基于中創(chuàng)中間件的智能配變電監(jiān)控系統(tǒng)方案

　　一、背景

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步、科技和信息化水平的提高以及全球資源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，依靠現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)，積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國(guó)際電力發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇。

　　智能電網(wǎng)的概念最早有美國(guó)電力科學(xué)研究院（EPRI）在2001年提出，并于2003年提出《智能電網(wǎng)研究框架》展開研究。智能電網(wǎng)是集創(chuàng)新工具和技術(shù)、產(chǎn)品與服務(wù)于一體，利用高級(jí)感應(yīng)、通信和控制技術(shù)，為客服的終端裝置及設(shè)備提供發(fā)電、輸電和配電一條龍服務(wù)，它實(shí)現(xiàn)了與客戶的雙向交換，從而提供更多信息選擇、更大的能量輸出、更高的需求參與率及能源效率。

　　我國(guó)對(duì)智能電網(wǎng)的建設(shè)高度重視，并投入大量精力，制訂了詳細(xì)的戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司正在全面建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。預(yù)計(jì)到十三五末期，國(guó)家電網(wǎng)將建成堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開發(fā)、友好互動(dòng)的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，總投資預(yù)計(jì)將超過(guò)4萬(wàn)億。

　　近年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能電網(wǎng)是信息通信技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將有效整合電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施資源，提高電力系統(tǒng)信息化水平。中創(chuàng)軟件商用中間件股份有限公司經(jīng)過(guò)多年的積累，以物聯(lián)網(wǎng)信息聚合技術(shù)為理論基礎(chǔ)，研發(fā)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中間件InforSuite IOT EdgeServer系列產(chǎn)品，它能夠在采集原始數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行大量的信息處理和計(jì)算，從海量的、雜亂無(wú)章的原始數(shù)據(jù)中抽取并推導(dǎo)出對(duì)于智能電網(wǎng)系統(tǒng)具有特定意義的數(shù)據(jù)，并且能夠降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸總量，降低網(wǎng)路負(fù)荷。

　　二、中創(chuàng)軟件物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中間件

　　InforSuite IOT EdgeServer（簡(jiǎn)稱IIES）是中創(chuàng)軟件商用中間件股份有限公司自主研發(fā)的應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)解決方案的基礎(chǔ)中間件平臺(tái)。

　　IIES提供廣泛的傳感設(shè)備支持并可以通過(guò)其靈活可擴(kuò)展的框架迅速支持各種感知設(shè)備，為企業(yè)降低感知設(shè)備依賴的風(fēng)險(xiǎn)；提供強(qiáng)大的事件處理引擎，將海量的傳感信息過(guò)濾、分組、關(guān)聯(lián)和聚合生成透明的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了傳感數(shù)據(jù)的通透性；提供傳感設(shè)備模擬工具、壓力測(cè)試工具、設(shè)計(jì)工具以及SDK開發(fā)包，為基于RFID與傳感器應(yīng)用解決方案的開發(fā)部署提供可視化開發(fā)支持；為傳感設(shè)備管理和監(jiān)控提供工具，便于設(shè)備的規(guī)劃和管控。

　　InforSuite IOT EdgeServer產(chǎn)品族的成員及功能描述如下表所示。

　　三、配變電智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要功能

　　智能電網(wǎng)中配變電環(huán)節(jié)占據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的極大比重，針對(duì)配變電網(wǎng)的電力設(shè)備監(jiān)測(cè)是保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的必要工作，是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容。配變電設(shè)備通常分布點(diǎn)多面廣，且大部分部署在室外，易受天氣及人為破壞等因素影響而引發(fā)故障。所以必需針對(duì)各種電力設(shè)備日常運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)異常、設(shè)備破損、性能降低等項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，并在各種隱患發(fā)生前采取應(yīng)對(duì)措施，避免電力設(shè)備出現(xiàn)故障。

　　配用電環(huán)節(jié)的信息通信技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)度等環(huán)節(jié)的信息通信中處于相對(duì)薄弱環(huán)節(jié)。尤其隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，配變電電力設(shè)備數(shù)量及異動(dòng)量迅速增多且運(yùn)行情況復(fù)雜，迫切需要以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為手段，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的信息化、自動(dòng)化和互動(dòng)化。

