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摘要：随着电力物联网的应用，促进了电网朝智能化、信息化和交互化方向的发展，提高了电力系统运行的效率和安全性，对于电力行业的发展具有重要意义。电力物联网主要涉及到传感器、通信网络、大数据分析与人工智能等，其中，传感器是电力物联网的关键设备之一，通过应用传感器技术，能够实现电力网络的实时监测，实时掌握电力设备的运行状态，判断设备是否出现故障，从而提高电力设备运行的可靠性，保证电力系统的安全、高效、稳定运行。基于此文中对电力物联中传感器设备的应用进行了探讨。

关键词：电力物联网;设备;研究;应用

Abstract： with the application of power Internet of things， it promotes the development of power grid towards intelligence， informatization and interaction， improves the efficiency and security of power system operation， and is of great significance to the development of power industry. The power Internet of things mainly involves sensors， communication networks， big data analysis and artificial intelligence. Among them， sensors are one of the key equipment of the power Internet of things. Through the application of sensor technology， we can realize the real-time monitoring of the power network， grasp the operation status of power equipment in real time， and judge whether the equipment fails， so as to improve the reliability of power equipment operation and ensure the safe， efficient and stable operation of the power system. Based on this， this paper discusses the application of sensor equipment in power IOT.

Key words： power Internet of things; Equipment; Research; application

1  电力物联网的概述

物联网技术通过传感器技术、计算机网络以及通信技术接入到实体网络中，是一种新型的网络形式，具有感知、无线信息传输以及智能化等特征。物联网技术在出现以后，受到了世界各国的广泛关注，成为各国发展的重要内容。物联网主要包括三个层次，分别是感知层、网络层和应用层[1]，物联网的结构层次如图1中所示。

在物联网中，感知层的主要作用是进行信息的采集，然后由网络层进行信息的传输，应用端则提供感知信息的服务。感知层作为物联网的最底层，是物联网中和物体直接接触的部分，主要由各种类型的传感器和控制器组成，传感器可以获取物体的相关信息，然后将感知到的信息按照规定的格式通过无线、有线等传输方式发送给信息传输网络[2]。可以说，传感器在物联网中起着非常重要的作用，是物联网获取信息的来源。

2  电力物联网中的传感器

在电力物联网中，传感器是重要的组成设备，其能够实现物体运行状态的感知和反馈，是实现万物互联的重要前提。当前，传感器的种类非常多，在电力物联网中应用了很多种传感器，主要包括三大类，分别是电力类、环境类以及设备类。其中，电力类主要包括检测电压、电流、功率、相位以及电磁场的传感器;环境类主要包括检测温度、湿度[3]。气压、有害气体等环境因子的传感器;设备类主要包括检测加速度、压力等设备异常参数的传感器，下面对其中常用的传感器设备进行介绍：

2.1  环境类传感器

（1）湿度传感器。当前，应用比较多的温湿度传感器主要包括电容式、电阻式两类。其主要工作原理是，在基片上覆盖感湿材料，从而在其上生成感湿膜，空气中的水蒸气会被吸附到感湿材料上，然后元件的阻抗及介质常数会发生显著的变化，形成湿敏元件，从而对湿度进行检测。

（2）红外线传感器。通过应用红外线的物理性质来进行测量，红外线传感器可以用于无接触的温度测量、气体成分分析等，在电力物联网中具有重要应用。

（3）气体传感器。气体传感器的主要功能是监测可燃性气体、毒性气体等，将其生成输出信号。随着技术的发展，气体传感器监测反应时间、监测距离不断缩短，可以针对更多类型的气体进行连续监测，在电力系统中也会应用到一些有毒有害气体，通过气体传感器可以对这些气体进行实时监测，保证电力系统运行的安全性。

2.2  电力类传感器

（1）电压传感器。能够将测量的电压转换成输出信号，能够实现对高度变化的交、直流电压进行自动采集，若电压波形比较复杂，还能够做频谱分析[4]。在电力系统中，电压传感器具有重要的作用，可以实时掌握系统的电压信息，从而判断电力系统的运行状态是否正常。

