联网平台注册设备。支持物联网平台对设备分配全局唯一的设备ID和密钥。支持物联网平台接收设备的鉴权申请并验证设备ID和密钥，验证成功应返回鉴权成功响应。

4.2设备管理

设备注册应满足以下要求：支持调用物联网平台的服务开放接口，完成设备注册。支持登录物联网平台门户，完成设备注册。

设备信息管理应满足以下要求：支持单个或批量设备创建、删除功能。支持设备信息修改、查询功能。支持设备在线、离线、未连接状态查询功能。

设备模型管理应满足以下要求：支持设备模型定义、编辑功能。支持设备模型文件导入、校验功能。支持设备模型内容存储、检索、查看功能。支持设备模型版本管理、使用统计、修改影响分析功能。支持设备模型单个下发、批量下发到智能终端或物联网网关功能^[3]。

设备影子应满足以下要求：支持存储设备的在线状态和应用程序期望下发的配置。支持收集记录设备的数据和状态。支持下发控制指令到设备,设备不在线时，设备影子可缓存指令，设备上线后主动从设备影子拉取指令。

设备分组应满足以下要求：支持创建分组管理可归类设备。支持已创建分组增加、删除、修改、查询设备。支持分组多级结构管理。

文件管理：支持调用物联网平台接口上传与下载文件，提供文件管理服务。

视频管理应满足以下要求：支持监控设备接入注册、实时监控、云镜控制和视频录像等功能。支持多级多域管理、逐级转发和外域转发等功能。支持录像标签、录像检索、录像回放、录像下载、时间轴呈现检索结果等功能。支持对监控视频质量进行巡检，提供视频图像质量诊断手段，检测视频资源异常情况并形成告警。支持接收并查看告警，告警包括摄像机下线、摄像机内存占用率过高、摄像机温度、节点CPU过载、节点温度过高、电源故障、风扇故障等^[4]。支持查看并导出设备报表，报表包括在线统计率、设备离线统计率、硬盘故障统计、录像计划执行统计等。

4.3容器管理

容器管理应满足以下要求：支持容器远程安装，可对设备批量配置多容器安装任务、统计查询容器安装进度。支持容器远程卸载，可批量卸载设备上安装的容器。支持容器远程修改，可批量修改容器的内存、磁盘等配置。支持容器增量升级，可批量增量升级容器、统计查询容器升级进度。支持容器运行状态查询，可实时查询容器的运行状态、资源占用情况。支持容器异常告警上报，可获取容器的异常告警。

4.4应用管理

应用管理应满足以下要求：支持应用远程安装，可对设备批量配置应用安装任务、统计和查询应用安装进度。支持应用远程卸载，可批量卸载设备上安装的应用。支持应用运行状态查询，可实时查询应用的运行状态、资源占用情况。支持应用异常告警上报，可获取应用的异常告警。

5.结语

输变电设备智能管理是实现智能电网建设的重点。实现电网与物联网的结合其目前已经进入到国家战略成为，通过积极应用物联网技术，我国电网最终会形成一个电网与物联网相互深度且深度融合的局面，为进一步有效整合我国现有的通信基础设施资源和店里系统基础设施资源有重要意义，有效提升我国节能减排效率的同时提高电网的运行能力和服务质量。通过积极利用物联网技术并且充分发挥出其作用，能够极大程度推动我国电网的智能化发展，对构建我国一个整体、科学、高效的电网网络有重要价值。

【参考文献】

[1]朱建明.输变电设备物联网关键技术研究[J].中国设备工程,2020(05):26-27.

[2]金岩,刘晶,杨志华.模糊度算法融入新型结构实现输变电设备油温监测[J].自动化与仪表,2020,35(01):71-75.

[3]夏拥,王奇,张晗,张厚荣,宋云海.基于大数据的输变电设备缺陷评估示范平台设计[J].电网与清洁能源,2019,35(12):15-19.

[4]余钟民,纪坤华.物联网技术在输变电设备管理中的应用研究[J].电力设备管理,2019(12):31-32.