基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設研究

田雪琴，邵 敏，劉 佳

（石家莊理工職業(yè)學院，河北 石家莊 050228）

0 引言

智能電網(wǎng)發(fā)展推動著我國電網(wǎng)從過去的單一供應模式走向開放供應模式。該種開放供應模式具有動態(tài)特征，因而在智能電網(wǎng)中需精確測量，同時進行調(diào)控設置，如此才能針對重要設備完成智能分配控制。當下電力系統(tǒng)在信息化建設中面對的問題主要是同一對象多信息源、異構(gòu)性、信息孤島及高級應用實現(xiàn)困難等，而物聯(lián)網(wǎng)的應用正可以借助傳感器、射頻識別和全球定位，大范圍收集覆蓋區(qū)域數(shù)據(jù)，最終達成智能識別、定位、監(jiān)控、管理等作用。

1 物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)簡述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是信息時代的一種新興技術(shù)，是新時代信息技術(shù)的重要部分。物聯(lián)網(wǎng)的核心與基礎仍是互聯(lián)網(wǎng)，借助射頻自動識別技術(shù)能完成任何物品和物品間的信息互換與通信，讓用戶端從人和人拓展延伸至物品和物品。物聯(lián)網(wǎng)簡單來說就是依托互聯(lián)網(wǎng)完成商品自動識別與信息互通的新興技術(shù)。

1.2 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)為電網(wǎng)新型表現(xiàn)形式，簡單來說就是傳統(tǒng)電網(wǎng)的智能化。智能電網(wǎng)應以特定網(wǎng)絡為基礎，該網(wǎng)絡主要具有高速雙向通信和集成功能的特點。智能電網(wǎng)的優(yōu)勢長處主要包括4點。

1.2.1 及時信息獲取

自動化控制技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)被用于智能電網(wǎng)，因而人們能快速及時地收到信息，并參考信息來預測可能發(fā)生的問題，及時解決，維護電網(wǎng)的穩(wěn)定運作。

1.2.2 較龐大的基礎和技術(shù)體系

智能電網(wǎng)有著龐大的基礎和技術(shù)體系，能夠高效抵御外界攻擊與侵擾，保證智能電網(wǎng)安全高效運作。

1.2.3 綜合應用現(xiàn)代管理技術(shù)和通信技術(shù)

智能電網(wǎng)綜合應用現(xiàn)代管理技術(shù)和通信技術(shù)，能有效降低設備電能損耗，提升使用效率，節(jié)約電網(wǎng)運行成本。

1.2.4 雙向互動型的供電機構(gòu)和用戶

智能電網(wǎng)中的雙向互動服務模式，系統(tǒng)收集用戶用電信息來為用戶提供針對性服務，而用戶也能隨時查詢自己的用電情況，選擇更適合自己的用電服務[1]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化體系架構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)體系架構(gòu)分3層：感知層、傳輸層與應用層。

2.1 感知層

面向智能電網(wǎng)的感知層，其涵蓋了控制子層與通信延伸子層?？刂谱訉又饕强恐悄軅鞲衅?、無線射頻識別芯片、智能采集設施等，采集智能電網(wǎng)關鍵環(huán)節(jié)電量信號與非電量信號。通信延伸子層，則是借助WiFi無限保真技術(shù)、超寬帶、進場通信等手段來鏈接物理實體于傳輸層及應用層。感知層簡單理解就是“物”的識別技術(shù)[2]。

2.2 傳輸層

圍繞電力光纖網(wǎng)為核心的傳輸層也叫作網(wǎng)絡層。這是中間層，著重接收感知層信息，并依托相應范圍電力通信網(wǎng)來進行數(shù)據(jù)信息傳遞。為保證可靠安全、及時性的電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳遞，電力系統(tǒng)需架構(gòu)局部電力通信網(wǎng)，在大范圍內(nèi)借助公共電信網(wǎng)，向全社會傳遞數(shù)據(jù)。

2.3 應用層

應用層是以GIS數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等建成的電力綜合信息平臺為基礎，面向用戶搭建各類電力應用平臺。對于智能發(fā)電、輸電、配電、調(diào)度等各方向的應用，有不一樣的應用內(nèi)容。例如，在智能輸電環(huán)節(jié)，通過分析導線狀態(tài)、氣象條件、桿塔狀況，來診斷預警與實時監(jiān)控輸電設備，保證電力穩(wěn)定安全運作。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化功能應用

智能電網(wǎng)信息化建設是為了讓電力系統(tǒng)設備檢測能實現(xiàn)智能化，并轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化管理模式，因而需要基于物聯(lián)網(wǎng)來保證智能電網(wǎng)信息建設的有效性。電力物聯(lián)網(wǎng)便是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電網(wǎng)信息化網(wǎng)絡體系。