（2）电流传感器。电流传感器能够将测量的电流信息转换成输出信号，从而实现对电流的实时监测。当前，电流传感器可以分为分流器、电磁式电流互感器、电子式电流互感器等。在电力系统中，电流传感器的应用范围也非常广泛，在输电线路、变电站、发电厂等位置都有重要应用。

2.3  设备类传感器

（1）位移传感器。根据原理的不同，位移传感器可以分为以下几类：电感式位移传感器、电容式位移传感器、光电式位移传感器、超音波式位移传感器、霍尔式位移传感器，能够对设备的位移情况进行实时监测。随着技术的发展，位移传感器朝着更微型 MEMS 腔体结构设计方向发展，此外非接触式监测、提高检测的精确度以及数位式检测技术是位移传感器发展的重要方向[5]。

（2）加速度传感器。加速度传感器的作用是测量加速度，当前在电力环境监测重具有重要作用。

（3）压力传感器。压力传感器的能够感受到压力信号，并且按照一定的规律将压力信号转换成电信号。在电力系统中，压力传感器主要应用于电力设备运行环境的监测。

3  电力物联网中传感器的应用分析

3.1  温湿度监测

在电力系统中，有很多设备对于环境的温湿度有要求，需要对环境的温湿度进行实时监测，从而保证设备的安全。通过在环境中安装温湿度传感器，可以对环境的温湿度变化进行实时的监测，在温湿度达到预警值以后，系统会自动报警信息，提醒工作人员对温湿度进行控制;若设备在室内，并设置有温湿度调节装置，在温湿度超过预警值以后，系统会自动控制温湿度调节装置启动，对室内温湿度进行调节，保证设备在合适温湿度下运行[6]。

在电力系统运行过程中，一些元器件的温度会上升，当温度过高时可能会导致设备损坏，甚至会造成大范围停电，给人们用电造成影响。通过应用红外温湿度传感器，对元器件的温湿度进行实时监测，可以在其温度达到预警值时，其能够将信息传输给后台处理系统进行处理、展示、告警和信息分发共享，从而及时的发现元器件过热的问题，对其进行处理，保证电力系统的安全、稳定运行。

3.2  设备防盗

在我国针对电力设备的盗窃情况还时有发生，通过安装传感器，可以起到防盗的效果。举例来说，可以在配网变压器设备的合适位置上安装防盗螺栓传感器结点，电子围栏—张力传感器和配变参数采集结点，故障电流采集结点。当人员靠近设备时，红外传感器能够检测到这一信息，并且会将信息传输给电子围栏—张力传感器结点，系统的告警灯自动亮起。如果人员进一步采取敲打、拆卸放到螺栓、触碰电子围栏等事件，现场告警系统会响起，同时将这一信息传输给控制中心，由工作人员进行进一步的处理。电缆沟和电缆井内业经常出现盗窃事件，盗窃分子主要通过掀开井盖，进入电缆井、电缆沟进行盗窃，因此对电缆沟、电缆井等进行监测十分有必要，可以在电缆盖上安装门磁传感器，通过其可以对电缆该是否有异常打开的行为进行检测;在电缆沟内可以安装红外测温传感器、振动传感器等，通过红外测温传感器可以检测是否有可疑人员进入，通过振动传感器可以对是否有异常行为进行判断，若发现异常行为会将异常信息传输给后台，由工作人员进行处理。

3.3  气体泄漏检测

通过传感器可以对气体泄漏进行检测。SF6气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，是一种性能优异的高压设备绝缘介质，具有较高的介质强度。当前，SF6气体绝缘的电气设备在高压、特高压等领域有着重要应用，变压器、电压互感器、断路器和电流互感器等电气设备中都应用其作为绝缘介质。在SF6电气设备中，SF6气体泄漏是常见的故障，若电气设备中的SF6 气体发生泄漏，会造成很多方面的危害。应用压力传感器，可以对SF6 气体进行检测，压力传感器通过接口和SF6电气设备进行连接，能够采集SF6设备内的气体压力数据，并且将物理信号转换为电信号，将信号传输给控制系统，若发生气体泄漏，系统会将信息传输给后台，有工作人员进行处理。

