電力物聯(lián)網(wǎng)的理念和發(fā)展趨勢

王春龍

【摘 ?要】隨著社會的不斷發(fā)展，電力行業(yè)將會成為一個不老的行業(yè)，因此保護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和促進(jìn)我國電力發(fā)展有著鮮明的現(xiàn)實意義。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動互聯(lián)技術(shù)下的電力設(shè)備研發(fā)也是電力科學(xué)家的重要發(fā)展目標(biāo)，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對其的研究非常有必要。在實際應(yīng)用過程中不斷推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力管理中的應(yīng)用，從而最大程度的保障電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為我國的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展提供高質(zhì)量的電能供應(yīng)?；诖吮疚姆治隽穗娏ξ锫?lián)網(wǎng)的理念和發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】電力物聯(lián)網(wǎng);理念;發(fā)展趨勢

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點

1.1、廣泛應(yīng)用了各種感知技術(shù)

傳感器是實施物聯(lián)網(wǎng)中最基本的設(shè)施，在整個網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)配置了大量的不同類型的傳感器，可以說傳感器就是信息源，其對環(huán)境信息是按照一定的頻率進(jìn)行周期性的采集，并不斷更新，具有較強(qiáng)的實時性。傳感器的類型不同，其所獲取的信息內(nèi)容與格式也存在一定的差異。

1.2、建立在互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)

互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)與核心，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過各種有線與無線網(wǎng)絡(luò)有機(jī)融合互聯(lián)網(wǎng)，已達(dá)到實時、準(zhǔn)確傳遞物體信息的目的。物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)裝備的傳感器定時采集相關(guān)信息，并利用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)量極其龐大的信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而形成了海量信息，為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_性與及時性，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。

2、電力物聯(lián)網(wǎng)概念及架構(gòu)

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，電力系統(tǒng)設(shè)備開始變得更加智能化和現(xiàn)代化，從而使智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生融合發(fā)展趨勢。而所謂的電力物聯(lián)網(wǎng)，其實就是一個能夠滿足電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、人員和環(huán)境識別、互聯(lián)、感知和控制要求的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從系統(tǒng)架構(gòu)上來看，電力物聯(lián)網(wǎng)主要由三個部分構(gòu)成，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。（1）電力物聯(lián)網(wǎng)感知層由感知控制子層和通信延伸子層構(gòu)成，可以利用智能采集設(shè)備和傳感器完成對電網(wǎng)有關(guān)電量、環(huán)境狀態(tài)和機(jī)械狀態(tài)等多種信息的采集。而利用通信終端模塊，感知層還能夠?qū)⑽锢韺嶓w連接到應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層。（2）網(wǎng)絡(luò)層由核心網(wǎng)和接入網(wǎng)組成，主要負(fù)責(zé)進(jìn)行電網(wǎng)信息的傳遞和路由控制。而智能電網(wǎng)對電力信息數(shù)據(jù)傳輸有著實時性、可靠性和安全性的要求，所以物聯(lián)網(wǎng)需要依賴電力通信網(wǎng)進(jìn)行信息的傳遞、匯聚和控制。在一些特定的情況下，也可以借助公眾電信網(wǎng)實現(xiàn)通信。（3）應(yīng)用層由電網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施、中間件和各種應(yīng)用組成，可以通過信息處理和計算實現(xiàn)通用服務(wù)的可視化，從而為智能電網(wǎng)高級應(yīng)用的實現(xiàn)打下基礎(chǔ)。

3、電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實施范圍

配網(wǎng)線路、環(huán)網(wǎng)柜、電纜井、開閉所、配變以及電纜溝是主要監(jiān)測的配網(wǎng)設(shè)施。配電網(wǎng)線路的預(yù)警以及監(jiān)測的實施范圍也包括在配網(wǎng)線場安傳感器，從而實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)配網(wǎng)設(shè)施的故障預(yù)警和在線監(jiān)測。其中，試點物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范的項目選取了四個環(huán)網(wǎng)柜、一個用戶配變和一條架空線路，在興慶區(qū)進(jìn)行實施。現(xiàn)場實施的內(nèi)容包括安裝一系列的傳感器，其中有無限水浸傳感器、無線故障電流傳感器骨干節(jié)點、無線紅外點陣溫度傳感器、無線設(shè)備溫度傳感器、無線溫濕度傳感器以及無線門磁傳感器。這些傳感器要基于統(tǒng)一的信息模型。同時，要依據(jù)當(dāng)時的情況安裝好骨干節(jié)點，從而組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)。