　　智能電網(wǎng)配變電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能如下：

　　1） 電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)及預(yù)警

　　部署在配變電設(shè)備上的傳感器節(jié)點(diǎn)能夠精確采集運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備狀態(tài)信息，代替人工觀測(cè)，提供更精確的監(jiān)測(cè)結(jié)果。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和狀態(tài)信息，便于進(jìn)行設(shè)備故障的早期診斷和預(yù)警，提高配變電設(shè)備預(yù)防故障發(fā)生的能力。

　　2） 電力設(shè)備檢修輔助

　　在傳感器節(jié)點(diǎn)上集成RFID功能，存儲(chǔ)設(shè)備自身的相關(guān)信息，例如設(shè)備履歷、巡視標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書等。在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中，提供給現(xiàn)場(chǎng)人員，有利于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)指導(dǎo)和后續(xù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

　　3） 電力設(shè)備記錄及定位

　　對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員的定位功能。通過(guò)射頻識(shí)別對(duì)巡查人員進(jìn)行定位，監(jiān)督規(guī)范巡查人員按照預(yù)定路線行進(jìn)，避免設(shè)備漏檢。

　　四、 配變電設(shè)備監(jiān)測(cè)方案

　　基于中創(chuàng)中間件的智能配變電監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖一所示。該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體包括傳感器節(jié)點(diǎn)、固定IOT Device Agent、手持RFID讀寫器、IOT Server服務(wù)器。

　　其中，傳感器節(jié)點(diǎn)部署于配變電設(shè)備的安全部位，負(fù)責(zé)獲取并采樣電力設(shè)備的運(yùn)行狀況以及電力設(shè)備周圍環(huán)境的信息，并具有基本的運(yùn)算控制和數(shù)據(jù)處理能力。部署于巡查路線旁側(cè)的傳感器節(jié)點(diǎn)上需加裝RFID標(biāo)簽。傳感器節(jié)點(diǎn)可通過(guò)配置多種不同的傳感模塊，獲知多種類型的狀態(tài)信息，針對(duì)配變電環(huán)節(jié)的電力設(shè)備監(jiān)測(cè)。

　　最基本的感知信息有：設(shè)備自身的溫度、運(yùn)行環(huán)境的溫度、設(shè)備的震動(dòng)、運(yùn)行環(huán)境的濕度、設(shè)備的泄露電流信息等。

　　IOT Device Agent部署于配變電站內(nèi)，負(fù)責(zé)變電站、配電站級(jí)傳感器網(wǎng)絡(luò)的全網(wǎng)信息匯集，并通過(guò)支撐網(wǎng)絡(luò)將這些信息發(fā)送到IOT Server端。IOT Server將傳感信息進(jìn)行分析處理從而生成透明的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)而支撐整個(gè)配變電監(jiān)控系統(tǒng)。手持RFID讀寫器由工作人員隨身攜帶，用于電力設(shè)備的日常維護(hù)和巡查。當(dāng)持有RFID讀寫器設(shè)備的巡檢人員靠近電力設(shè)備時(shí)，將主動(dòng)掃描其通信范圍內(nèi)的射頻信息。檢測(cè)信息可以通過(guò)核心網(wǎng)直接匯集到IOT Server端，或者首先匯集到Device Agent進(jìn)行過(guò)濾處理后再匯集到數(shù)據(jù)中心的IOT Server端。Device Agent端具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和完善的通信能力，負(fù)責(zé)將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、過(guò)濾、聚合、判斷等處理，從而降低規(guī)模應(yīng)用時(shí)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

　　五、 總結(jié)

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智能電網(wǎng)中將成為推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展的重要手段、有助于解決電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)重要運(yùn)行參數(shù)的在線檢測(cè)和實(shí)時(shí)信息掌控。基于中創(chuàng)軟件中間件的信息聚合方案，能夠?yàn)橹悄芘渥冸姳O(jiān)控系統(tǒng)提供良好的技術(shù)支撐和彈性可擴(kuò)展的軟件架構(gòu)。