基于物联网技术的智能变电站数据管理系统研究

基于物联网技术的智能变电站数据管理系统研究

邱栋

广东电网有限责任公司汕头供电局，广东汕头，510006

摘要：随着物联网技术的发展，物联网能够通过传感器进行传统非联网产品与网络连接，进行数字化、自动化控制和监控。通过先进的物联网技术可将变电站进行网络化、智能化改造，对变电站内相关设备运行及环境状况进行远程监控和集中管理，实现全电参量采集、监测，同时通过智能变电站数据管理系统实现设备运行监控、数据分析、各类环境信号报警、故障报警及电能质量管理等功能。从而大大节省人力成本，也能够及时发现变电站出现的问题。变电站运行越来越趋于自动化，变电站无人值守已经成为可能。物联网在智能变电站中的应用，旨在提高电力系统生成环节的信息化水平，以适应新时期规模化电网运转的实际需求。基于此，对物联网技术的智能变电站数据管理系统进行研究，以供参考。

关键词：物联网技术;智能变电站;数据管理

引言

将物联网技术应用于智能变电站数据管理工作是实现电力设备智能化管理的一个主要途径。现阶段，变电站逐步由传统型转向的数字化型，通过物联网技术的运行数据积累，为电力设备的日常维护检修提供更加完善的电力设备管理方案。然而，当前我国大多数电力企业所使用的数据管理系统采用本地化建设思路，开发周期较长并缺少第三方API接口，不利于电力设备的远程操作。

1系统关键技术

1.1现代智能感应器科学技术

传感科技是信号识别和信息交换的测量有效手段,能够分析采集数据,以更加容易理解的形式传递数据,使数据具有完整性。传感科技的优点在于其敏感性。将该技术应用在智能变电站的在线监测中,能够有效提高数据传输质量,保证其稳定运行。传感器技术在感应器网络中具备两个功能:一是数据的分析与获取;二是信息处理。传感器产品的应用不但能够满足现代社会实现互联网信息传播的需要,还能满足重传过程中的信息处理需要,即系统能够在接收到信号时把信息内容转化为所要求的形式.

1.2光纤传输视频监控技术

计算机技术的发展，使得图声信号深入处理成为可能，为加强对变电站综合管理，很多电力企业考虑建设集中式远程视频监控系统，在遥测、遥控外增加遥视，降低维护人员工作量。现有遥视系统多进为简单视频监控，变电站安全监控依赖于传感器，自动化程度不高。系统独立运行，传感器仅能感应部分区域异常。如某变电站火灾报警探头发出警报信号，现场检查发现报警装置误动。某控制中心出现主变油位低信号，现场检查发现无异常情况。主要设备室照明灯具需持续点亮，与节能绿色电网理念不符。采用智能视频监控可以排除误报信号干扰。

1.3数据通信技术

数据通信技术能够实现人和机器之间的无障碍交流与信息传递,。该技术是通过运用信息排列组合的方法在人和机器的自由组合中完成信号的平稳传递。数据通信技术产品一般由以下3个部分构成:(1)业务应用中枢。该部分实现业务使用目标与消息传递目标;(2)无线传输端口。该部分是数据传输中无线网络信息传送装置;(3)数据传输信道。该部分是无线网络传输媒介。由于信息技术的发展,数据通信技术应用到各产业已成为当前社会发展的必然趋势,主要原因是由于该技术能够有效解决人机之间的信息交流障碍。

