物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用研究

唐明雙

(長春工程學(xué)院，長春 130012)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用研究

唐明雙

(長春工程學(xué)院，長春 130012)

介紹物聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)的基本概念，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)目前的運(yùn)行情況，初步分析智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型。根據(jù)現(xiàn)實(shí)生活中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的使用情況，探討物聯(lián)網(wǎng)在智能配電巡檢系統(tǒng)、智能電表以及電動汽車充電系統(tǒng)中的應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)；智能電網(wǎng)；應(yīng)用；智能巡檢；智能用電

近些年，物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興產(chǎn)業(yè)，在政府、科研單位的推動下得到了快速發(fā)展，在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，推動了國家經(jīng)濟(jì)的增長。近幾年來，國家的用電需求在不斷增加，如何促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、推動資源可持續(xù)發(fā)展，就成了電力工業(yè)面臨的實(shí)際問題。

1 物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)概念

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)是指將物理與網(wǎng)絡(luò)信息相結(jié)合，利用傳感器技術(shù)、智能定位技術(shù)等互聯(lián)網(wǎng)傳輸手段，獲取和識別客觀物體的一些信息，通過物體的信息特征，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能化管理。

1.2 智能電網(wǎng)概念

智能電網(wǎng)是指以特高壓電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以通信信息為平臺，根據(jù)智能電網(wǎng)的自動化、信息化、互動化的特點(diǎn)，將其運(yùn)用于電網(wǎng)系統(tǒng)中的發(fā)電、變電、輸電和用電等部分，包含所有的電壓級別，充分的將電力流、信息流、業(yè)務(wù)流結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、穩(wěn)定可靠、全程過程開放透明的現(xiàn)代電網(wǎng)。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的體系架構(gòu)

目前，智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展仍受到通信技術(shù)的影響。智能電網(wǎng)利用物聯(lián)網(wǎng)作為傳輸網(wǎng)絡(luò)，將物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中分為三個部分，分別為感知層、傳輸層、應(yīng)用層。如圖1所示，通過物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到智能電網(wǎng)智能輸電、智能變電、智能配電、智能用電的目的。

圖1 面向智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)Fig.1 IOT architecture oriented to smart grid

2.1 面向智能電網(wǎng)的感知層

將物聯(lián)網(wǎng)融入智能電網(wǎng)中，使其在智能電網(wǎng)的感知層中以控制子層和通信延伸子層的形式存在。控制子層是利用智能傳感器、無線射頻識別、芯片、智能采集設(shè)備、電子代碼等方式，采集智能電網(wǎng)中重要環(huán)節(jié)的電量信號、非電量信號等信息。通信延伸子層是利用WI-FI無線保真技術(shù)、無線自組織網(wǎng)絡(luò)、超寬帶、近場通信等方式，將一些物理實(shí)體與網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層進(jìn)行連接。物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中感知層的應(yīng)用可以看作是對實(shí)際的“物”進(jìn)行識別的技術(shù)手段。

2.2 面向智能電網(wǎng)的傳輸層

智能電網(wǎng)的傳輸層是以電力光纖網(wǎng)為主體，接收智能電網(wǎng)中感知層的信息，該層也可以叫作網(wǎng)絡(luò)層，處于中間層的位置。通過在周圍建立電力通信網(wǎng)，接收電力通信網(wǎng)傳來的數(shù)據(jù)信息，保證數(shù)據(jù)的安全、及時、可靠。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是目前電力通信網(wǎng)的新興發(fā)展趨勢，其設(shè)置靈活，可以與互聯(lián)網(wǎng)無線或有線連接。無線傳感器由大批量的小型傳感器組合而成，可以稱之為分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。通過每個小型傳感器的節(jié)點(diǎn)收集處理信息，并對其他信息加以管理。目前，一種新興的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于無線通信技術(shù)中，這種技術(shù)稱之為ZigBee技術(shù)，該技術(shù)有著近距離、低成本、低功耗、高容量、高安全、短時延的特點(diǎn)，憑借這些優(yōu)勢，已在電力通信網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。在電力通信網(wǎng)的運(yùn)行過程中，通過感知層中的智能傳感器，對信息進(jìn)行采集、融合，將融合后的信息進(jìn)行傳輸，最終由無線收發(fā)器接收。相應(yīng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 智能電網(wǎng)中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Fig.2 Smart grid wireless sensor network node

