物联网应用示范工程

无线噪音传感器
安装位置： 安装在杆塔、变压器等需要进行噪声监测的场 所。 功能说明： 无线噪音传感器适用于电机、变压器等设备的运 行噪音等级分级和分贝测量。 技术参数： 通信频率：2.4GHz～2.5GHz 辐射功率：0dBm 噪声测量范围：50～120dB 噪声测量精度：±3dB 噪音分辨率：0.1 dB 频率响应：30Hz～3kHz 工作环境温度：-20℃～+70℃ 电池寿命：＞5年 防护等级：IP65
智能电网 智慧应用
物联网应用示范工程
前言
建设历程
物联网技术被认为是继计算机、互联网之
后的第三次数字技术革命。为加快探索物联网 技术与智能电网的融合发展，国家电网公司继 2 012年在辽宁、宁夏公司开展物联网技术示范架 2013年3月，国网河南省电力公司该成立了
物联网项目管理团队。
2013年4月，国网河南电力以豫电发展 【2013】59号，正式下达项目可研批复。 2013年9月，国家电网公司印发智能【2013】 25号文件，正式将河南鹤壁物联网应用示范工 程纳入国家智能电网管理物联网应用示范工程。 2013年10月，国网河南省电力公司、国网鹤 壁供电公司，南瑞集团启动项目的研发和实施。 2013年12月，鹤壁物联网应用示范工程建设 完毕，投入试运行。
GPRS
GPRS
TD-LTE 系统主站
交换机
鹤壁物联网总体架构以国网“SG-ERP”总 体架构为基础，主要包括感知层、网络层和应 用层三个层次。其中感知层实现各环节数据统 一感知与表达，建立统一信息模型，规范感知 层的数据接入；网络层将不同的通信技术屏蔽， 按照规范化的统一通信规约实现对数据的传送； 应用层将多种数据信息统一管理并向外提供统 一数据服务，支撑各类业务应用。
用电信息采集主站 国网安全 接入平台 物联网示范应用系统 应用与网关 服务器 数据库 服务器 应用层
统一接入网关 国网信息安全接入系统
网络层
统一通信规约
电力信息通信网络
通信/信息网 络安全
边界安全
感知层
统一信息模型
电力传感器 RFID GPS设备 自动化终端 移动终端 视频采集设备
物理安全 终端安全
3
分支箱
1
个
监测电缆接头、铜排连接点处温度， 监测柜门开关状态、环境温湿度、水 浸状态，RFID设备标识
3 4 5
4
箱式变
1
个
监测电缆接头、铜排连接点处温度， 监测柜门开关状态、环境温湿度、水 浸状态，RFID设备标识
6 7 8
5 6
10kV配网线路 杆塔
2 1ຫໍສະໝຸດ Baidu7
条 个
监测线路故障电流 监测杆塔倾斜、噪声，RFID设备标识
系统主站实现了配网设备运行环境和运行 状态的在线监测，为配网设备的在线分析、运 行管理、故障预警、故障定位等业务开展提供 支撑，提高配网设备运行管理水平。通过与 PMS系统设备台账信息相融合，可以在GIS系统 中以二维可视化实现设备在线监测，真正实现 了配网的足不出户在线监测、实时告警、全景 展现。
工程施工管理
设备报废管理 标签、读写 器、计算机等 设备变更管理
固定资产转移 生产维护管理
成效与成果
通过开展配网设备运行状态监测和状态检修， 可以有效保障供电可靠性，提高电网设备资产的 使用寿命，降低电网运行维护成本；通过探索用 电信息采集新技术，为营销业务应用提供支撑， 加快物联网成果应用转化。 获得专利5 项： （1）发明专利“一种电力移动智能巡检终端” （2）实用新型专利“一种电力移动智能巡检终端” （3）发明专利：一种新型的电力设备巡检手持终 端 （4）实用新型专利：一种电力物联网通信系统 （5）实用新型专利：一种基于混合组网的用电信 息采集系统 发表论文3篇： （1）论文“Design and Realization of Convergence Controller Based on IEC61850 Protocol” （2）论文 “电力物联网示范工程建设综述” （3）基于物联网技术的电力设备监测系统 获得软件著作权1项： （1）基于物联网的配网线路状态监测与防盗系统 V1.0
无线水浸传感器
