物联网在智能电网中的应用 PPT课件

1 目前的主要研究方向220KV西泾变物联网应用概况 物联网在智能电网的应用 2 1 基础理论研究2 应用标准研究3 应用系统与软件平台开发4 整机与零部件开发 主要研究方向 3 物联网技术是物理世界通向逻辑世界的一条通途 通过物联网技术可以将物理世界无缝的映射到逻辑世界 是未来智能世界信息获取的主要技术手段 更透彻的感知 更广泛互联 更充分的信息融合是物联网技术追求的主要目标 由大量 多种类型传感器节点组成的传感器网络是物联网的一种具体表现形式 通过传感器网络可以实现更透彻感知 将多种类型传感器互联实现更广泛的互联 将获取的多维信息进行融合处理从而得到可信的信息 为智能决策提供及时 准确 可信的信息 物联网的概念 4 主要研究内容 1 实时动态寻址 目前的以IP地址为核心的寻址方式不适用于物联网应用 其主要缺陷在于 A 实时性不够好 物联网应用的节点寿命跨度非常大 从秒级到百年级 目前的IP地址申请 审核 批准 发布 域名解析等过程的实时性太差 无法满足物联网应用 B 地址容量与地址长度 物联网应用的目标数量远大于互联网 如果以IP地址做寻址将导致地址长度过长 虽然在互联网中长地址不是什么大问题 但是在物联网应用中众多的末端节点都是能耗受限的 地址解析长度直接影响到节点的功耗和效率 所以IP为核心的地址解析是难以适应的 基础理论研究 5 2 网络安全机制 目前的网络安全机制主要是IP过滤和内容过滤 这些都是在发生安全事故后的补救措施 是点对点的防御措施 即IP过滤是被攻击的节点屏蔽攻击过其的节点 这种安全措施太过被动和低效 我们需要寻求一种高效 预防性的网络安全机制 3 信息融合 在物联网技术应用中对一个目标的感知会产生多维度的信息和大量的冗余信息 如何有效的处理所获得的大量信息是成功应用的关键 如何融合多维信息 剔除冗余信息是获取高可信度信息需要解决的关键技术 基础理论研究 6 我们正在与国网信通公司联合开展物联网技术在智能电网中应用的标准化研究主要内容 立足于我国电力系统现有标准 积极跟踪 参与智能电网国内国际标准的制定工作 通过对输 变 配 用四个环节的研究 推动输电网各阶段数据安全管理方法 变电站和馈线中的设备测控 智能电表与基础网的数据交换等智能电网相关标准的研究与制定 推动智能电网的标准化进程 应用标准研究 7 通过示范工程建立应用系统与相应的软件平台我们通过实施无锡220KV西泾智能变电站的智能辅助系统项目 成功将物联网技术导入到智能电网的应用中西泾变工程概况 应用系统与软件平台开发 8 工程来源 国网公司在 统一坚强智能电网第一阶段重点项目实施方案综合报告 中已经将智能化西泾变作为智能化变电站的示范工程项目 工程概况 西泾220KV智能化变电站为国网公司的重点示范工程 该站的主要设备均为新一代智能化变电设备 主要二次设备是基于DL T860 IEC 61850 标准的完全智能化的设备 具备机器间交谈能力 这些正是物联网应用的一个典型案例 现状与不足 很多站用辅助设备依然是各自独立的 不具备与控制主机 管理主机进行智能交流的孤立的自动化装置 这与整个智能化变电站的的设计理念和运行模式极不匹配 解决的问题 采用物联网技术解决智能化变电站一次设备状态检修 消防报警 防入侵 站用动力节能 变电站防漏水 水浸报警等复杂 繁琐的问题 西泾变简介 9 系统框图 集控站管理主机 集控站综合自动化系统 IEC 61850 现有各子系统 环境监测 暖通子系统 SF6泄漏在线监测系统 给排水在线监控系统 全数字高清图像监视及安全警卫子系统 专有协议 排风扇 空调控制 排水泵 变电站管理主机 其他站 IEC 61850 设备运行温度监测系统 消防火灾报警子系统 避雷器阻性泄漏电流在线监测系统 GIS设备状态 微水 局放 开关状态 在线监测系统 智能巡检认证子系统 智能检修防误入间隔子系统 10 变电站智能监测与辅助控制系统主要由以下部分组成 