淺析泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

李琦

【摘 要】在信息化、智能化普遍發(fā)展的新時期，高效優(yōu)質(zhì)新型能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)對主網(wǎng)建設(shè)提出新要求，就數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面，積極推進(jìn)傳統(tǒng)模式下電網(wǎng)的發(fā)展變革，充分利用電網(wǎng)獨(dú)特優(yōu)勢，廣泛采用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息手段、先進(jìn)通信技術(shù)，加強(qiáng)建設(shè)基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)及智能電網(wǎng)下的樞紐型、平臺型、共享型的電網(wǎng)組織架構(gòu)，并在實(shí)踐創(chuàng)新中不斷優(yōu)化和完善。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，推動電力能源數(shù)字化變革。

【關(guān)鍵詞】泛在電力物聯(lián)網(wǎng);電力系統(tǒng);應(yīng)用

1 智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，電網(wǎng)主干構(gòu)架主要以高壓、超高壓架空輸電線路為主，隨特高壓交直流架空輸電線路逐年投入運(yùn)行，有效改善了電力能源、電能用戶逆向分布的實(shí)際現(xiàn)狀，變、配電及其他相關(guān)附屬設(shè)施建設(shè)從物理層面解決了信息采集、數(shù)據(jù)傳輸需求，在整體組織構(gòu)架上電網(wǎng)已基本達(dá)到堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)要求，但依舊不能最大限度實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行及能源有效調(diào)配，電力輸送、調(diào)配、營銷、應(yīng)用等各個環(huán)節(jié)都不同程度存在資源浪費(fèi)或工作量重復(fù)現(xiàn)象，信息數(shù)據(jù)不能做到。

電力傳輸過程分為發(fā)電、輸電、變電、配電、用電五個環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)均不同程度依賴數(shù)據(jù)信息監(jiān)測、分析及決策。

（1）發(fā)電環(huán)節(jié)。結(jié)合電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況，需要對運(yùn)行機(jī)組的實(shí)時調(diào)節(jié)及深度調(diào)峰，但根據(jù)目前設(shè)備自動化程度低、信息傳輸延遲，必然導(dǎo)致設(shè)備自主決策延誤，響應(yīng)滯后，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行機(jī)組的靈活性與可控制性差。

（2）輸電環(huán)節(jié)。目前投入現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行的監(jiān)測裝置使用壽命短，可靠性差，不能有效實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時采集，及時分析預(yù)警，難以正確做出運(yùn)維檢修決策以保證線路穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

（3）變電環(huán)節(jié)。變電設(shè)備的智能水平目前仍不能滿足能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要求，各項(xiàng)站內(nèi)自動化技術(shù)不夠成熟，各種智能化系統(tǒng)共能尚不完善，設(shè)備檢修環(huán)節(jié)利用的方法及工器具都不夠先進(jìn)。

（4）配電環(huán)節(jié)。由于我國配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備類型多樣、安全環(huán)境較差的特點(diǎn)，導(dǎo)致配電網(wǎng)作業(yè)監(jiān)管難度大，安全風(fēng)險因素也相對較多，常出現(xiàn)誤操作及相關(guān)安全隱患，但是配電網(wǎng)對個電電力用戶直接提供電能，電力供應(yīng)可靠性要求更高，提高配電網(wǎng)運(yùn)維智能化、實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)將不斷成為更加需要關(guān)注的環(huán)節(jié)。

（5）用電環(huán)節(jié)。部分地區(qū)用電信息采集不夠完善，數(shù)據(jù)通信相對滯后，存在人工抄表、竊電現(xiàn)象，很大程度上未能真正實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)管。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是指泛在物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的具體變現(xiàn)形式和應(yīng)用落地，加強(qiáng)技術(shù)上的變革，提升管理思維，創(chuàng)新管理理念，質(zhì)效提升的同時，做到融通發(fā)展。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將電力企業(yè)、電網(wǎng)設(shè)備、用戶設(shè)備及電力用戶等的人和物連接起來，滿足萬物互聯(lián)、人機(jī)交互的發(fā)展新要求，加強(qiáng)深化“大云物移智”應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”，為電力行業(yè)發(fā)展提供嶄新平臺及發(fā)展機(jī)遇。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息通信技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)有效整合了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電力傳輸過程中的各種基礎(chǔ)設(shè)施，致使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)于電力系統(tǒng)的各個運(yùn)行環(huán)節(jié)，進(jìn)而提高了這一整合體的利用效率，是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能的又一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

從構(gòu)架上，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)。感知層為基礎(chǔ)層，主要利用數(shù)據(jù)識別器、信息讀寫器、各種傳感器、視頻攝像頭等，完成對物理世界的感知、識別和監(jiān)視作用，解決了數(shù)據(jù)的采集問題。網(wǎng)絡(luò)層承擔(dān)感知層與應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，主要依托互聯(lián)網(wǎng)、信息專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的傳送或控制，解決了數(shù)據(jù)的傳輸問題。應(yīng)用層充分利用信息處理、計(jì)算等的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)類設(shè)施或其他數(shù)據(jù)通信接口，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在信息需求側(cè)的各種應(yīng)用，主要解決了數(shù)據(jù)的挖掘問題。

