物联网大数据技术在输变电设备运维检修中的应用

©CSG2009.Allrightsreserved.物联网、大数据技术在输变电设备运维检修中的应用王有元输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室©CSG2009.Allrightsreserved.目录一、电网设备的运检智能化二、物联网的应用三、大数据的应用四、全寿命周期管理技术©CSG2009.Allrightsreserved.运检智能化的背景©CSG2009.Allrightsreserved.电网设备运检智能化是指：电网能实时掌控关键设备的运行状态，在尽量少的人工干预下，及时发现、快速诊断和消除故障隐患，快速隔离故障、实现自我恢复，使电网具有自适应和自愈能力、提高设备的可靠性和利用率。参考文献：李雪.我国输变电设备智能化发展对策研究[J].电力工程，2013，(18).运检智能化的含义©CSG2009.Allrightsreserved.利用电子或光纤传感器、微处理器和数字通讯技术，对设备运行状态、设备健康水平进行状态观测，实现状态可视化。采用标准协议，借助快速通讯网络，将状态信息上传至各控制层，在一定的智能控制层，按照最优控制理论和算法，形成控制信息和决策，再回馈到智能设备，完成设备动作。实时进行监控、决策和动作行为，实现电网互动化，实现优化控制和坚强自愈。参考文献：常康,薛峰,杨卫东.中国智能电网基本特征及其技术进展评述[J].电力系统自动化，2009,33(17）李乃湖,倪以信,孙舒捷,等.智能电网及其关键技术综述[J].南方电网技术,2010,4(3）.运检智能化的内容©CSG2009.Allrightsreserved.目前，国内外关于电网设备运检智能化的研究工作仍处于起步阶段，缺乏对于电网运检智能化的系统性研究，相关核心技术仍不够成熟完善，如缺乏基于多源信息融合分析的智能状态评估模型、先进的智能决策模型，成熟的物联网技术和云计算技术等。开展电网设备运检智能化的研究工作具有迫切性和必要性。需要加强研究力度，不断完善电网设备运检智能化的相关技术，最终运用于智能电网。国内外现状©CSG2009.Allrightsreserved.提高电网设备运检智能化发展水平，涉及到规划、设计、建设、运行、调度和生产管理等环节，并综合以下四方面重要技术：参考文献：余贻鑫，栾文鹏.智能电网的基本理念[J].天津大学学报.2011,44(5):378-384物联网、大数据技术及其应用基于多源信息融合分析的智能状态评估与诊断技术运行风险控制和安全预警的智能决策技术设备信息的感知和一体化融合技术运检智能化的实施方法©CSG2009.Allrightsreserved.目录一、电网设备的运检智能化二、物联网的应用三、大数据的应用四、全寿命周期管理技术©CSG2009.Allrightsreserved.物联网IBM公司提出“智慧的地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，诸如智能铁路、智能高速公路、智能电网等基础设施。即将感应器嵌入到电网、铁路、公路、建筑等各种物体中，并且通过现有网络链接，形成物联网。美国奥巴马就任美国总统后，对IBM提出的“智慧地球”概念给予了积极回应并上升至国家战略。智慧的地球＝物联网＋互联网©CSG2009.Allrightsreserved.物联网物联网被称为21世纪最具影响的技术之一，是改变世界的十大新兴技术之首（美国《技术评论》）。物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路：物理基础设施和IT基础设施彼此分离。一方面是机场、公路、建筑物、电网；而另一方面是数据中心、个人电脑、宽带网络等。物联网时代：物理基础设施和IT基础设施相互融合。钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施。©CSG2009.Allrightsreserved.智能电网和物联网都是国家的战略新兴产业，智能电网是物联网重要的应用领域。2010年《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将物联网和智能电网都列在其中。《2010年国务院政府工作报告》中指出：“积极推进新能源汽车……，加快物联网的研发应用。”“大力开发低碳技术，……，加强智能电网建设。”智能电网发展对电力物联网的需求©CSG2009.Allrightsreserved.智能电网发展对电力物联网的需求智能电网的实现，依赖于电网各个环节重要运行参数的在线监测和实时信息掌控，物联网作为推动智能电网发展的信息感知和“物物互联”重要技术手段，已经在电力设备状态监测、智能巡检、用电信息采集、智能用电等方面得到一定范围的应用。从2009年开始，国家电网公司先后启动了电力用户用电信息采集、智能变电站、状态监测与检修、智能调度、配网自动化、智能用电等试点工作，有力地推动了智能电网的建设，也促进了物联网在智能电网中的应用。©CSG2009.Allrightsreserved.3个要素2个特征泛在化智能化全面感知可靠传递智能处理物联网•通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去•利用各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制•协同处理、决策支持、算法库、专家库•传感器网络部署泛在化•通信网络覆盖泛在化•利用RFID、传感器等随时随地获取物体信息关键技术（一）——物联网技术©CSG2009.Allrightsreserved.物联网的要素与特征物联网的概念（InternetofThings）技术层面：物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。应用层面：物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中，形成“物联网”，然后“物联网”又与现有的互联网结合，实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。