物聯網技術在智能電網中應用研究

唐明雙

(長春工程學院，長春 130012)

物聯網技術在智能電網中應用研究

唐明雙

(長春工程學院，長春 130012)

介紹物聯網、智能電網的基本概念，根據物聯網目前的運行情況，初步分析智能電網的物聯網網絡模型。根據現實生活中物聯網技術在智能電網中的使用情況，探討物聯網在智能配電巡檢系統、智能電表以及電動汽車充電系統中的應用。

物聯網；智能電網；應用；智能巡檢；智能用電

近些年，物聯網作為一種新興產業，在政府、科研單位的推動下得到了快速發展，在很多領域得到了廣泛應用，推動了國家經濟的增長。近幾年來，國家的用電需求在不斷增加，如何促進能源結構優化、推動資源可持續發展，就成了電力工業面臨的實際問題。

1 物聯網與智能電網概念

1.1 物聯網概念

物聯網是指將物理與網絡信息相結合，利用傳感器技術、智能定位技術等互聯網傳輸手段，獲取和識別客觀物體的一些信息，通過物體的信息特征，實現網絡的智能化管理。

1.2 智能電網概念

智能電網是指以特高壓電網為基礎，以通信信息為平臺，根據智能電網的自動化、信息化、互動化的特點，將其運用于電網系統中的發電、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、業務流結合在一起，實現經濟高效、清潔環保、穩定可靠、全程過程開放透明的現代電網。

2 物聯網技術在智能電網中的體系架構

目前，智能電網技術的發展仍受到通信技術的影響。智能電網利用物聯網作為傳輸網絡，將物聯網在智能電網中分為三個部分，分別為感知層、傳輸層、應用層。如圖1所示，通過物聯網與智能電網的有機結合，達到智能電網智能輸電、智能變電、智能配電、智能用電的目的。

圖1 面向智能電網的物聯網體系架構Fig.1 IOT architecture oriented to smart grid

2.1 面向智能電網的感知層

將物聯網融入智能電網中，使其在智能電網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、智能采集設備、電子代碼等方式，采集智能電網中重要環節的電量信號、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、無線自組織網絡、超寬帶、近場通信等方式，將一些物理實體與網絡層和應用層進行連接。物聯網在智能電網中感知層的應用可以看作是對實際的“物”進行識別的技術手段。

2.2 面向智能電網的傳輸層

智能電網的傳輸層是以電力光纖網為主體，接收智能電網中感知層的信息，該層也可以叫作網絡層，處于中間層的位置。通過在周圍建立電力通信網，接收電力通信網傳來的數據信息，保證數據的安全、及時、可靠。

無線傳感器網絡是目前電力通信網的新興發展趨勢，其設置靈活，可以與互聯網無線或有線連接。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絡。通過每個小型傳感器的節點收集處理信息，并對其他信息加以管理。目前，一種新興的技術已經應用于無線通信技術中，這種技術稱之為ZigBee技術，該技術有著近距離、低成本、低功耗、高容量、高安全、短時延的特點，憑借這些優勢，已在電力通信網中得到了廣泛應用。在電力通信網的運行過程中，通過感知層中的智能傳感器，對信息進行采集、融合，將融合后的信息進行傳輸，最終由無線收發器接收。相應的結構如圖2所示。

圖2 智能電網中無線傳感器網絡節點Fig.2 Smart grid wireless sensor network node

2.3 面向智能電網的應用層

物聯網在智能電網中的應用層主要是利用GIS數據、結構數據、非結構數據以及實時數據等，為電力綜合信息平臺提供支撐，在此基礎上，搭建各種電力應用平臺。對于智能發電、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，智能電網對導線狀態、當時的天氣情況以及桿塔的狀態都要進行分析，確保能夠及時把控輸電設備的特殊風險情況，保障電力的安全運行。

3 物聯網技術在智能電網中關鍵應用

近年來，物聯網技術的應用，使智能電網得到了很大的提升，傳統電網也在不斷優化，已將用戶、電網、電廠三者合理配合起來，電網的信息化水平得到了很大的提升，電網的自動化、互動化、信息化水平也在不斷提高。

物聯網技術在智能配電巡檢系統中的應用。隨著國家用電需求量的不斷加大，配電的設備也在不斷增多，且分布十分廣泛。因此，配電設備的巡檢工作難度較大，而物聯網技術在智能配電巡檢中的應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，分別為開關站、架空線路、配電室、分支箱和環網柜，每個單元都裝有若干電子標簽，這些電子標簽通常都會選擇只讀式，并利用二進制的編碼將配電的設備進行標識。而采集器可以接收到配電設備的設備履歷、設備標識、設備臺賬和狀態信息等，并將檢查出的結果發送到服務器中，如圖3所示。與傳統的巡檢系統相比，利用物聯網技術建設的新型巡檢系統能夠更好地將變電設備進行更準確、精細的管理，能夠有效避免漏檢、漏巡等情況，很大程度上提高了電網巡檢系統的工作質量和工作效率。

圖3 智能配電巡檢系統網絡架構圖Fig.3 Intelligent power distribution inspection system network architecture

4 結語

隨著國家耗電量的不斷加大，電網的規模也在不斷增加，用戶也對電力提出了更高的要求，電網正面臨著新的挑戰。物聯網技術的加入，將電網的各部分功能進一步強化和提升，在很大程度上將電力資源有效利用起來，并對電網的監測和預警能力進行提升，從而確保電網的信息安全，推動電網實現可持續發展。

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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。