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

3.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)中應(yīng)用

不久的將來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更加廣泛，能夠促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步推廣，優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、及其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。作為電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)是最重要的環(huán)節(jié)之一的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對于電網(wǎng)對智慧及現(xiàn)代化的方向發(fā)展的推動。與風(fēng)和太陽的便利融合利用實(shí)現(xiàn)了清潔能源的便捷使用，已成為最重要的電力系統(tǒng)發(fā)電形式之一。當(dāng)前的實(shí)際開發(fā)中，風(fēng)力發(fā)電站的利潤收入相對較低。為了解決這個問題，電廠應(yīng)該積極開發(fā)和制造的一種新型的風(fēng)機(jī)設(shè)備。風(fēng)電機(jī)設(shè)備連接到先進(jìn)的傳感系統(tǒng)投入電力生產(chǎn)階段，需要基于物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代傳感器設(shè)備的支持，從而方便應(yīng)對天氣變化對風(fēng)機(jī)的輸出的影響。根據(jù)天氣狀況的實(shí)時變化，選擇一個更有效的發(fā)電模式，確保分布式電源的輸出總是在可控范圍內(nèi)。借助這種形式，方便提高其他清潔能源如風(fēng)能的效率。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)輸配電環(huán)節(jié)中應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力領(lǐng)域的電力供應(yīng)和分配的關(guān)鍵，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中電力系統(tǒng)傳輸主要是反映在傳感器的應(yīng)用部署中，在電力系統(tǒng)的電力供配環(huán)節(jié)，能夠便于工作人員在相關(guān)環(huán)節(jié)完成的實(shí)時動態(tài)監(jiān)測輸電線路的輸電和配電狀態(tài)，通過智能傳感器于輸電線路的裝配，實(shí)現(xiàn)線損等運(yùn)行狀態(tài)信息、絕緣損耗和頻率異常信息的及時反饋，向系統(tǒng)監(jiān)督中心提供基礎(chǔ)信息內(nèi)容。員工完成合理、科學(xué)的調(diào)整傳輸系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，對整體調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化[2]。

此外，無人攝影系統(tǒng)檢測技術(shù)在電力系統(tǒng)逐漸興起應(yīng)用，這種檢驗(yàn)方法是結(jié)合無人攝影系統(tǒng)設(shè)備，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下通過無線通信來幫助員工掌握輸電和配電環(huán)節(jié)全面情況，有效地將物聯(lián)網(wǎng)通信的速度和質(zhì)量全面提高。無人攝影系統(tǒng)方便提高傳播圖片的數(shù)量和質(zhì)量，加強(qiáng)可靠性和有效性的檢查鏈接，在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)上，無人攝影系統(tǒng)的檢查很容易擺脫地理環(huán)境和其他因素的影響，實(shí)現(xiàn)更可靠的新的巡邏模式的提供，優(yōu)化電力系統(tǒng)的傳輸水平。大量的分布式電源的新型形式推動電動汽車、家用電器等家用電器的生產(chǎn)。分布式電源以其良好的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向系統(tǒng)內(nèi)部融入，在技術(shù)特性支持下，跟蹤負(fù)載曲線變化以便及時掌握系統(tǒng)的工作情況。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)用電環(huán)節(jié)中應(yīng)用

除了應(yīng)用在發(fā)電、輸電和配電環(huán)節(jié)應(yīng)用廣泛外，物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)還在電力系統(tǒng)用電環(huán)節(jié)有較大作用，其新的靈活負(fù)荷生產(chǎn)形式對電力系統(tǒng)有顯著發(fā)展推動效果。根據(jù)對相關(guān)領(lǐng)域的調(diào)研結(jié)果表明，將柔性負(fù)載應(yīng)用于國內(nèi)電力系統(tǒng)功耗環(huán)節(jié)，大大方便了ADN的主動控制和主動管理活動的完成，方便對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下智能表盤計(jì)量工作觀測分析完成，以確保系統(tǒng)的內(nèi)部電氣設(shè)備維持一個相對穩(wěn)定的實(shí)際操作狀態(tài)。隨著電動汽車的發(fā)展水平逐漸上升。物聯(lián)網(wǎng)方便的信息技術(shù)的發(fā)展水平和影響著驅(qū)動電動汽車的荷載特征，以市場電價的科學(xué)管理與操作為指導(dǎo)，形成對電動汽車的充電和放電合理、科學(xué)控制，為當(dāng)前行業(yè)中的特殊專業(yè)管理模式，能夠有效促進(jìn)行業(yè)的整體發(fā)展。

4 結(jié)語

4隨著人工智能水平的提升以及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)方面的有效利用，其實(shí)是實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的增值服務(wù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是基于電力系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)、人工智能、云平臺等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)能源的合理配置，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊東升，王道浩，周博文，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景[J].發(fā)電技術(shù)，2019（2）：107-114.

[2]朱永利，石鑫，王劉旺.人工智能在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的近期研究熱點(diǎn)介紹[J].發(fā)電技術(shù)，2018（3）：204-212.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）