物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用展望

李銳 周歡

【摘 要】電力系統(tǒng)建設(shè)日趨完善，特別是在新技術(shù)的支持下，系統(tǒng)功能更加完善，能夠更好地適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境，為社會(huì)生產(chǎn)生活提供可靠的供電服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電力系統(tǒng)的有效結(jié)合促進(jìn)了智能電網(wǎng)的發(fā)展。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，建立了分層送電、配電、電力系統(tǒng)監(jiān)控、巡查、交互服務(wù)等應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了物聯(lián)網(wǎng)的保護(hù)效果，更適合于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);電力系統(tǒng)

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用對(duì)于推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)的發(fā)展，特別是智能傳感技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，將進(jìn)一步推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。本文根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，研究分析了電力系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行中存在的不足，確定了應(yīng)用方向和技術(shù)要點(diǎn)，以建立高可靠性的電力系統(tǒng)。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)革命的新內(nèi)容，除了信息識(shí)別、紅外傳感等特點(diǎn)外，還應(yīng)考慮到新信息通信技術(shù)革命的新特點(diǎn)。在發(fā)展過(guò)程中，他們還可以提供全球定位，以及M2M等。

1.1 技術(shù)特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要是通過(guò)數(shù)據(jù)通信技術(shù)和通信射頻識(shí)別技術(shù)建立綜合網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到信息共享的效果，為行業(yè)信息交流和發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

1.2 體系架構(gòu)

1.2.1 感知層

感知層主要由分布在每個(gè)感知對(duì)象中的多個(gè)感知節(jié)點(diǎn)組成。感知網(wǎng)絡(luò)由自組織形成，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)對(duì)象和操作環(huán)境的智能協(xié)同感知、智能識(shí)別、信息處理和自動(dòng)控制。在新型微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的基礎(chǔ)上，應(yīng)用智能采集設(shè)備和智能傳感器，有效地識(shí)別和采集發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、等不同階段的實(shí)際狀態(tài)信息。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)層

對(duì)電力無(wú)線寬帶、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線公共通信系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的集成和擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)感知層與應(yīng)用層之間的信息傳輸、路由和控制功能提高感知信息大規(guī)模傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

1.2.3應(yīng)用層

應(yīng)用層可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求對(duì)感知層的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，主要由基礎(chǔ)設(shè)施、中間件和各種應(yīng)用組成。而應(yīng)用層的各種應(yīng)用將涉及到智能電網(wǎng)整個(gè)生命周期中生產(chǎn)和管理的各個(gè)環(huán)節(jié)。

2 物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用

2.1 智能電網(wǎng)建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，基本上可以確定感知控制層和通信擴(kuò)展層兩個(gè)方向，它們主要負(fù)責(zé)智能信息識(shí)別控制和物理實(shí)體連接。智能電網(wǎng)采用智能采集設(shè)備作為支撐，通過(guò)感知控制層實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行信息的采集，通信擴(kuò)展層采用光纖通信和無(wú)線傳感器技術(shù)，能夠可靠地采集網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行信息。

2.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以有效地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的可靠監(jiān)測(cè)?；谂潆娮詣?dòng)化的結(jié)構(gòu)和體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)用以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和配電線載波通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行信息的感知和采集。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，包括操作員身份識(shí)別、遠(yuǎn)程交互和電子票務(wù)管理，為系統(tǒng)的運(yùn)行管理和維護(hù)提供可靠的支持。

2.3 設(shè)備狀態(tài)檢修

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用，可以更準(zhǔn)確地獲取設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)信息，從而準(zhǔn)確判斷設(shè)備的運(yùn)行壽命，為處理存在的缺陷提供依據(jù)。與傳統(tǒng)的維修方法相比，狀態(tài)維修可以建立變電站和線路的統(tǒng)一監(jiān)控，提高設(shè)備維修的智能化水平。