3.4  运行状态监测

在电力互联网中，传感器能够对电气设备的运行状态进行在线监测。一方面，传感器可以对输电设备进行监测，如监测电流、电压以及输电线路负荷等，通过传感器回传的数据，可以对输电线路运行状态良好与否进行判断，若发现输电线路运行状态存在为，则可以采取措施进行处理，保证输电线路的正常运行;另一方面，通过传感器还可以对变电设备的运行状态进行在线监测，如可以监测铁芯电流、GIS 局放、避雷器绝缘运行状态，收集电气设备运行的信息，同时还可以实现对变电设备的在线管理，对电气设备的运行状态进行评估，促进变电设备的智能化发展，更好地保障变电设备的平稳运行。

4  电力物联网传感器的发展

传感器作为电力物联网的重要设备，近些年来迎来了非常快速的发展，根据NanoMarket公司发布的分析报告来看，从2014年到2021年，全球智能电网传感器市场增长非常迅速，从2014年264亿美元的规模，发展到2021年468亿美元的规模，而且还具有非常大的发展潜力。当前，有很多企业在进行智能传感器的研究，2020年十大传感器品牌是博世/BOSCH、伊莱科/ELECALL、沃克瓦纳、华控兴业、Sinomeasure、VEXG、Meacon、Zpcac、德尔福Delphi、马田。随着智能传感器技术的不断发展，传感器呈现出以下几方面的特点：

（1）功能不断完善，除了具备传感器的功能以外，还集成了数据处理、存储、双向通信等方面的功能。与人工智能结合日趋紧密，形成了软传感技术为特点的智能化。

（2）突破节点资源的限制，满足传感器扩展性的可移动化。

（3）微型化。通过将半导体加工工艺引入到传感器的加工中，推动传感器超微型化方向发展。

（4）多功能化。通过实现同类型多个传感器集成，不同类型多功能因子的集成，丰富传感器的功能，

（5）功能和种类的多样化。随着新材料技术的发展，传感器的功能和种类日趋多样。

随着传感器技术的发展，使其在电力物联网中的应用有了越来越广泛的应用，在电力物联网中起到越来越重要的作用，更好的保证电力网络安全、稳定、高效运行。

结论

在电力物联网中，传感器作为关键设备，具有重要的应用。在电力物联网中应用的传感器主要包括电力类、环境类和设备类等三类，能够对电力设备的运行情况、运行环境等进行在线监测，并且将信息回传给控制系统，使管理人员能够实时掌握电力系统运行的状态，采取针对的措施对电力系统进行控制，确保电力系统运行的安全性和稳定性。随着传感器技术的发展，其在电力物联网中还会有更加广泛的应用，推动电力网络进一步发展。

参考文献

[1]潘磊， 林楠， 张璐，等. 解析泛在电力物联网的关键技术研究与多场景应用[J]. 中国信息化， 2019（9）：2.

[2]孙永凯. 电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用研究[J]. 水电科技， 2021， 4（3）：3.

[3]许跃， 骆娟. 电力物联网传感器技术在电力设备在线监测中的应用[J]. 数字技术与应用， 2019， 37（12）：2.

[4]邓立， 姜志航， 李莉. 物联网在智能电网中的应用与实践[J]. 科技资讯， 2019， 17（34）：3.

[5]武汉伟， 赵嘉兴， 郭孔明. 电力物联网关键技术与应用研究[J].  2020.

[6]郭念， 张勇， 孙俊，等. 浅谈电力物联网的应用与发展[J]. 中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术：00114-00115.