物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

李 蹊，李則戎，黎嘉樂

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000；2.南方電網(wǎng)深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概述

“物聯(lián)網(wǎng)”這一概念最早由美國(guó)比爾·蓋茨提出，后經(jīng)過技術(shù)的不斷發(fā)展，被人們所熟知。2005年，國(guó)際電聯(lián)組織機(jī)構(gòu)將物聯(lián)網(wǎng)基本概念確定下來，被認(rèn)為是地球上所有物體的超強(qiáng)互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不同，它是在后者基礎(chǔ)上的一種延伸，并能夠進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)通信、無線傳感、實(shí)時(shí)定位等，可將大量物體互聯(lián)互通，從而形成自身的網(wǎng)絡(luò)體系。從廣義上來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠幫助人們隨時(shí)隨地將任何物體進(jìn)行信息之間的交換，以便于自身的生活。從狹義上來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是利用各個(gè)物體之間的傳感器聯(lián)系在一起形成的一種局域性網(wǎng)絡(luò)。通常，物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)主要有三層，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，其中感知層包含了各種傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠識(shí)別不同物體，同時(shí)進(jìn)行重要信息的采集；網(wǎng)絡(luò)層包含了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，能夠及時(shí)傳輸和處理相關(guān)信息；應(yīng)用層是應(yīng)用者與物聯(lián)網(wǎng)之間的接口，可以實(shí)現(xiàn)信息的交流，最終進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)之間的聯(lián)系

物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⑷f物互聯(lián)，同樣也能夠與智能電網(wǎng)連接，并利用各種傳感器感知智能電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。智能電網(wǎng)主要包括變電、輸電系統(tǒng)，管理人員可以在各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的傳感器，搜集變電、輸電系統(tǒng)信息，通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸給管理人員。這樣能夠降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還可以減少管理成本，為整個(gè)電網(wǎng)的發(fā)展提供有利幫助。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)之間存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的存在能夠幫助管理人員實(shí)時(shí)掌握智能電網(wǎng)各種信息，智能電網(wǎng)也能夠拓展物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用環(huán)境，從而更好促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，為整個(gè)社會(huì)信息網(wǎng)絡(luò)的完善奠定良好基礎(chǔ)。在今后的應(yīng)用中，相關(guān)人員應(yīng)處理好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)之間的關(guān)系，以推動(dòng)國(guó)家和社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展[2]。

3 智能電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)分析

實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，就要完善智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)架構(gòu)?？煞e極采用近距離無線通信技術(shù)，將ZigBee、WiFi、藍(lán)牙、紅外通信、超寬帶無線通信等技術(shù)充分融合，不斷擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用范圍，提升監(jiān)測(cè)效率和監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，更好為智能電網(wǎng)發(fā)展服務(wù)。在智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)架構(gòu)中，ZigBee囊括了路由器節(jié)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)中心、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)以及終端節(jié)點(diǎn)等，可以監(jiān)測(cè)到智能電網(wǎng)中輸電線路、輸電設(shè)備、變電設(shè)備的各種信息，如溫度、電流、電壓、張力等，幫助管理人員做好預(yù)案處理，降低故障發(fā)生率，確保智能電網(wǎng)的安全性。

3.2 智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

智能電網(wǎng)包含的設(shè)備、系統(tǒng)較為龐大、復(fù)雜，管理過程中需要相關(guān)人員制定詳盡的方案，同時(shí)要掌握更多的有效信息，以確保整個(gè)智能電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，能夠節(jié)省電力企業(yè)人力、物力，在減少管理人員操作流程的同時(shí)提升運(yùn)行效率，做到對(duì)智能電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。利用物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，就要基于智能電網(wǎng)在塔桿、輸電線路、變電設(shè)備等各個(gè)傳感器搜集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)性、動(dòng)態(tài)性、有效性處理，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理，找到智能電網(wǎng)運(yùn)行存在的各種問題。管理人員應(yīng)建立一體化的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（見圖1），同時(shí)制定監(jiān)測(cè)參數(shù)、監(jiān)測(cè)性能指標(biāo)，增強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的通用性，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)能夠被各個(gè)部門捕獲并運(yùn)用。該系統(tǒng)主要由IED、管理模塊、不同監(jiān)測(cè)設(shè)備、智能傳感器、EPC電子標(biāo)簽等構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，增強(qiáng)系統(tǒng)的監(jiān)控能力[3]。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括主IED群、RFID模塊、GPS模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、傳感器等，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理、監(jiān)測(cè)診斷分析等功能需求。為進(jìn)一步提升基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)成效，系統(tǒng)中還增加云模型開發(fā)、測(cè)試工具等基礎(chǔ)單元，系統(tǒng)可拓展性較高。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。當(dāng)傳感器、智能電表采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄茈娋W(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中后，由主IED對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。但受傳感器數(shù)量、智能電表數(shù)量、數(shù)據(jù)種類等的影響，傳輸?shù)街鱅ED的數(shù)據(jù)量非常龐大，往往需要通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器將其保存在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。該過程中盡量選取分布式存儲(chǔ)方式，且要保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與主IED間通信順暢，避免數(shù)據(jù)丟失或調(diào)取異常。

