物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

鐘輝強

摘要

分析了物聯(lián)網(wǎng)的基本體系結(jié)構(gòu)，對信息識別、紅外感應(yīng)、定位技術(shù)、物物互聯(lián)等關(guān)鍵技術(shù)進行了分析，闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用，對設(shè)備巡檢、狀態(tài)檢修以及狀態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域應(yīng)用情況進行了分析，指出了進一步發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 電力設(shè)備 狀態(tài)檢修在線監(jiān)測

1 引言

隨著計算機與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，形成了新的變革技術(shù)——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其早期定義主要是通過定位系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)以及射頻識別技術(shù)的相互融合，使得應(yīng)用設(shè)備的特征信息能夠順利獲取，實現(xiàn)“物物相連”的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而是物品信息實現(xiàn)是能和識別與管理。在后續(xù)的研究與應(yīng)用中，廣義的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則是通過基礎(chǔ)技術(shù)來實現(xiàn)設(shè)備的自主感知與信息識別，同時經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，形成相應(yīng)的高級智能決策。

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)一般可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層三個方面，感知層主要進行信息采集，網(wǎng)絡(luò)層通過移動網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)進行信息可靠傳輸，應(yīng)用層將信息進行協(xié)同、共享，實現(xiàn)最終的高級功能。自2009年開始，國家電網(wǎng)確定智能電網(wǎng)建設(shè)總體目標(biāo)，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)具備信息化、自動化與互動化主要特征。隨著相應(yīng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的布局，使得電網(wǎng)信息感知度得到前所未有的高度，通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠促使電網(wǎng)管理智能化進程得到加速，形成與社會發(fā)展相適應(yīng)的低碳電網(wǎng)途徑。

2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新興革命，物聯(lián)網(wǎng)所具有的關(guān)鍵技術(shù)主要有信息識別、紅外感應(yīng)、全球定位以及M2M（Machine to machine）等關(guān)鍵支撐技術(shù)。

信息識別技術(shù)主要實現(xiàn)信息采集與傳輸?shù)墓δ?，是物?lián)網(wǎng)管理的基礎(chǔ)，主要通過無線電信號對特定目標(biāo)進行非接觸式主動識別管理。紅外感應(yīng)技術(shù)主要通過先進的紅外采集技術(shù)來對設(shè)備的溫度等特征進行采集與判斷，全球定位技術(shù)主要依托GPS系統(tǒng)提供的高精度地理位置、移動速度以及時間等信息，實現(xiàn)系統(tǒng)的高度集成與智能化管理。M2M技術(shù)實質(zhì)上是設(shè)備與設(shè)備以及設(shè)備與人之間的信息交互，通過優(yōu)化信息傳輸過程，來提升各種應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定性與高效性。

3 電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)智能電網(wǎng)建設(shè)的需求，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠較好地滿足電力設(shè)備之間、人與電力設(shè)備之間的信息交互要求，從而實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的充分融合與相互促進。因此對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用研究，對于提升電力系統(tǒng)設(shè)備資源之間的利用率，增強系統(tǒng)中各類電氣設(shè)備運行可靠性，提高智能化水平具有重要的意義。

3.1 在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)中感知層是實現(xiàn)“物物相聯(lián)、信息交互”的重要基礎(chǔ)，一般情況下可分解為感知控制層與通信延伸層兩個子方向，分別對應(yīng)著智能信息識別控制、物理實體聯(lián)接等功能。就智能電網(wǎng)中應(yīng)用而言，感知控制子層通過安裝的智能采集設(shè)備實現(xiàn)對電網(wǎng)信息的獲取，而通信延伸子層則通過光纖通信以及相應(yīng)的無線傳感技術(shù)實現(xiàn)了電網(wǎng)運行信息以及各類電氣設(shè)備運行狀態(tài)的在線、動態(tài)監(jiān)測，保證電網(wǎng)供電可靠、用戶用電智能化。