4、電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢

近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，我們逐漸進(jìn)入全新的信息化時代，軟件對于技術(shù)的發(fā)展也越來越重要，技術(shù)的本質(zhì)就是創(chuàng)新，是要突破以前的硬件設(shè)施，然后把硬件進(jìn)行虛擬化處理，并且使硬件實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化以及統(tǒng)一化，發(fā)揮好它們的基本功能，然后利用相關(guān)的管控軟件，對硬件的基本功能進(jìn)行控制，提供更加優(yōu)質(zhì)的管控服務(wù)。未來的智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢就是基于開源軟件的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，把所有的信息進(jìn)行數(shù)字化處理。如果想要實現(xiàn)萬物數(shù)字化，就應(yīng)該滿足兩個基本條件。第一，相關(guān)的硬件應(yīng)該具有優(yōu)異的性能，應(yīng)該縮小硬件的尺寸，減少它們的功能消耗，提高加工工藝，降低生產(chǎn)以及研發(fā)成本。第二，相關(guān)的通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該突破時間以及空間的限制，降低網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本以及運(yùn)用成本，加大軟件的研發(fā)力度，搭建相應(yīng)的應(yīng)用集合，使物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍以及功能可以得到擴(kuò)展，提高應(yīng)用的可靠性以及安全性，建立智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用架構(gòu)以及相關(guān)體系，把物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而規(guī)范地制定應(yīng)用方案，有效保證未來的智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以得到靈活運(yùn)用，而且具有普適性，更好地服務(wù)于各個行業(yè)的發(fā)展。

4.1、發(fā)電環(huán)節(jié)

在智能電網(wǎng)的發(fā)電環(huán)節(jié)中，目前存在電源結(jié)構(gòu)和布局不合理，電網(wǎng)的調(diào)節(jié)手段和調(diào)峰能力不足等問題，發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)水平和國外相比有一定差距，儲能技術(shù)應(yīng)用研究也處在起步階段。

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以研究水庫智能在線調(diào)度和風(fēng)險分析的原理和方法，開發(fā)集實時監(jiān)視、趨勢預(yù)測、在線調(diào)度、風(fēng)險分析為一體的水庫智能調(diào)度系統(tǒng)。根據(jù)水庫來水和蓄水情況及水電廠的運(yùn)行狀態(tài)，對水庫未來的運(yùn)行進(jìn)行趨勢預(yù)測，對水庫異常情況下水庫調(diào)度決策進(jìn)行實時調(diào)整，并提供決策風(fēng)險指標(biāo)，規(guī)避水庫運(yùn)行可能存在的風(fēng)險，提高水能利用率。

依托國家風(fēng)電技術(shù)與檢測研究中心、太陽能發(fā)電技術(shù)與檢測研究中心的建設(shè)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，可以加快新能源發(fā)電及其并網(wǎng)技術(shù)研究，規(guī)范新能源的并網(wǎng)接入和運(yùn)行，實現(xiàn)新能源和電網(wǎng)的和諧發(fā)展。

4.2、輸電環(huán)節(jié)

輸電環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)中一個極為重要的環(huán)節(jié)，目前已經(jīng)開展了許多相關(guān)的工作。但是還存在許多問題，主要有：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)仍然薄弱，設(shè)備裝備水平和健康水平仍不能滿足建設(shè)堅強(qiáng)電網(wǎng)的要求;線路設(shè)備檢修方式較為落后;系統(tǒng)化的線路設(shè)備狀態(tài)評價工作剛剛起步。

因此，在輸電可靠性、設(shè)備檢修模式以及設(shè)備狀態(tài)自動診斷技術(shù)上和國際水平相比還存在一定的差距。在智能電網(wǎng)的輸電環(huán)節(jié)中有許多應(yīng)用需求亟待得到滿足，需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)，提高智能電網(wǎng)中輸電環(huán)節(jié)各方面的技術(shù)水平。

4.3、變電環(huán)節(jié)

變電環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)中一個十分重要的環(huán)節(jié)，目前已經(jīng)開展了許多相關(guān)的工作，主要是全面開展變電站綜合自動化建設(shè)。

可以將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能變電站建設(shè)中，建立智能變電站信息監(jiān)控與采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對智能變電站設(shè)備、資源、運(yùn)行狀況的全面監(jiān)控與管理。建立基于物聯(lián)網(wǎng)的智能變電站通信信息一體化平臺，實現(xiàn)變電站信息通信的統(tǒng)一接口。建立完善智能變電站物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。建立智能變電站狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、故障預(yù)警與自動恢復(fù)系統(tǒng)、自動決策分析系統(tǒng)。建立智能變電站與輸電系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、分布式發(fā)電系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)接口，將智能變電站納入整個智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)體系。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）