3.1 實現(xiàn)一體化檢修和監(jiān)測

因為智能電網(wǎng)運行需要將各類電力設備運行參數(shù)當作指標來進行運行監(jiān)控，因而這類參數(shù)的收集就成為比較重要的一個環(huán)節(jié)，而智能電網(wǎng)設備中基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則可便捷地達到該目的。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，電力設備監(jiān)測信息能全面地呈現(xiàn)在眼前，綜合電力設備反映的信息可明確設備在線情況。如此，智能電網(wǎng)就能準確分析出現(xiàn)異常的部位、異常的嚴重程度和異常部位的發(fā)展趨勢，從而有效及時地維護出故障的系統(tǒng)，提升電網(wǎng)運行效率和穩(wěn)定性，延長電網(wǎng)使用壽命[3]。智能化輸電線路設備有“自檢測”功能，包括設備狀態(tài)監(jiān)測和診斷路線圖，滾動優(yōu)化檢修策略，以及輸電線路狀態(tài)檢修體系。

3.2 電網(wǎng)外部環(huán)境預測分析

對電力設備正常運作造成影響的因素包括環(huán)境因素，且其還具有不可控性。雖然氣象部門會播報相關氣象信息，但其氣象信息針對的范圍較廣，及時性不足，所以電力結(jié)構(gòu)還需要持續(xù)收集、整理和分析電網(wǎng)設備外部各環(huán)境的信息。電力結(jié)構(gòu)可通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來收集匯總濕度、風向、氣壓、溫度等參數(shù)信息，再借助后端分析系統(tǒng)來分析電網(wǎng)外部收集到的信息，最后根據(jù)預測結(jié)果來針對電力設備制定預防措施和穩(wěn)定運行方案。

3.3 立足移動終端和射頻識別的管理

射頻識別技術(shù)可以完成資產(chǎn)的檢測和管理。該技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用主要包括以下3點。首先，可錄入資產(chǎn)數(shù)據(jù)和信息相應電子標簽，保證其和電子標簽的對應。然后，在閱讀器和電子標簽間形成射頻通信鏈路，以此實現(xiàn)相關信息監(jiān)控和采集。最后，數(shù)據(jù)平臺中心接到無線通信網(wǎng)絡傳遞的信息，能實現(xiàn)移動終端和監(jiān)控管理中心的信息互換[4]。借助無線射頻識別電子標簽的重要優(yōu)勢表現(xiàn)為：其一，檢修資產(chǎn)同時實現(xiàn)同步管理，保證資產(chǎn)調(diào)配的目的性和效率。其二，依靠跟蹤和監(jiān)控資產(chǎn)信息，減少人為干預情況。其三，依托資產(chǎn)信息保證企業(yè)投資決策的合理性，并提高資產(chǎn)使用效率。另外，利用射頻識別技術(shù)，還可以應用于變電設備巡檢工作，巡檢人員在室外巡檢的時候，運用手持設備終端巡檢器，可自動或手動向數(shù)據(jù)控制中心發(fā)送關于當前巡檢人員的位置、方向等的MIS信息，如果出現(xiàn)電力設備不運行的情況，就需要將故障類型、設備編號結(jié)合當前手持設備射頻識別信息發(fā)送到數(shù)據(jù)監(jiān)控中心。在射頻識別系統(tǒng)幫助下，巡檢時能更輕松地明確緊急故障的部位。

3.4 建立信息共享平臺和用電服務智能化

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，電信息采集、能效管理以及分布式電源等都能有效實現(xiàn)，且還能充分避免信息孤島情況的發(fā)生。尤其是電網(wǎng)和用戶之前的溝通互動，能夠有針對性地滿足用戶的用電服務需求。系統(tǒng)優(yōu)化分析系統(tǒng)為智能電網(wǎng)建設的核心部分，其不單單會對采集的信息和數(shù)據(jù)進行分析，還會結(jié)合數(shù)據(jù)分析做出相應的反應。該系統(tǒng)的建設能突出智能電網(wǎng)的智能化、優(yōu)化分析，從根本上改變電網(wǎng)服務業(yè)務方式，實現(xiàn)信息資源優(yōu)化組合，促進電網(wǎng)服務的智能化。另外，基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和抽取技術(shù)，能實現(xiàn)信息共享平臺的構(gòu)建和用電服務智能化，從而高效利用相關信息資源。且用戶間的互動也能基于Web服務來達成[5]。

4 結(jié)語

總的來說，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設是中國電網(wǎng)發(fā)展的重要趨勢，雖然已取得了諸多成果，但在實踐中仍處于摸索階段。因此，有必要充分發(fā)揮其功能作用，通過實現(xiàn)一體化檢修和監(jiān)測，進行電網(wǎng)外部環(huán)境預測分析，立足移動終端和射頻識別的管理，建立信息共享平臺和用電服務智能化等，以節(jié)約電力成本，促進智能電網(wǎng)更快發(fā)展。