关键词：电力电缆；在线监测；平台设计
0 引 言
城市的告诉发展给城市配电网带来了更高的要求，在配电网中，电力电缆的运用也越来越广泛。而在配电网电力电缆应用中，电缆接头一直是薄弱环节，电缆接头的质量与性能不仅仅与制作材料相关，与制作工艺、线路中的流通电流等都有着密切的关系。无论是哪一种因素都有可能造成电缆接头发热现象，并进一步造成事故等严重后果。在日常的运行维护中，因为电力电缆线路的隐蔽性，导致其状态信息的无法采集和有效监控。
本文提出一种基于物联网架构的电力电缆测温系统的设计及应用，可实现大规模电力电缆测温系统接入及监控应用。
1 测温技术现状概述
近年来，随着物联网、互联网等技术的兴起，各种通信技术的发展是的先进的温度测试设备得到了广泛的应用，现有的温度监测手段包括测温蜡片、光纤测温、红外测温、有源无线测温、无源无线测温等方式。[1]
各种测温技术既有各自的优点也有各自的缺点，需要根据不同的应用场景进行匹配，在电力电缆中应用比较广泛的是光线测温及无源无线测温方式。
通常10kV电力电缆接头一般由热缩式或冷缩式绝缘材料制作而成，具有铜屏蔽和铠装层接地措施，可以带电触摸、带电插拔。因此采用成熟的温度传感器扎接在电缆接头上，通过温度变送器或信号接收器将温度信号上传。
2 监控系统的发展现状及存在的问题
目前智能电网（健全的双路通信，高级的传感器，高端的分部计算机）的建设已成为我国电网的核心工作任务，能有效的改善电力传输的使用效率，提高安全度和可靠性。
当前电力电缆监测系统主要存在以下问题
在感知层，缺少统一的设备接口和通讯接口，规约或者标准的不统一，导致系统的复杂度提高，也提高了设备供应商和集成商的实施成本和业务的维修成本，系统的可靠性和扩展性也有所降低；[2]
在网络层，由于无线通信的蓬勃发展，4G等通信方式应用广泛，但是物联网的发展，感知设备的逐渐增多，多网络层的通信承载力将带来较大的挑战。5G、LoRa、无线专网等新一代的通信方式将被基于厚望；
在平台层，云平台的出现在很大程度上降低了企业信息化的设备成本和运维成本，但是在数据层面上，数据中台的搭建中，业务模型和数据模型仍需进一步深入；
在应用层，真正支撑实际业务落地应用的产品尚未成熟，微服务、后台、中台、前台等互联网架构设计方法在电力行业中仍然未得到充分发挥。
3 电力电缆监测系统需求分析
建设泛在电力物联网在电力电缆中的应用应主要考虑能源流、信息流、业务流“三流合一”，其关键在于人与物、物与物、人与人之间的互通互联。从物的层面看，感知设备种类众多，终端操作系统的不统一，终端提供的数据和信息在到达平台层之前需要经过网关来进行区域信息的整合和边缘计算处理。没有一个统一的终端设备操作系统对于数据的清洗、加密、编码、解码和权限控制等必须的处理手段都会造成影响。这就要求必须应用高精度传感技术和微型传感器和终端智能化技术，同时制订各类电力终端接入系统的统一信道、数据模型、接入方式，以实现各类终端设备的即插即用，以此来满足多类终端的接入，并实现设备的“全景监测”。
从人的层面看，工作分工不同，工作区域不同，角色不同，需求不同，工具不同等等因素，需要在统一框架下按照约定的规则根据角色和权限调用不同场景下适用和充分的数据来支撑业务开展和需求满足。
从业务层面看，对移动应用的需求与日俱增，一方面是移动互联网的发展，手持终端作为人的外在连接接口应用日益广泛，可使其为理想的业务链接点；另一方面在数据增值和平台运营中，定位分析、数据价值、业务优化、资源调度等是面向未来业务的核心点。
4 平台设计思路
4.1 云平台架构设计
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图1 平台功能架构
平台层整体包括云平台、物联管理中心、全业务统一数据中心和企业中台四个部分。基于底层云平台，搭建物联管理中心，依托全业务统一数据中心和企业中台，实现资源整合，有效打通用户、业务与终端，实现全环节物物相连和多元化业务云上运行。
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图2 平台技术架构
终端层采集的海量数据要在平台层上进行汇总、存储和计算，对云平台的数据汇聚、存储计算和处理实时性提出了巨大挑战。云平台需要强化基础设施层的存储和计算能力，扩展弹性计算（ECS）、对象存储（OSS）、负载均衡（SLB）等基础服务组件，新增面向人工智能的图形计算（EGS）服务组件，提供大规模、虚拟化、高可靠和可伸缩的基础资源服务。新增面向物联网应用的公共组件，满足物联网创新能力的支撑要求。
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图3 平台部署架构
生产控制云、企业管理云和公共服务云三朵云的部署均支持多活部署架构，以提供高可用性和灵活扩展性。
4.2 终端架构设计
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图4 终端层功能架构
终端作为物联网的数据采集的基础，主要由具有各种感知能力的业务终端组成，是物联网识别物体、采集信息的来源。终端按使用扩展性划分为单一功能终端和通用智能业务终端。
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图5 物联代理功能架构
物联代理是泛在电力物联网建设的关键，主要实现两方面的功能，一是作为本地通信网络和远程通信网络之间的“枢纽”，完成统一接入和管控；二是作为位于边缘端的核心计算单元，完成资源调度、数据存储、数据计算等功能。简单形态的物联代理可以不具备边缘计算模块。
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图6 终端层部署架构
各类终端通过本地有线通信或近场无线通信的方式将采集数据上送至物联代理，再通过远程通信网络将数据上送到云平台。物联代理的部署数量需要统筹考虑具体的业务需求和代理自身的处理能力。对于无线（运营商公网或电力专网）通信终端，如车载移动终端、手持移动终端等，需经过评估审核，通过后可以通过电力无线专网或运营商公网，接入云平台。
5 电力电缆在线监测系统的发展展望
在线温度的检测对于电力电缆在线监测系统的水平能有效的提高，进而在今后的发展中，对电力电缆在线系统检测的研究是势在必行的。为了适应电力信息化的发展，温度检测系统是电力电缆监测中重要的环节，应隶属于泛在电力物联网建设的一部分，既要考虑设备结构的统一性，也要考虑平台架构的统一性，为将来数据中台的建设做充分考虑。
参考文献：
[1]余涛；电缆接头温度在线监测系统[J]；农网智能化；2017
[2]章虹；电力电缆在线监测系统的研究与应用[J]；水利水电工程；2015
史丛林1 男、 1979年10月、 浙江省杭州市、 汉、 本科、 工程师 、继电保护及调度自动化、电力设备施工运维管理 北京机械工业学院
郭瑞峰2 男、1982年5月、山西省临汾市、汉、本科、高级、电气工程自动化 重庆大学
赵王群3 男、1986年8月、浙江省杭州市、本科、工程师、电气工程及其自动化 重庆大学
论文作者:史丛林1,郭瑞峰2,,赵王群3
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第 21期
论文发表时间:2020/5/8