2系统架构设计

系统应用于变电站，对站内安装的各种智能电表等进行数据采集，并提供数据的统计和分析，进行可视化展示，为运维管理提供智能决策。系统的整体架构由4个部分组成：电力设备层、数据采集层/平台层、业务处理层、应用展示层。系统的最大特点在于采用分层、分布式形式实现系统的解耦及大数据处理，同时采用云服务形式为各使用者（租户）创建相互独立的应用，为电力设备生产企业、用电企业提供电力设备管理及运维的快捷方式。电力设备层主要包含变电站内的各种智能电表、综保设备、温湿度传感器、水浸传感器、烟雾传感器、防鼠栏、照明系统、门磁传感器、视频监控、周界报警及网关等设备。这些设备负责监测变电站内的电力数据、现场环境数据和安防信息，通过RS485总线组成工业网络，按照Modbus协议进行数据传输，将数据汇总到网关设备，由网关设备将数据上传到数据采集层/平台层。通过充分利用物联网技术，全面采集各项参数，便能够建设成一个具备储存、分析、展示的工作流程。数据采集层/平台层主要是指物联网平台。物联网平台可以实现底层终端设备的管、控、营一体化，为上层提供应用开发和统一接口，构建终端设备和业务的端到端通道。物联网平台在整个体系架构中起着承上启下的关键作用，提供设备的接入、管理，数据采集、规则制定、数据存储/转发及安全管理功能，并通过TCP/MQTT/HTTP等形式提供南向、北向接口，方便设备的接入以及业务层获取设备的实时数据。

3存储架构设计

系统以云服务形式向外提供应用，考虑到并发性及数据的增长性，在数据的存储架构上，采用三层存储架构：Redis缓存、MySQL结构化存储、ElasticSearch分布式存储。其中，Redis缓存用于存储用户的登录、会话信息，保证多应用的统一性、不间断性，提高系统用户体验化及交互性；MySQL结构化存储用于存储租户、用户、设备基本信息，考虑到配电站数据的持续增长性，单个变电站若30s采集一次数据，单日即产生2880条数据，1年即有1051200条数据，随着用户的增长，数据超过百万条后，MySQL的存储性能不能满足日常的数据存取要求，所以设备数据及系统日志采用ElasticSearch进行分布式存储；ElasticSearch采用文档形式存储数据，便于配电站监测数据的变更，系统的扩展性也更高，同时ElasticSearch支持集群，方便后期的服务扩容。

4数据信息展示

数据展示是对数据处理直观的最终显示。把不同格式的数据完全展示到人机界面上，需要有统一的规划和特点，使界面简洁、整齐。展示的界面设计主要分为四部分。第一部分为全站工况光字牌，站内每个间隔都对应一个光字牌，该间隔有通信中断或异常时，相应的光字牌会变成不同的颜色进行提示；第二部分为链路回路展示图，链路回路上能够展示具体链路的通信状态、发送或接收数据流状态；第三部分为具体链路的详细信息，包括具体事件是否发生、具体状态的状态量以及所统计项的统计值等信息；第四部分为采集模块的采集信息，包含每个采集口的流量、帧速等信息。该界面从整体到局部，从示意图到具体表格，完整地展现了所需数据的具体信息，方便操作人员清晰地掌握当前变电站的运行工况。

结束语

借助更加自动的控制技术实现对通信电源的监控是极为必要的。不仅如此，高精度、高效率、高稳定性的监控效果也促使对电源状态的监控形式要实现从原有的波形输出形式转换为数字输出形式。同时值得关注的是，作为一项集多项技术于一身，且处于发展中状态的信息技术，通信电源的更新换代也是监控系统在开发、实施过程中需要充分考虑的问题，功能全面，开发灵活的监控系统才能确保其在实际应用中的使用价值。

参考文献

[1]赵博,王栋.智能变电站继电保护装置的自动测试系统[J].集成电路应用,2021,38(12):130-131.

[2]庄颖璇.智能变电站交直流一体化电源系统应用[J].农村电气化,2021(12):41-43.

[3]高禁,郝星星,封岸松.智能变电站变压器在线监测系统的设计与实现[J].光源与照明,2021(11):80-82.

[4]加依达尔·金格斯,谭金龙,南东亮,韩伟,杨飞,王畅.数字化智能变电站继电保护装置自动测试系统研究[J].电工技术,2021(22):116-119+122.

[5]常惜阳.基于模拟主站的智能变电站远动信息快速核对系统设计与研究[J].电工技术,2021(22):120-122