2.3 面向智能電網(wǎng)的應(yīng)用層

物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用層主要是利用GIS數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以及實(shí)時數(shù)據(jù)等，為電力綜合信息平臺提供支撐，在此基礎(chǔ)上，搭建各種電力應(yīng)用平臺。對于智能發(fā)電、智能輸電以及智能用電等情況，有著不同的處理方案。例如：在智能輸電的過程中，智能電網(wǎng)對導(dǎo)線狀態(tài)、當(dāng)時的天氣情況以及桿塔的狀態(tài)都要進(jìn)行分析，確保能夠及時把控輸電設(shè)備的特殊風(fēng)險(xiǎn)情況，保障電力的安全運(yùn)行。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中關(guān)鍵應(yīng)用

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使智能電網(wǎng)得到了很大的提升，傳統(tǒng)電網(wǎng)也在不斷優(yōu)化，已將用戶、電網(wǎng)、電廠三者合理配合起來，電網(wǎng)的信息化水平得到了很大的提升，電網(wǎng)的自動化、互動化、信息化水平也在不斷提高。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能配電巡檢系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著國家用電需求量的不斷加大，配電的設(shè)備也在不斷增多，且分布十分廣泛。因此，配電設(shè)備的巡檢工作難度較大，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能配電巡檢中的應(yīng)用就起到了十分重要的作用。

智能配電主要由五個單元組成，分別為開關(guān)站、架空線路、配電室、分支箱和環(huán)網(wǎng)柜，每個單元都裝有若干電子標(biāo)簽，這些電子標(biāo)簽通常都會選擇只讀式，并利用二進(jìn)制的編碼將配電的設(shè)備進(jìn)行標(biāo)識。而采集器可以接收到配電設(shè)備的設(shè)備履歷、設(shè)備標(biāo)識、設(shè)備臺賬和狀態(tài)信息等，并將檢查出的結(jié)果發(fā)送到服務(wù)器中，如圖3所示。與傳統(tǒng)的巡檢系統(tǒng)相比，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建設(shè)的新型巡檢系統(tǒng)能夠更好地將變電設(shè)備進(jìn)行更準(zhǔn)確、精細(xì)的管理，能夠有效避免漏檢、漏巡等情況，很大程度上提高了電網(wǎng)巡檢系統(tǒng)的工作質(zhì)量和工作效率。

圖3 智能配電巡檢系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖Fig.3 Intelligent power distribution inspection system network architecture

4 結(jié)語

隨著國家耗電量的不斷加大，電網(wǎng)的規(guī)模也在不斷增加，用戶也對電力提出了更高的要求，電網(wǎng)正面臨著新的挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加入，將電網(wǎng)的各部分功能進(jìn)一步強(qiáng)化和提升，在很大程度上將電力資源有效利用起來，并對電網(wǎng)的監(jiān)測和預(yù)警能力進(jìn)行提升，從而確保電網(wǎng)的信息安全，推動電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 王金鵬，殷璐璐，李文輝，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用研究[J].機(jī)電元件，2016，36(02)：33-36.

[2] 吳作君.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].通訊世界，2016，(03)：193.

[3] 杜兵.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].電氣應(yīng)用，2012，31(07)：41-45.

[4] 王英武，劉肖驄.淺析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用研究[J].中國電力教育，2011，(03)：111-112，114.

ApplicationofInternetofthingstechnologyinsmartgrid

TANG Ming-shuang

(Changchun Institute of Technology, Changchun 130012, China)

This paper introduces the basic concepts of IOT and smart grid. According to the current operation of IOT, this paper analyzes the IOT network model of smart grid. According to the actual use of things in the smart grid technology, it explores the IOT in intelligent distribution system, smart meters and electric vehicle charging system.

Internet of Things; Smart grid; Application; Smart patrol; Smart angle power

F426.61

A

1674-8646(2017)24-0074-02

2017-10-24

唐明雙(1964-)，男，本科，副教授。