基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設(shè)探究

吳茂生 許偉

摘要：目前，電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息化過(guò)程會(huì)遇到許多如異構(gòu)性、信息孤島以及多信息源等問(wèn)題。而物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)使用全球定位系統(tǒng)、傳感器及其自身的射頻識(shí)別進(jìn)行覆蓋范圍的擴(kuò)大，而且具有收集數(shù)據(jù)的功能，實(shí)現(xiàn)了全方位的跟蹤、定位、監(jiān)控、管理。因此對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設(shè)研究具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能電網(wǎng);信息化建設(shè)

1電力物聯(lián)網(wǎng)的概述

智能電網(wǎng)的建設(shè)是為了促進(jìn)電力系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)管更加智能化，提升電網(wǎng)運(yùn)行安全性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效實(shí)現(xiàn)這一目的。電力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)是指在電力系統(tǒng)中借助于信息傳感設(shè)備或者分布式的識(shí)讀器等，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等使人員和電氣設(shè)備間形成智能網(wǎng)絡(luò)。其實(shí)質(zhì)是一個(gè)電氣設(shè)備、人員和環(huán)境相互識(shí)別、感知、聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。電力物聯(lián)網(wǎng)也存在三個(gè)層面的功能，包括感知層面、網(wǎng)絡(luò)層面以及應(yīng)用層面，具體如圖1所示。

1.1感知層

在智能電網(wǎng)的運(yùn)用過(guò)程中，感知層主要通過(guò)智能傳感器、智能采集設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)來(lái)控制子層，同時(shí)，通信延伸子層可以直接或間接組成延伸網(wǎng)絡(luò)后將物理實(shí)體連接到網(wǎng)絡(luò)層和運(yùn)用層，其過(guò)程需要通過(guò)通信終端模塊。

1.2網(wǎng)絡(luò)層

這一層是實(shí)現(xiàn)信息的傳遞及控制?；谥悄茈娋W(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)的安全和數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)可靠性有較高要求，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)通過(guò)電力通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息的傳遞以及控制。

1.3應(yīng)用層。

應(yīng)用層主要由信息處理、應(yīng)用集成、云計(jì)算、解析服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理及Web服務(wù)等技術(shù)設(shè)施組建而成。這也是物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)體系中的一種高級(jí)運(yùn)用的體現(xiàn)模式。

2電力物聯(lián)網(wǎng)的功能應(yīng)用分析

2.1電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與狀態(tài)檢修的一體化

設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)是狀態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)評(píng)價(jià)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)采集和全過(guò)程控制，電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)見(jiàn)表1所列。物聯(lián)網(wǎng)概念下的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)充分考慮狀態(tài)信息橫向和縱向之間的關(guān)聯(lián)，通過(guò)電力設(shè)備的在線狀態(tài)信息、離線狀態(tài)信息和靜態(tài)資產(chǎn)信息，分析設(shè)備的異常運(yùn)行情況，對(duì)異常部位、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢(shì)做出判斷，識(shí)別故障的早期征兆，及時(shí)維護(hù)，實(shí)現(xiàn)全壽命周期管理，提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

2.2信息預(yù)警及監(jiān)視的共同實(shí)現(xiàn)

通常，外界環(huán)境因素會(huì)對(duì)電力設(shè)備產(chǎn)生很大的影響。因此，根據(jù)相關(guān)的氣象信息將可能影響到電力設(shè)備的風(fēng)俗、風(fēng)向、溫度、光輻射以及雨量等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。然后通過(guò)后端分析系統(tǒng)對(duì)氣象數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)做出分析，對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)以數(shù)學(xué)模型的方式及其他相關(guān)技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.3基于射頻識(shí)別技術(shù)和移動(dòng)終端的資產(chǎn)管理

利用物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)資產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理，對(duì)其基本信息錄入電子標(biāo)簽，確保資產(chǎn)和標(biāo)簽的對(duì)應(yīng)。閱讀器利用電子標(biāo)簽建成射頻通信鏈路，以便對(duì)資產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控;采集到的標(biāo)簽信息可經(jīng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺(tái)監(jiān)控管理中心;監(jiān)控管理中心與移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)信息交互。資產(chǎn)信息存儲(chǔ)于無(wú)線射頻識(shí)別電子標(biāo)簽的優(yōu)勢(shì)在于：第一，可實(shí)現(xiàn)對(duì)檢修資產(chǎn)的實(shí)時(shí)同步管理，提高了資產(chǎn)調(diào)配的效率和目的性;第二，實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)全壽命周期的智能化動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤及集中監(jiān)控管理，減少了人為干預(yù);第三，為企業(yè)投資決策、資產(chǎn)合理調(diào)配提供參考數(shù)據(jù)，有效增大投資邊際效益和提高資產(chǎn)使用率。