©CSG2009.Allrightsreserved.物联网的要素与特征物联网的三要素全面感知：利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体信息；可靠传递：通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；智能处理：利用各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。物联网的两个特征泛在化：传感器网络部署泛在化；通信网络覆盖泛在化。智能化：协同处理、决策支持、算法库、专家库。©CSG2009.Allrightsreserved.电力物联网以通信技术、计算机技术、电力电子技术和传感技术为基础的电力物联网技术为建设智能电网提供了必要的技术手段。©CSG2009.Allrightsreserved.电力物联网的主要内容1、电网广域信息的测量电力物联网将承担电网广域信息测量的重要任务，构成了电力系统监视控制和数据采集（SCADA）系统的基础，为“五遥”（遥测、遥信、遥控、遥视、遥调）的实现提供了重要保障，提高了电力系统的监测、控制与灵活调度能力。35kV及以上电网的电压、电流矢量测量光纤网络；10kV配网及农网的电压、电流信息的无线传感网络。©CSG2009.Allrightsreserved.电力物联网的主要内容2、多元发电系统信息监测与优化控制针对常规机组，可以通过安装在机组内的传感器，实时监测机组运行时的技术指标和相关参量，结合电网运行的情况，实现快速调节和深度调峰，提高机组灵活运行和稳定控制水平。对于新能源发电系统，可以通过气象数据采集装置，实现新能源发电功率预测和优化控制。通过对常规和新能源电源信息的实时监测，实现多元发电系统之间的优化控制，达到安全、高效利用新能源电力的目标。©CSG2009.Allrightsreserved.电力物联网的主要内容3、输变电设备安全监测与智能评估输变电设备物联网是智能电网的重要组成部分，它不仅具有通用物联网的感知、识别、定位、跟踪和管理能力，而且具备对输变电设备的在线监测、故障诊断、状态评估、维修决策等功能。输变电设备物联网是智能电网由系统智能化向设备智能化的延伸，将实现输变电设备的信息体系、监测体系、评估体系和管理体系的统一与规范。©CSG2009.Allrightsreserved.电力物联网的主要内容4、电力资产全寿命周期管理应用电力设备的RFID技术，实现对电力资产的全寿命周期管理。在电力设备上设置RFID电子标签，可以实现对电力资产信息的身份识别和集约化管理，为监管电力设备的维护情况、寿命参数变化和实现电力资产调配的智能化、管理的高效化提供重要的技术保证。利用无线传感技术，提高设备信息交互和人员安全。维护和试验人员通过PDA，可准确获得设备上传感器节点收集的技术参数和相关信息，并可通过无线通信网络与远方的作业人员和调度指挥人员实现互动，一方面减少了操作风险，另一方面也提高了工作效率。生产管理人员通过GPS和视频传输系统实时了解作业人员的具体位置和作业过程，有利于强化工作监督、规范标准化作业和进行远程技术指导。©CSG2009.Allrightsreserved.电力物联网的主要内容5、智能用电系统与优化管理基于物联网的智能用电管理系统（智能电表），通过WSN准确获取电量信息，结合光纤、电力载波等现代通信技术把信息传输给计量中心，同时实现与用户的用电信息交互。根据用电信息交互系统，实现需求侧管理，采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户。输变电设备物联网是电力物联网的重要内容之一，是智能电网技术发展的有力支撑。©CSG2009.Allrightsreserved.输变电设备物联网输变电设备物联网是规范统一输变电设备运行管理相关技术强有力的手段。©CSG2009.Allrightsreserved.电网设备状态、运行和故障等信息的网络化共享是实现电力网中各设备之间的信息交互、远程控制、远程诊断等的必然要求物联网利用智能传感器、RFID技术、无线传感网络、GPS等技术实现物体之间的信息交互，作为“智能信息感知末梢”，将推动电网设备运检智能化的发展。包括：感知层.整合层通信层传感器共享应用层数据传输信息融合安全互访实现电网设备各种监测状态信息的共享互通，提高设备状态评估和智能诊断水平，为周期成本最优提供辅助决策。输变电设备物联网©CSG2009.Allrightsreserved.输变电设备物联网的关键技术©CSG2009.Allrightsreserved.输变电设备物联网体系架构及全景信息模型输变电设备物联网的关键技术建立电网设备物联网体系架构及全景信息模型需要解决的问题电网设备物联网缺乏统一的体系架构，已有物联网架构缺乏针对性基于IEC61968及IEC61970的电网设备公共信息模型无法满足全景信息建模的需要现有的电网设备编码标识方案过于简单，编码规则不够完善电网设备全景信息建模及其扩展方法多种信息模型分类、信息来源研究建模原则及扩展方法、建模流程电网设备体系架构与全景信息模型完整的电网设备全景信息模型通用电网设备标识体系和编码方案分层分布式体系架构基于CIM的电网设备全景信息建模©CSG2009.Allrightsreserved.输变电设备物联网体系架构输变电设备物联网的关键技术电网设备物联网体系架构综合考虑电网运行环境及信息传输特点，以应用为导向，遵循时空性、互联性、扩展性和安全性原则网络层包含通信层和信息整合层，以满足电网设备物联网海量、异构、多维数据通信和处理的需要©CSG2009.Allrightsreserved.输变电设备物联网体系架构及全景信息模型输变电设备全景信息模型输变电设备物联网全景信息模型包括台帐、工况、状态、地理及环境等信息，适应不同类型的设备、复杂的工况、多种运行状态、各种地理条件、多变的环境的标准数据模型。输变电设备全景信息模型基本信息模型电力资源信息模型电力资产信息模型状态信息模型评估信息模型环境信息模型EPC代码地理位置设备台帐……代码电力系统资源资源类型名称量测值……代码资产类型资产情况资产状态……代码状态监测信息运行工况信息预防试验信息……代码状态评估风险评估寿