通過電網(wǎng)建設(shè)過程中敷設(shè)的電力光纖網(wǎng)絡(luò)、載波通信網(wǎng)以及其他無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，對感知層采集到的電網(wǎng)信息以及設(shè)備數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)傳輸，同時保證互聯(lián)數(shù)據(jù)安全以及傳輸過程的可靠，確保電網(wǎng)通信不受外部因素干擾。應(yīng)用層則可分為電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施以及各種高級應(yīng)用兩大內(nèi)容，基礎(chǔ)設(shè)施為各種應(yīng)用提供信息資源的調(diào)用接口，高級應(yīng)用則通過智能計算技術(shù)設(shè)計到電網(wǎng)運行生產(chǎn)與日常管理中的眾多環(huán)節(jié)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力現(xiàn)場作業(yè)監(jiān)管、基于射頻識別與標(biāo)識編碼的電力資產(chǎn)全壽命周期管理、家居智能用電應(yīng)用領(lǐng)域的實現(xiàn)，都對智能電網(wǎng)建設(shè)起到了較強的促進作用。

3.2 在設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確掌握設(shè)備工作狀態(tài)以及相應(yīng)的運行壽命，為及時發(fā)現(xiàn)缺陷提供技術(shù)支撐。

同常規(guī)檢修相比，狀態(tài)檢修能夠構(gòu)建變電站與線路的監(jiān)控統(tǒng)一，使得各方面檢修工作更加智能化，通過大量傳感設(shè)備的加入，使設(shè)備信息獲取與存儲傳輸具備高可靠性與高便捷性，進一步夯實了狀態(tài)檢修基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步成熟，電力設(shè)備檢修效率穩(wěn)步提升，從而使得人力資源消耗降低，不僅能夠避免常規(guī)檢修時可能導(dǎo)致的故障遺漏等問題，還能有效保證檢修質(zhì)量。

3.3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用

除狀態(tài)檢修之外，對于設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用，最為主要的是配電網(wǎng)在線監(jiān)測應(yīng)用。結(jié)合配電網(wǎng)自動化的建設(shè)與體系架構(gòu)，通過以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及配電線路載波通信或無線局域網(wǎng)等不同技術(shù)來解決信息感知與采集，同時解決了配電網(wǎng)設(shè)備的遠程監(jiān)測問題，包括操作人員身份識別、電子票證管理以及遠程互動等內(nèi)容，可有效輔導(dǎo)狀態(tài)檢修以及標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的安全開展。

3.4 在設(shè)備巡檢中的應(yīng)用

對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)運行中的智能設(shè)備巡檢應(yīng)用，具體的工作流程是通過電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與激光掃描技術(shù)對各類設(shè)備進行狀態(tài)識別，并結(jié)合RFID技術(shù)以及紅紫外監(jiān)測技術(shù)對運行狀態(tài)設(shè)備進行檢測;其次利用GPS定位系統(tǒng)對掃描到的信息數(shù)據(jù)進行定位、定點、定項分析，找出設(shè)備運行存在問題，最終形成分析結(jié)果，并進行自動存儲與上送。

4 發(fā)展方向

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)工作的進一步推進，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)除了在上述電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用之外，還可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)與設(shè)備管理范疇。在感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層大規(guī)模發(fā)展的前提下，對于智能電網(wǎng)的運行調(diào)度管理、智能電網(wǎng)擴展?fàn)I銷、設(shè)備資產(chǎn)管理等領(lǐng)域也可進行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，使得智能電網(wǎng)的互動化、自動化以及信息化特征得到了充分展現(xiàn)。

5 結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依托射頻識別、定位系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的融合，使得物物互聯(lián)、人物互聯(lián)得以實現(xiàn)，通過感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層的構(gòu)架模式，保證了電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)的信息采集、傳輸與智能分析應(yīng)用，己成為智能電網(wǎng)建設(shè)與運行的重要組成部分，在設(shè)備狀態(tài)檢修、狀態(tài)監(jiān)測、智能巡檢以及設(shè)備資產(chǎn)管理等領(lǐng)域均取得了較好的應(yīng)用效果，隨著相關(guān)技術(shù)的進一步發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)對于智能電網(wǎng)的作用會日漸突出。

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