2.4 系統(tǒng)設(shè)備巡檢

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)智能設(shè)備巡檢中的應(yīng)用，可以通過(guò)電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和激光掃描技術(shù)，準(zhǔn)確識(shí)別系統(tǒng)中各類設(shè)備的狀態(tài)，完成對(duì)電力系統(tǒng)智能設(shè)備的檢測(cè)。在rfid技術(shù)和紅紫外監(jiān)測(cè)技術(shù)的支持下，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。另外，通過(guò)GPS定位系統(tǒng)，可以對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行定位分析，確定設(shè)備存在的問(wèn)題和缺陷，并將結(jié)果整理上傳數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，方便后續(xù)設(shè)備維護(hù)工作。

3 物聯(lián)電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 傳感器應(yīng)用

3.1.1 導(dǎo)線溫度傳感器

導(dǎo)線溫度傳感器可用于輸電線路的在線溫度測(cè)量，其中，溫度測(cè)量終端采用微功率技術(shù)。供電方式為鋰離子電池，具有耗電量低、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可滿足至少5年的需要。兩者的結(jié)合可以有效地解決溫度測(cè)量終端的功率采集問(wèn)題。

3.1.2 激光測(cè)距傳感器

導(dǎo)線溫度傳感器可用于輸電線路的在線溫度測(cè)量，其中，溫度測(cè)量終端采用微功率技術(shù)，供電方式為鋰離子電池，具有耗電量低、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可滿足至少5年的需要。兩者的結(jié)合可以有效地解決溫度測(cè)量終端的功率采集問(wèn)題。

3.2 電力系統(tǒng)組網(wǎng)需求

電力傳感器網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大。為了達(dá)到實(shí)時(shí)感知電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的效果，需要為所有電力設(shè)備安裝大量的傳感器，負(fù)責(zé)采集和傳輸運(yùn)行信息。傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)對(duì)象包括電壓、電流、溫度、壓力和濕度。通過(guò)收集的數(shù)據(jù)，分析了電網(wǎng)的整體運(yùn)行狀況，掌握了各設(shè)備的實(shí)際情況和環(huán)境狀況。

為了滿足電力環(huán)境下的電網(wǎng)傳感要求，傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)對(duì)象和數(shù)據(jù)傳輸必須滿足以下三個(gè)要求。首先，多次無(wú)線通信中斷。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，必須配置大量的傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)采集用戶用電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)。其次，傳輸大量數(shù)據(jù)。所建立的所有傳感器節(jié)點(diǎn)都能周期性地發(fā)送電力設(shè)備的運(yùn)行信息，而且由于傳感器基數(shù)大，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相對(duì)較大。第三，具有很高的實(shí)時(shí)性。只有保證采集到的所有數(shù)據(jù)和信息及時(shí)傳輸?shù)诫娏φ{(diào)度中心，才能對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行可靠分析，確保線路遇到問(wèn)題后能及時(shí)得到控制和處理。

3.3 應(yīng)用系統(tǒng)體系架構(gòu)

在實(shí)時(shí)感知輸變電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求，對(duì)感知層感知到的信息進(jìn)行分析和處理，構(gòu)建了包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施、中間件和形成了多種應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的多種應(yīng)用。電力傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)χ悄茈娋W(wǎng)全生命周期各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息進(jìn)行分析和處理，為下一階段的智能電網(wǎng)決策、控制和服務(wù)提供依據(jù)。

結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟并得到廣泛應(yīng)用。分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電力系統(tǒng)的結(jié)合。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)，建立了物聯(lián)網(wǎng)電力系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行全過(guò)程的所有信息進(jìn)行收集和分析。實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，及時(shí)解決隱患和問(wèn)題，為用戶提供更高的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉偉，孫萍.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2019（07）

[2] 沈琳.物聯(lián)網(wǎng)在電力通信網(wǎng)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）.2017（21）

（作者單位：國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司檢修公司）