安装位置： 无线水浸传感器安装在环网柜、分支箱的底层。 功能说明： 监测传感器安装位置（场所）是否浸（积）水， 并实时将水浸信息通过数据传输基站上传到控制 主机，达到监控柜内浸水告警的目的。 技术参数： 通信频率：2.4GHz～2.5GHz 通信频率：2.4GHz～2.5GHz 辐射功率：0dbm 天线增益：3db （180°平板） 工作环境温度：－40℃～＋75℃ 平均功耗：≤10μA（3.6V） 电池容量: 1200mAh高温锂亚电池（120℃）; 电池寿命：>7年 防护等级：IP65 外形尺寸：64 mm×48 mm×26mm
无线倾斜传感器
安装位置： 安装在杆塔顶端。 功能说明： 实现重力参考系下倾斜角度的测量，实现对配 网运行杆塔倾斜的实时监测与告警。 技术参数： 通信频率：2.45GHz 杆塔倾斜角度测量范围：±30° 角度测量精度：0.2° 平均功耗：＜10μA（3.6V） 发射功率：＜1mW 工作环境温度：-40℃～+70℃ 电池寿命：＞5年 防护等级：IP67 外形尺寸：48 mm×48 mm×18mm
无线温度传感器
安装位置 安装在电缆接头、闸刀触点、开关触点、铜排连 接点、变压器外壳等处。 功能说明 使用2.4GHz数字无线技术平台，采用了先进的一 体化、微型化封装技术，可以实现温度、温升和 相间温差的高可靠实时在线监测，为配网线路的 安全运行提供数据支持。 技术参数 通信频率：2.4GHz～2.5GHz 辐射功率：0dbm 天线增益：3db （180°平板），0db（半波振子） 温度测量范围：－55℃～＋150℃ 温度测量精度：±2℃ 工作环境温度：－40℃～＋100℃； 工作周期：4秒（超温）、8秒（告警），32秒 （正常） 工作时间：20mS 平均功耗：功耗≤3μA（3V） 电池容量: 500mAh高温锂亚电池（150℃） 电池寿命：>7年（-20~50℃） MTBF:>50000小时 MTTR:<5分钟 外形尺寸：Φ32.3X24.1mm 防护等级：IP67
试范场景
项目在河南鹤壁开展物联网应用示范建设。 选取鹤壁淇滨#26、#28线路和鹤源二区小区开 展试点工作，两条线路为架空和地埋敷设混合 型。两条线路合计总长度25km，其中地埋电 缆3.5km，线路沿线分布有45台公用配电变压 器，20台柱上断路器、35台柱上隔离开关、68 台避雷器，37条分段线路、2座配电室，2座环 网柜，4座电缆分支箱。 项目实施线路总长25km，安装部署各类传 感器558个、摄像头2个、RFID标签145个、配备 智能化现场作业终端4台。鹤源二区共有2栋11层 的高层住宅和9栋6层住宅，居民共有328户，安 装部署采集器41个、集中器2个。
其他应用 系统
用电小区
集中器
无线自组网
PTN
TD-LTE 基站
TD-LTE OLT
电力光纤
汇聚控制器
网络层
采集器
RS-485
„
„
采集器
ONU RS-485
„
ONU
配电线路
RS-485
„
手持 终端 RFID
摄像
无线射频识别 头 „
数据传输基站
无线传感网
智能电表
智能电表
传感设备
摄像 头
感知层
配网设备在线监测
配网设备在线检修
设备采购 与领用
通过手持现场作业终端快速识别和定位 设备属性，在线查看鹤壁淇滨#26 和#28 线设 备台账信息、运行信息、故障记录、检修记 录等，对设备运行状态开展现场评价，支撑 和服务配网设备状态检修工作开展。通过采 用手持现场作业终端，实现了设备状态实时 采集，在线检修，在线录入，大大提高了配 网检修效率。
无线门磁传感器 安装位置：
安装在配电箱、环网柜、分支箱柜门上。 功能说明： 无线门磁传感器与永磁铁或电磁线圈等能 形成磁场的器件配合使用，能够实时在线 监测柜门的开、关状态，以及开关次数， 即时告警，实现配电箱、环网柜、分支箱 的防盗作用。 技术参数： 通信频率：2.4GHz～2.5GHz 辐射功率：0dbm 天线增益：3db （180°平板） 检测距离：＜10mm（稀土磁铁） 工作环境温度：－40℃～＋75℃ 平均功耗：≤10μA（3.6V） 电池容量: 1200mAh高温锂亚电池（120℃） 电池寿命：>7年 MTBF:>50000小时 MTTR:<10分钟 防护等级：IP65 外形尺寸：43 mm×24 mm×18mm
安全防护
统一应用服务 数据中心
扫描服务
监测类服务
查询分析服务
综合管理类服务
...
