当前位置: 网站首页 >

电力行业解决方案

物联网技术在电力行业应用产生的优势

  1. 在输配电调度方面通过物联网技术的应用,通过遍布电网的传感器及时感知电网内部的运行情况,反馈给调度系统全局系统电能的损耗情况,并能够辅助调度人员对系统的运行方式,在保证安全运行的前提下优化网络的运行,提高输电环节的智能化水平和可靠性程度,节省能源消耗。

  2.  在配电网现场作业管理方面物联网技术的应用主要包括:身份识别、电子标签与电子工作票、环境信息监测、远程监控等。搭建配电网现场作业管理系统,实现确认对象状态,匹配工作程序和记录操作过程的功能,减少误操作风险和安全隐患,真正实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。

      利用物联网技术,可以提高对配电线路等电网设备的感知能力,并很好的结合信息通信网络,实现联合处理、数据传输、综合判断等功能,提高配电网的技术水平和智能化水平,配电线路状态监测是其重要应用环节之一,主要包括气象环境监测、线路微风震动等,这些都需要物联网技术的支持,包括传感器技术、智能分析和处理技术、数据融合技术及可靠通信技术。

     利用物联网技术可提高配电网设备的自动化和数字化水平、设备检修水平及自动诊断水平,通过物联网可对设备环境状态信息、机械状态信息、运行状态信息进行实时监测和预警诊断,提前做好故障预判、设备检修等工作,由于各种原因,电力设备会发生发热现象,设备各部位温度表征设备运行是否处于正常运行状态的一个重要参数,采用无线传感网络技术,可实现对设备温度的实时监控。

    3. 在安全监控与继电保护方面,通过物联网技术的应用,一方面可以实时感知在外界气象条件下,杆塔、线路等运行部件的受力情况,将信息及时反馈。

       物联网技术可用于电力杆塔或重要设施的全方位防护,通过在杆塔、配电线路或重要设备上部署各种智能传感器和感知设备,组成多传感器协同感知的物联网网络,实现目标识别、侵害行为的有效分类和区域定位,从而达到对配网设备全方位防护的目标。在恶劣的气象条件下,在杆塔、线路受力接近临界状态的情况下实时报警,并通过杆塔上调节装臵的动作来缓解受力严重部位的情况,等待工作人员更换。甚至,在覆冰情况下,自动感知冰层的厚度,进行危害评估,并自动融冰,增强了抵御灾害的能力。另一方面,实时感知电网内部的运行状况,比如电压、电流的变化,预测故障的发生,通过网络重构,改变潮流的分布将故障遏制在萌芽状态,并实时将信息反馈给调度中心。系统具有“自愈”功能。在不用人员赶到现场的情况下,通过工业现场总线技术和软件技术使系统迅速恢复到正常运行状态

以光载无线系统为基础的物联网系统在电厂的应用示意图

输变电行业需要检测的参数举例(不限于下列参数)

   变电站设备的监测对象和参数包括变压器(油中溶解气体、局部放电、套管介损、油中微水、油中温度、铁心接地电流、噪声);高压断路器(局部放电、气体成分、微水);互感器(电容、介损、局部放电);氧化锌避雷器(阻性泄漏电流、局部放电),高压母线(温度)等。

   输电线路的监测对象和参数包括输电线路(覆冰、舞动、温度、拉力、远程视频/图像)。杆塔(倾斜)振动、位移、防盗、过电压、雷电流;绝缘子(泄漏电流、风偏、拉力、倾角、污秽)等。

物联网技术在电力行业应用方案举例

        本方案采用由先进的光载无线网络、传感技术、现场总线技术及软件技术所构建的电力行业物联网系统,解决电力行业面临的问题。

     输变电系统通信及控制系统由三部分组成,包括用于数据采集的传感网络、用于数据传输的光载无线网络以及用于数据处理与分析的应用平台。它们分别对应于物联网架构中的感知层、网络层和应用层。该系统可以形成“集中控制,分步转发”的优势。

     

   在系统感知层,传感器网络与远端控制子系统遵从主从网络拓扑架构,通过各种不同类型的传感器和控制器协同工作,采集电力部门生产和运行过程中的重要数据,以及贵重器械、贵重和危险性材料以及重要作业过程的自动化跟踪管理。传感器网络和远端控制子系统由终端设备和无线网关组成,工作在2.4 GHz和433 MHz的免执照载波频道,分别采用国际标准的Zigbee网络和无线Modbus现场总线技术,并通过WiFi网关实现与上层WiFi光载无线网络的互联互通。光载无线通信是一种用于传输射频信号的模拟光通信技术,目前其最主要应用是构建低损耗、多制式、大范围覆盖的远端分布天线系统。由于主要的部件及管理软件集中于控制端,光载无线系统能显著降低接入点的复杂度,是实现异构网络间的融合、协同和集中管控的理想媒介。在系统的网络层,由四组WiFi接入点组成的冗余式WiFi光载无线交换机、模拟光纤链路、远端射频单元共同构成光载无线网络,提供电厂或输变电系统业务管理应用的整体网络环境,负责终端数据的传输与分布。所使用的传输光纤采用标准的1550 nm低损耗光纤,可实现5公里范围内的WiFi信号的传输与分布,通常说来,这足以覆盖常规输变电站或电厂的管理范围。