（3）智能診斷。主IED通過分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)線路、設(shè)備運(yùn)行中的故障進(jìn)行初步診斷。再在該基礎(chǔ)上開展現(xiàn)場(chǎng)檢查，借助數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的歷史數(shù)據(jù)、同一類型故障數(shù)據(jù)等形成針對(duì)性處理方案，減少不必要的資源浪費(fèi)，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、快速定位、高效處理，從根本上改善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行成效。

圖1 一體化智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.3 功能單元優(yōu)化

（1）管理優(yōu)化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理時(shí)應(yīng)將重心放在技術(shù)管理和通信管理兩方面。技術(shù)管理時(shí)要注重物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，依照管理決策、信息服務(wù)、技術(shù)支撐、資源管控等情況，形成與之相適應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使其與智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)需求全面融合，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)效益的最大化。通信管理時(shí)要注重物聯(lián)網(wǎng)通信規(guī)約，依照智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)需求制定統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，保證各單元均能夠按照通信規(guī)約、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。例如，采用無線、光纖等形式快速獲取和傳輸各項(xiàng)數(shù)據(jù)，提升物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測(cè)效益，在監(jiān)測(cè)到異常信息后第一時(shí)間分析、處理并報(bào)警。

（2）顯示優(yōu)化。傳統(tǒng)電網(wǎng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)中大多直接展示運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備性能數(shù)據(jù)等。受自身信息數(shù)據(jù)不足，顯示內(nèi)容過于復(fù)雜等因素的影響，在監(jiān)測(cè)過程中容易出現(xiàn)漏洞，從而導(dǎo)致電網(wǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性大打折扣。利用全景信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)管理人員、管理部門之間信息的實(shí)時(shí)共享，將有限資源進(jìn)行整合，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之上構(gòu)建全景模型，對(duì)可能遇到的各種問題進(jìn)行模擬，幫助管理人員做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案。例如，借助全景模型展現(xiàn)電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)情況、各部分運(yùn)行狀態(tài)，然后結(jié)合該模型中的數(shù)據(jù)及異常信息及時(shí)調(diào)控和優(yōu)化，為智能電網(wǎng)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化。智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)定期開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從風(fēng)險(xiǎn)要素、監(jiān)測(cè)有效性等分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能監(jiān)測(cè)工作效果，最大限度降低可能出現(xiàn)的誤報(bào)、漏報(bào)等問題。必要時(shí)還可在功能系統(tǒng)中增加第三方監(jiān)測(cè)，將全景展示中的各項(xiàng)內(nèi)容與第三方監(jiān)測(cè)人員共享，通過專家評(píng)估、專業(yè)技術(shù)人員監(jiān)測(cè)等增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性、有效性和可靠性[4-6]。

4 結(jié) 論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)存在較強(qiáng)的聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的安全運(yùn)行保駕護(hù)航，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智能電網(wǎng)運(yùn)行中存在的各種問題，一旦發(fā)現(xiàn)運(yùn)行漏洞、故障能及時(shí)預(yù)警，從而降低智能電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率，確保滿足國(guó)家、民眾的用電需求。新時(shí)期智能電網(wǎng)監(jiān)測(cè)工作開展時(shí)，相關(guān)人員需做好物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)改革和升級(jí)，提升監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、有效性和可靠性；要構(gòu)建實(shí)時(shí)全景監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)全壽命、全周期運(yùn)行監(jiān)測(cè)，從而進(jìn)一步推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。