应用安全
配网设备状态检修 配网设备全寿命管理
统一数据服务
数据存储 数据检索 数据分析 数据校验
...
用电信息采集
数据安全
运行时组件容器管理 SG-UAP平台 数据存储及管理
结构化数据 非结构化数据 空间数据 准实时数据
配网方面，监测数据经传感器、无线基站、 监测装置传输到线路上的ONU设备，经OLT设备汇 聚到汇聚控制器，再经PTN设备进入综合数据交 换网，主站采集服务器进行数据处理后，存储到 数据库服务器，由应用服务器分析展示。用电信 息采集信息经GPRS接入国网信息安全接入系统， 在物联网综合应用系统进行展示。
生产管理系统（PMS）
http/SOAP 电网资源、监 测数据等信息
用电信息采集
http/SOAP 用户、电表等 信息
电网GIS平台
http/SOAP 电网空间数据 等信息
省级
企业服务总线
应用层
应用/数据服务集成 （WS）
应用/数据服务集成 （WS）
服务资源库
扫描服务 扫描服务
地市
示范应用
配网设备在线监测
用电信息采集
在鹤源二区小区 部署的采集器通过无 线自组网络方式将数 据上传至位于海#18板 检修园，集中器通过 GPRS无线公网将用电 信息传送至用电信息 采集主站，并在物联 网综合应用系统中进 行展示。
配网设备全寿命周期管理
采用高性能大容量工业级平板电脑作为配网 现场作业终端，按照国家电网公司相关物资编码 标识规范，在鹤壁淇滨#26和#28 线路配网设备 上安装 RFID 标签建立设备标识，实现设备编码、 资产编码与 RFID 信息一一对应，建立涵盖建设、 维护、检修、改造、退役、转移、报废等生产流 程的设备资产和运行状态电子化辅助管理系统， 应用配网现场作业终端读取RFID信息，实现示范 区域配网设备的全寿命周期管理。
构应用研究后， 2013 年又组织在河南和福建公
司开展物联网技术应用示范建设。《国家电网 公司关于印发 2013 年智能电网项目建设意见的 通知》（智能〔2013〕127号）明确了物联网的 应用示范场景。基于物联网技术在河南公司开 展配网设备在线监测、状态检修、配网设备全 寿命周期管理以及用电信息采集。
9
7
配电箱
19
个
监测铜排连接点、铜排连接点处温度
8
柱上隔离开关、 断路器
11
个
监测闸刀触点、开关触点处温度， RFID设备标识
9
避雷器
6
个
监测泄露电流、雷击次数等
系统架构
国家电网公司企业门户
http/SOAP 组织机构、人 员账户信息 界 面 集 成
部署方式
配电自动化
http/SOAP 自动化数据、 监测数据
项目首次成功实现了TD-LTE与无线传感网技 术的融合应用，开展了电力光纤、EPON、ZigBee、 公网等通信方案，丰富了电力物联网配网应用场 景。
安装设备
序号 1 监测设备 杆上变压器 数量 19 单位 台 监测数据 监测电缆接头、铜排连接点、变压器 外壳体等处温度，监测变压器低压侧 进线电压、电流等，RFID设备标识
序
2 环网柜 1 个 监测电缆接头、铜排连接点处温度， 监测柜门开关状态、环境温湿度、水 浸状态，RFID设备标识
传感器名称
数量（个）
号 1 2 无线温度传感器 无线温湿度传感器 无线门磁传感器 无线水浸传感器 无线杆塔倾斜传感器 无线噪声传感器 无线故障电流传感器 10kV无线避雷器 配变综测骨干节点 合计： 418 24 10 4 4 10 63 6 19 558
无线温湿度传感器
安装位置： 安装在环网柜、分支箱、配电箱内。 功能说明： 测量环境温度和环境相对湿度，实现远程 现场环境监测和数据采集，减少工作量。 技术参数： 通信频率：2.4GHz～2.5GHz 辐射功率：0dbm 温度测量范围：-40℃～+85℃ 温度测量精度：±2℃ 相对湿度测量范围：0.5%RH～100%RH； 相对湿度测量精度：±5%RH（10%RH-90%RH） 工作环境温度：-40℃～+85℃ 平均功耗：功耗≤10μA（3.6V） 电池寿命：＞7年 外形尺寸：48 mm×48 mm×18mm 防护等级：IP66 供电方式：高温锂亚电池