利用光载无线系统,可以实现企业内部局域网和外部网络的融合

       远端天线单元包括一对模拟光发射机和接收机模块,基本控制电路和辐射天线等。应用层包括数据资源池、管理软件、操作系统和网络应用软件。在操作系统管理下,网络应用软件协助基带信号处理器和WiFi单元完成通信协议处理、基带信号处理、进行统一的数据资源监测与设备管理、认证控制及安全策略、资源配置等。作为主流服务软件,电力行业管理的远端监测与控制采用Web远端遥控方式。它由Web服务器、 Web浏览器和嵌入式微处理器组成。作为终端设备监督与管理的Web服务器,其功能是通过HTTP网络协议和Web浏览器,建立远端遥控设备与控制终端的相互即时通信。目前,B/S结构模式已成为基于互联网的遥控和管理系统的主流结构方式。

      为了实现对电力行业日常管理参数的检测,本方案采用Zigbee无线传感网络。多种类型的终端传感器模块分布在监测区域,将采集的各类数据,通过WiFi/Zigbee无线网关和光载无线网络传输到控制中心,使管理方能够直接获取各种运营数据。WiFi/Zigbee无线网关是全功能设备,在网络中起到汇聚节点的作用,承担网络协调器的功能,可与Zigbee网络中的任何终端传感器进行通信,同时完成Zigbee与WiFi之间的协议转换。而终端传感器是精简功能设备,根据特定的应用只需实现Zigbee的部分协议功能。由于其内部结构相对简单,只有极少消耗能量的内存,因此更容易实现低功耗电源供电的工作方式。

    在系统控制部分,我们采用Modbus无线现场总线技术。Modbus通信协议是一种应用于电子控制器上的通用语言,采用主从方式的组网形态。

         光载无线交换系统是本方案的核心

        与传统的数字光纤通信不同,光载无线通信是一种用于传输射频信号的模拟光通信技术。通过适当地调制模拟半导体激光器,无线信号能够直接转变成光信号,从而极大地简化了无线信号的传输与分布。由于光纤的低损耗、大带宽和极佳的抗电磁干扰特性,通过射频开关和光开关交换矩阵,光载无线网络能够实现WiFi和4G等无线信号的远距离混合传输与分布。

第四代光载无线交换机

    光纤极佳的抗电磁干扰特性,在电磁污染严重的电力行业具有显著的优势,是保障无线信号远距离传输的有力手段。

      物联网电力行业管理系统中采用光载无线交换机作为网络管理和信息汇聚交换的主节点,其主要功能是完成数据的汇聚、转发和分布。该设备由3个主要单元组成:光电转换单元,信号处理单元和射频与光交换单元。光电转换单元完成链路所要求的光电/电光信号的转换与处理。信号处理单元则完成相关数据与WiFi信号接口及所需要的信号传输与转换,保证信号满足所规范的网络协议以及提供射频与光开关所需要的控制信号。信号处理单元由4个WiFi信号源及网络处理单元组成。射频与光交换单元则提供完整的物理层交换功能,由矩阵开关和相应的管理软件组成。矩阵开关包括一个射频矩阵开关和一个光矩阵开关、相应的偶合器和分离器等硬体设备。在操作系统的管理下,管理软件进行统一的网络监控与故障侦测,完成WiFi信号源间的切换,实现网络架构动态管理及冗余备份。

   平台软件系统

   应用层软件系统则是物联网智慧电力行业信息系统的软件主体。主要由系统管理模块、数据管理模块、资源管理模块及上层应用软件等核心软件组成。系统管理软件提供电力行业各工作现场传感网络、控制网络以及光载无线网络的管理,主要包括网络配置、监控与维护所需要的软件资源。数据与资源管理模块为整个电力行业运营环境等数据提供存储空间,同时完成数据的处理与分析,实现重要电力行业运行过程的全程跟踪、传感设备与控制设备的常态化查控及运行状态的控制与管理。应用软件则向作业人员提供各种简单的软件应用服务以及人机交互接口,是物联网智慧电力行业平台的门户。其门户界面采用通用WEB服务器/浏览器的形式,将各种业务功能以统一的操作方式展现给作业人员,并根据不同的作业人员提供相应的接口、完成人员注册和登录验证等通用管理服务。

   通过平台的软件系统,用户既可以在电力行业控制中心,也可以在各种电力业务现场使用台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机等各类终端设备监测电力行业运行中整体的或某个部门、某个业务环节的关键数据。根据电力行业业务的具体需求,该系统能够实时显示各传感器的相关数据,监测现实业务数据及环境情况,并自动生成走势图,实现数据实时查看、历史数据查询及控制信息的设置。同时,为方便电力行业流程的监测效果,本系统可实现多屏显示功能,便于多个监测点的同时监测。

   由Zigbee传感网采集的各类电力行业运行基础数据,通过WiFi光载无线网络传送给上层应用平台。数据与资源管理模块完成所需要的数据储存与处理,通过对历史数据的查询和以往电力系统业务规律的分析,形成有效的控制决策指令,依靠人机交互界面将控制指令下行传输到系统控制节点,实现对电力行业业务运营的智能化管理。

 

版权所有

北京天航嘉业科技有限公司
京 ICP 备12007725号 京公网安备110114001188

联系我们

  • 地址: 北京市海淀区学院路37号
  • 联系电话:010-64932806 13511032960 13810257581 15650742172
 
  • 咨询电话:
  • 010-64932806
  • 手机:
  • 13511032960
  • 13810257581
  • 15650742172