电网与物联网的亲密融合_全国首座物联网技术变电站投运侧记

目前，国电南瑞已经启动 了面向下一代智能交通轨道 技术的研究，由此开启我国 智能轨道交通的美好未来。
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一 个是传统的电力传输载体，一个 是新兴技术的前沿，看电网如何 牵手物联网跨入“深度智能时代”。
建筑风格、整体环境简约朴素，系统设 备装置整齐精致。从外观看，无锡 220 千伏 西泾变电站与近两年建成的其他变电站没 有明显不同，然而细心观察，人们会在设备 接头、地面角落、墙头等不易察觉之处，看 到许多陌生的，不同大小、形状的金属装 置，这就是现代物联网的主要支持部 件—— —传感器。
该工程负责人、无锡供电公司基建部 主任潘勇介绍，西泾变电站占地面积 6000 多平方米，地下、墙体、设备周围隐藏着 600 多个传感器，几乎每一处空间都在视 频感应的掌控范围，“物联网技术已经无声 无息地进入了电网”。如果说程序化变电站 将电网运行维护由手工变为智能，那么物 联网技术的应用将使电网运行迈入“智慧” 的境界。
该系统的联动功能真正 解放了调度人员，它可以根 据综合监控系统接收处理接 口系统的报警 / 状态触发点， 自动发送相关控制命令到需 要联动的接口系统，而无需 人员干涉，甚至控制命令都 可根据需要设定为图形或画 面自动弹出。
此外，消息总线技术、无 扰切换技术、图形技术、跨平 台视频软解码等功能，使其 具备友好的人机交互能力和 便捷的操控性。
家，相互之间没有关联，具体运用中 各个系统即使都达到了较高的智能 化水平，但因为互不相通、不能综合 利用，也就无法实现高效、统一的管 理。
研究人员由此找到了电网进入 物 联 网 的“ 突 破 口 ”，经 过 对 各 种 子 系统技术参数和系统集成的可行性 分析，他们设想在系统间使用同一个 协议实现互通，要求进入变电站的监 测控制系统全部采用 IEC- 61850 通 信协议，通过统一规约集成所有辅 助系统，形成全站状态监测统一的 分析平台。
物联网是指通过射频识别、红外感应 器、全球定位系统等信息传感设备，按约定 的协议，把物品与互联网连接起来进行信 息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟 踪、监控和管理的一种网络。2009 年 8 月，温家宝总理在无锡调研时，对微纳传感 器研发中心予以高度关注，提出把传感网 络中心设在无锡，并辐射全国。
无锡供电公司调度中心监控室 里，班长袁磊平正打开西泾变的监 控平台。她说：“在此之前，地区变电 站基本都建立了消防、安保等监控 系统，但不在一个平台上，一旦出现 异常，要靠人工进行综合分析判断。 例如当某处火警报警时，消防系统
会传出信号，但光凭信号不能确定 火警的具体位置，需要另外从温控、 视频等系统中查找可能的位置和原 因，花费大量时间，所以我们发现类 似信号就直接通知操作班到现场勘 察。经过系统集成，同样的情况下各 个系统功能可以实现互动— ——火警 发出后，温控、视频系统收到信号会 主动进行追踪，在最短时间内确定 方位，判断故障情况，从而大大提高 电网处理异常情况的效率。”
开关柜调试现场。
电网与物联网的亲密融合
— — —全国首座物联网技术变电站投运侧记
■ 沈芝春
行项目之一，220 千伏西泾变通过 立项，成为国内第一个尝试将物联 网技术运用于变电站建设的项目。 无锡供电公司会同物联网产业研究 院技术人员，在前期规划设计时作 了大量调研，借鉴浦东机场等国内 传感网建设的经验，同时结合变电 站常规设计和运行维护的实际需 要，寻求物联网与电网的“最佳结 合”。
国电南瑞研发中心综合 监控部徐漫江博士说：“我们 的后发优势在于拥有完全自 主的知识产权，这使我们能 灵活高效地增加新的功能， 快 速 响 应 用 户 需 求 —— —这 是 很多国外企业不可能做到 的。”
轨道交通综合监控系统 于 2007 年获得江苏省软件 产品登记证书，2008 年获软 件著作权，并荣获“2008 年中 国创新软件产品”称号，目前 已拥有 7 项发明专利，在业 内产生了相当大的影响力。 通 过 RT21- ISCS 综 合 监 控 软件平台的研制，国电南瑞 积累了大量的开发经验和核 心技术，培养出一支优秀的 研发和工程团队。
“标准化操作加上物联网应用， 现场运行检修作业就真正实现了 360 度全视角的安全防护。”严芬对 物联网广泛运用于电网安全运行的 未来充满期待。
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用传感器替代人工或传统报警 装置提升了变电站整体辅助系统的 水准，从安保到消防、排水、温控，各 系统对外界变化和异常的感知应变 能力都明显增强，对主设备形成更 全面的保护。防入侵系统以多种传 感器组成协同感知网络，能将探测 分析、阻挡延缓、复核响应相结合， 预防和阻止所有形式的非正常进 入；温湿度传感器则遍布设备周围 的空间，能准确向系统传递实时数 据，弥补了过去用空调控制室温无 法顾及到所有设备空间的局限性； 电缆沟排水系统采用感应监测装置 后，能够全方位监视电缆管沟积水
