輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)，將充分整合電網(wǎng)信息資源，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的精細(xì)化、模型化和可視化，但目前物聯(lián)網(wǎng)在電網(wǎng)的應(yīng)用還較為簡(jiǎn)單，尚未在電網(wǎng)設(shè)施運(yùn)行監(jiān)控與電力資產(chǎn)優(yōu)化管理方面得到應(yīng)用。輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)(Internetofpowertransmissionandtransformationequipments，IOTTE)，作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的新應(yīng)用，是智能電網(wǎng)由系統(tǒng)智能化向輸變電設(shè)備智能化的延伸和發(fā)展，將實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備信息體系、監(jiān)測(cè)

2、體系、評(píng)估體系和管理體系的統(tǒng)一與規(guī)范。因?yàn)檩斪冸娫O(shè)備物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)在物理空間和信息空間具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性和高度混雜性的網(wǎng)絡(luò)，因此需要全面深入研究其分析設(shè)計(jì)、運(yùn)維優(yōu)化、高級(jí)應(yīng)用等方面的關(guān)鍵技術(shù)，從而為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)和驗(yàn)證平臺(tái)。
　　針對(duì)輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需求，本論文在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸變電設(shè)備智能監(jiān)測(cè)與全壽命周期管理”(2011AA05A120)和國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金

3、項(xiàng)目“基于物聯(lián)網(wǎng)的高壓設(shè)備監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估研究”(61104090)的資助下，對(duì)輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)、智能變電站設(shè)備全景信息模型、智能變電站設(shè)備監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)QoS、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜筒渴?、以及輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)在云南電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用幾個(gè)方面進(jìn)行了深入研究。全文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　詳細(xì)闡述了輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)的概念和內(nèi)涵，以電力流、信息流為導(dǎo)向，提出了分層分布式的輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，自下而上分為智能感知層、數(shù)據(jù)通信層、信息整合層和智能應(yīng)

4、用層，在四層架構(gòu)基礎(chǔ)上，分析了包括一體化智能監(jiān)測(cè)裝置、編碼和標(biāo)識(shí)體系、全景信息建模等在內(nèi)的七種關(guān)鍵技術(shù)。
　　為了解決“信息孤島”和信息模型不統(tǒng)一規(guī)范問(wèn)題，將信息建模引入輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)輸變電設(shè)備全壽命周期管理業(yè)務(wù)所需要的設(shè)備全景信息，提出了輸變電設(shè)備全景信息建模方法。以IEC61970/61968CIM模型為基礎(chǔ)，結(jié)合IEC61850，針對(duì)智能變電站設(shè)備，提出了全景信息模型擴(kuò)展原則和技術(shù)，設(shè)計(jì)了全面、統(tǒng)一的全景信息建模方案

5、，以現(xiàn)有信息標(biāo)準(zhǔn)中未建模的絕緣子為例，建立包含基于EPC編碼和全壽命周期管理的資產(chǎn)基礎(chǔ)擴(kuò)展模型、包含試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、檢修模型、巡檢模型和診斷模型的工作模型，以及在線監(jiān)測(cè)信息模型。
　　針對(duì)輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)中的智能變電站設(shè)備監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)QoS，在提出的兩層智能變電站體系結(jié)構(gòu)和雙環(huán)冗余自愈環(huán)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的分簇智能變電站設(shè)備監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析建模，提出了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)QoS指標(biāo)，利用OP

6、NET仿真工具，從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?jié)點(diǎn)規(guī)模、節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載四個(gè)方面對(duì)簇狀監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的QoS指標(biāo)進(jìn)行了仿真分析，仿真證明針對(duì)本文設(shè)計(jì)的智能變電站設(shè)備監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，采用簇狀監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)比樹狀和Mesh網(wǎng)絡(luò)具有更好的QoS。
　　為了優(yōu)化智能變電站設(shè)備監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜筒渴穑⒘酥悄茏冸娬驹O(shè)備監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型和數(shù)據(jù)傳輸模型，利用自由空間和瑞利衰落信道下的能耗模型，以及二元節(jié)點(diǎn)感知模型，建立起理想環(huán)境和變電站電磁環(huán)境下的單跳和多跳網(wǎng)絡(luò)能耗模型，并采用群

7、搜索優(yōu)化算法GSO，以網(wǎng)絡(luò)能耗最優(yōu)為目標(biāo)，優(yōu)化了智能變電站設(shè)備監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?以節(jié)點(diǎn)簇總能耗、網(wǎng)絡(luò)生存周期和距離因子最優(yōu)為目標(biāo)，引入簇頭節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)壓縮比和傳輸周期，討論了監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的部署優(yōu)化。
　　在輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于云南電網(wǎng)的實(shí)際工程中，結(jié)合提出的輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)四層體系架構(gòu)，設(shè)計(jì)了包括系統(tǒng)架構(gòu)、變電站、輸電線路和主站的云南電網(wǎng)輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際部署方案;從變電站和輸電線路兩方面設(shè)計(jì)了云南電網(wǎng)輸變電設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò);從實(shí)施原則