集控站管理主机变电站管理主机变电站高压输变电设备运行温度在线监测子系统GIS设备状态在线监测子系统避雷器阻性泄漏电流在线监测子系统变电站采暖通风子系统变电站GIS开关室SF6泄漏在线监测子系统变电站给排水在线监测子系统变电站图像监视及安全警卫子系统 系统组成 11 系统软件框图 12 智能管理 与集控站控制主机完成自动数据交换 接受集控站的命令 完备的IEC 61850机器到机器 M TO M 交谈机制 状态检修 通过对下述状态监测为状态检修提供数据支持 A 高压输变电设备的运行温度在线监B GIS设备微水在线监测C GIS设备局部放电监测D GIS室内六氟化硫气体密度在线监测 E 对操作室水浸 电缆沟水位进行在线监测 避雷器阻性泄漏电流监测 通过泄漏电流传感器节点 电压相位传感器节点采集泄漏电流总电流和相位信息 经过信息融合算法 得到避雷器的阻性电流分量和3次谐波分量 为避雷器状态检修提供数据 动力环境监控 自动监测变电站环境温湿度 优化动力环境控制方案 自动照明控制 自动调节空调设备和通风设备 节省照明 空调电力 周界防入侵 多传感器融合无虚警自动防入侵警戒 高可靠图像识别防止翻越大门 围墙 高可靠图像识别防抛物破坏 系统的主要功能 13 1 智能管理软件 按国网公司的要求 智能变电站必须采用IEC 61850通信协议 具备机器间交谈能力 自动进行信息采集 处理 储存与分发 2 超低功耗无线传感器网络 实现温度传感器 湿度传感器 水浸传感器等全寿命无需更换电池 3 智能图像处理 实现动目标检测和定位4 多传感器协同感知 实现无虚警 无漏警防入侵周界系统 核心技术 14 系统总体原理图 15 针对智能电网的应用 我们开发的产品主要有 无线温湿度监测装置无线避雷器在线监测装置输电线路综合监测装置杆塔防盗监测装置 整机与零部件开发 16 温度在线监测系统组成 温度在线监测系统组成原理如右图所示 它主要由管理中心 控制主机 数据传输基站和DWT100无线温度传感器和红外热像仪组成 17 实际应用图示 18 1 测量精度 1 热像仪 2 2 功耗 平均功耗50000小时 MTTR 0 5小时 温度在线监测系统主要技术指标 19 整机与零部件开发无线避雷器在线监测装置 系统由一台计算机主机 若干骨干节点 Sink 至少3个无线电压传感器节点 WPS 和若干无线避雷器泄漏电流传感器 WCS 组成 20 数字无线避雷器泄漏电流监测装置 避雷器泄漏电流传感器节点 母线电压相位传感器节点 21 数字无线避雷器泄漏电流监测装置 220kV大德变电站正是采用了DWC100数字无线泄漏电流在线监测系统 实现了对智能电网变电站避雷器运行参数的远程监控 22 主要技术指标 总泄漏电流测量范围 0 1 3mA 3次谐波电流测量 0 3mA 阻性电流测量 0 3mA 总泄漏电流测量精度 2 3次谐波测量精度 2 阻性电流测量精度 5 无线通讯频率 2 4GHz 无线通讯距离 400米 空旷地 供电 太阳能 自持时间 5天 数字无线避雷器泄漏电流监测装置 23 主要优势 更加安全 采用通常的工业测控网络进行在线监测 实现避雷器的在线监测 但有可能将雷击能量通过测控网络导入到变电站控制室 面临巨大的安全风险 基于无线传感器网络的在线监测系统避免了这样的安全问题 更有效率 现有的方法是人工定期观测总泄漏电流 根据天气情况等因素人工判决避雷器的质量状态 这具有人为因素的决策风险和巨大的工作量 本产品具有多传感器协同工作的能力 自动判别天气因素导致的泄漏电流增加 电网谐波增加导致的3次谐波增加 实现智能在线监测 更多维观测数据 本产品同时实现在线测量总电流 谐波分量 阻性电流 母线电压相位 母线电压谐波和环境温湿度等参数 通过融合电压相位信息和电流信息计算出阻性电流参数 为智能监测提供多维信息 数字无线避雷器泄漏电流监测装置 24 数字无线避雷器泄漏电流监测装置 25 整机与零部件开发 1 输电线路微气象环境监测气温 湿度 风速2 输电线路物理状态监测绝缘子泄漏电流监测 污闪和雷闪监测导线温度监测 舞动 振动监测 覆冰监测 塔架倾角监测 塔