即便如此，漫长的工作过程中也 不能完全排除一些意料之外的不安 全因素。西泾变电站设置“防人员误 入带电间隔”监控子系统，采用地埋、 壁挂式震动传感器，布设在设备周围 空间，感应人员位置，传送设备操作 信号。每次操作前只需在系统平台设 置好允许工作的区域，相当于形成一 个“虚拟围栏”，整个过程中若有人误 入“围栏”，系统会发出报警。作业过 程中，智能和移动视频可以对工作人 员所在位置和操作情况定位跟踪，智 能视频在探测到有人靠近时，能通过 对人员位置和设备的联动确认是否 正确，移动视频则以人工复核的方式 再进行移动监督，多道“防线”保证现 场操作准确无误。
情况，避免局部积水对设备和电缆 绝缘构成威胁，这些在此之前都是 依靠人工巡视来发现。
“西泾变电站让我们看到，现代 化生产辅助系统对未来电网的安全 运行维护起到关键作用。”吴卫民举 了母排设备温度监测的例子进行对 比。变电站母排、引排接头部位最容 易发热，过去是采用人工定期红外 测温排查，巡视工作量大，却无法保 证随时发现温度异常。西泾变在所 有母排、引排接头处安装了温度感 应器，通过系统监测就能随时掌握 各个点温度的细微变化，“就这一点 来说，传感技术为提高电网维护工 作效率带来很大空间”。
物联网的价值首先在于对所有 传感物通过统一的平台进行管理和 整合。电网主要生产系统的技术装 备发展到今天，整个网络的集成、自 动化水平已经达到较高层次，能够 在区域内实现远程监控和电网运行 工况的自动识别、反应。相比其他行 业设备，消防、安保等辅助系统经过 后续开发建设，尽管也部分达到了 识别甚至感应的要求，但因为设计 开发不同步，且不是出自同一个厂
科 技 TECHNOLOGY
系统组态，所有的现场数据 既可以在多个“域”之间共 享 ，各 个“ 域 ”又 能 保 持 相 对 独立运行，确保了数据安全。 针对综合监控系统模型大、 系统响应速度要求高的特 点，系统采用分布式结构的 实时数据库技术，不同节点 的实时数据通过同步机制实 现同步刷新，使系统具有良 好的开放性，可以方便地进 行节点增减。
随着综合监控系统集成 子系统的增多，需要监测和 控制的数据越来越多，对数 据采集精度和采集速度的要 求也不断提高，加之用户对 历史数据在系统设计、系统 优化、故障预诊断、故障过程 记录以及事后故障分析等方 面 价 值 的 认 识 不 断 深 入 ，用 户对历史数据的访问便利性 和访问速度的要求也不断提 高。为此，全景采样数据库应 运而生。
现场安全是电力生产企业的工 作重点，西泾变电站物联网技术的 运用充分考虑到安全作业的需要。 开关检修是变电站最常见的工作， 高压工作区范围广、设备多，而且现 在普遍采用的组合电器很多设备形 状相似，巡视及检修人员进入后容 易走错位置，找错设备，引发误操 作。因此，类似作业都有严格的“标 准化程序”，每一张操作票实施前都 要在电脑上进行模拟，设置现场安 全围栏，作业前监护人与操作人必 须反复核对现场位置、设备名称，如 果因各种原因中断操作，恢复工作 前还需再次核对。
科 技 TECHNOLOGY
期运行后封闭性可能下降，之前采 用的报警系统在六氟化硫气体泄漏 达到一定浓度后才报警，再由人工 进行排风、抢修。如今，所有可能泄 漏的接头处都安装了传感器，一旦 有气体漏出，系统马上就能检测到， 异常信号立即传送到系统平台和风 机自动控制器，最大限度降低了事 故发生的概率。
360 度全视角安全防护
从变电站大门进入主干道、主控 楼，沿着巡视通道进入高压区，当笔 者试图进入一道围栏时，立即响起刺 耳的警报。变电运行中心主任严芬提 醒说“：从我们刚刚进入大门后，所经 之处都在系统监控中，如果踏入‘禁
施工人员正在验收组合电器。
区’就会听到报警。这相当于在所有 危险点周围布了一张安全网，全过程 防护运行检修的现场操作。”
凭借核心技术优势，依托 RT21- ISCS 综合监控软件平 台，国电南瑞已经赢得一场 场市场争夺战，在行业内取 得了竞争优势地位。2009 年 以来，他们又陆续中标苏州 地铁 1 号线、西安地铁二号 线、北京轨道交通 9 号线、北 京轨道交通 6 号线等项目。
“我们在轨道交通综合监 控领域的产品质量已经赶超 了国外企业，而价格只相当 于国外同类产品的 60% 左 右。”国电南瑞轨道技术分公 司副总经理夏益青说。
从人工到智能
在西泾变 GIS 室，仔细观察设 备构架，可以看到组合电器外壳的 接头处都装着六角形盒状的传感 器。全程参与该工程的无锡供电公 司调度中心运行专职吴卫民告诉笔 者，“这就是用于组合电器封闭性监 测的六氟化硫密度微水检测装置”。 GIS 组合电器自动化程度高，但长
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走在物联网科技发展前沿的无锡电网 很快就抓住这一时机，成功演绎了一次感 知物联网的“试水”。2010 年 12 月 29 日， 220 千伏西泾变成功投运，成为全国首座 全面应用物联网技术的智能化变电站。
电网与物联网“最佳结合”
2009 年底，作为无锡物联网建设的先
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