2.4共享信息及用電服務(wù)智能化平臺(tái)

電力物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)用電信息收集、智能用電交互服務(wù)、能效的管理、家居智能化以及電動(dòng)汽車的介入等，對(duì)信息孤島問(wèn)題的解決有明顯的效果。對(duì)用電服務(wù)進(jìn)行了擴(kuò)展，增加了除常規(guī)服務(wù)之外更多智能化的服務(wù)。通過(guò)電網(wǎng)及用戶之間的雙向可視化的互動(dòng)，為智能電網(wǎng)下的用戶提供更加多樣化以及個(gè)性化的服務(wù)。

3電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1智能電表

智能電表是實(shí)現(xiàn)用戶與供應(yīng)商自動(dòng)、實(shí)時(shí)溝通的基礎(chǔ)硬件，具有唯一的、可尋址的標(biāo)識(shí)符和雙向通信功能。通過(guò)對(duì)用戶能源使用模式的預(yù)測(cè)，可以更好地進(jìn)行規(guī)劃和調(diào)度，參數(shù)（統(tǒng)計(jì)）、非參數(shù)（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）或混合（模糊邏輯）的方法可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)短期負(fù)荷需求;價(jià)格彈性用來(lái)描述價(jià)格變化的靈敏度，基于實(shí)時(shí)用電信息的短期價(jià)格彈性模型，提供了客戶和供應(yīng)商之間良好互動(dòng)的基礎(chǔ)。

3.2智能管理和信息共享實(shí)現(xiàn)虛擬能量?jī)?chǔ)存

呈現(xiàn)間歇波動(dòng)化的可再生能源在發(fā)電中的應(yīng)用要求智能電網(wǎng)要具備一定的存儲(chǔ)能力。通過(guò)現(xiàn)在信息技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)能源需求進(jìn)行實(shí)施協(xié)調(diào)和響應(yīng)。建立有雙向潮流特征的虛擬能量存儲(chǔ)。利用智能管理及信息共享建立虛擬能量存儲(chǔ)，連接用戶及供應(yīng)商，通過(guò)動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)對(duì)虛擬能量存儲(chǔ)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

3.3以Web為中心的可互操作的通信

智能電網(wǎng)的市場(chǎng)滲透需要具備標(biāo)準(zhǔn)化接口、可互操作的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及簡(jiǎn)單易用，Web服務(wù)的可訪問(wèn)性體現(xiàn)出了其優(yōu)勢(shì)。傳感器可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器進(jìn)行信息交互，也可以不通過(guò)網(wǎng)關(guān)直接與服務(wù)器進(jìn)行信息交互。

3.4云計(jì)算

電力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)中會(huì)存在海量的信息數(shù)據(jù)，需要利用云技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。利用列的數(shù)據(jù)管理方式對(duì)大型數(shù)據(jù)集進(jìn)行高效的管理，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)化讀取。利用分布式榮譽(yù)存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，使得數(shù)據(jù)更加安全可靠。

3.5信息安全

可以通過(guò)以下手段保證信息安全：第一，利用物聯(lián)網(wǎng)的感知能力保障電力設(shè)備的物理安全;第二，采用接入認(rèn)證、訪問(wèn)控制、傳輸信息完整性及機(jī)密性保護(hù)等安全機(jī)制加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全;第三，采用安全模塊保存關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、鑒別信息等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地安全保護(hù);第四，應(yīng)用層面采取密碼機(jī)制按需實(shí)現(xiàn)消息源認(rèn)證、數(shù)據(jù)完整性、新鮮性、機(jī)密性保護(hù)，同時(shí)加強(qiáng)系統(tǒng)的軟件容錯(cuò)能力。

4結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設(shè)已成為我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的主要方向。但是，實(shí)際應(yīng)用中仍存在一定的問(wèn)題，如標(biāo)準(zhǔn)化體系缺失、信息集成有待實(shí)現(xiàn)等。因此，要求以智能電網(wǎng)自身特性需求為基礎(chǔ)，合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以促進(jìn)電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的形成。

參考文獻(xiàn)

[1]張興霖.智能電網(wǎng)基于物聯(lián)網(wǎng)的信息化建設(shè)[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2017，7（15）：53-55.

[2]尹文婷.智能電網(wǎng)基于物聯(lián)網(wǎng)的信息化建設(shè)[J].中國(guó)科技投資，2019，（8）：100.

[3]楊晶.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設(shè)分析[J].通訊世界，2014，（24）：203-203，204.

[4]李烽，岑新，陸中奇.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設(shè)研究[J].信息化建設(shè)，2016，（1）：117.