物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

樊陽(yáng)陽(yáng)，劉振勇

（1.安陽(yáng)優(yōu)創(chuàng)電力設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，河南 安陽(yáng) 455000；2.國(guó)網(wǎng)安陽(yáng)供電公司，河南 安陽(yáng) 455000）

0 引 言

自黨的十九大以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略，加大先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展力度，促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與實(shí)體經(jīng)濟(jì)間的深度融合。傳統(tǒng)企業(yè)發(fā)展中，品牌影響力是競(jìng)爭(zhēng)的核心，而新時(shí)期物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)成為競(jìng)爭(zhēng)的主體。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展環(huán)境下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼電商經(jīng)濟(jì)后企業(yè)面臨的又一發(fā)展機(jī)遇。隨著互聯(lián)網(wǎng)5G時(shí)代的到來(lái)，電網(wǎng)行業(yè)中應(yīng)用并推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為電力系統(tǒng)打造了新的發(fā)展局面。

1 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵

專業(yè)用語(yǔ)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種，是以互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)而建立的，并借助該核心網(wǎng)絡(luò)有效連接不同的物品[1]，通過(guò)用戶端各物品得到延伸與擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)通信與信息的交換。簡(jiǎn)單來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)植入微型感應(yīng)芯片使物體智能化，再利用現(xiàn)代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人類“溝通”，最終實(shí)現(xiàn)物與物間的“交流”。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)

首先，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是利用整合通信射頻識(shí)別與數(shù)據(jù)通信技術(shù)形成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系，特點(diǎn)在于方便社會(huì)各行業(yè)領(lǐng)域信息交流與發(fā)展，共享信息與技術(shù)，借助已設(shè)定的規(guī)范，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)主體交流。其次，作為一種信息交流媒介，物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)?shí)體萬(wàn)物與虛擬互聯(lián)網(wǎng)世界融為一體，以此構(gòu)建整合而統(tǒng)一化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[2]。如果物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成熟，各項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)都會(huì)以互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)的整合與完善為基礎(chǔ)，開(kāi)展各項(xiàng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)F(xiàn)實(shí)與虛擬世界聯(lián)通，獲得更好的處理效果。最后，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的系統(tǒng)工程，運(yùn)用系統(tǒng)為其提供支撐力，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)視為信息傳輸端點(diǎn)，而業(yè)務(wù)應(yīng)用為信息分類整合提供依據(jù)，基于無(wú)線通信系統(tǒng)傳輸信息。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的不足

現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加大了支持與發(fā)展力度。因該技術(shù)發(fā)展不成熟，缺乏規(guī)范化的指導(dǎo)，也沒(méi)有可供參考的操作流程，物體缺乏統(tǒng)一編碼與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)應(yīng)。同時(shí)，作為與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息安全依然存在一些問(wèn)題。隨著時(shí)代的進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍需發(fā)展與完善。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋領(lǐng)域

當(dāng)今時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用范圍，如交通、工業(yè)、教育、醫(yī)療管理、環(huán)境保護(hù)、通信網(wǎng)絡(luò)、市政建設(shè)與國(guó)家電網(wǎng)等領(lǐng)域[3]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，提高了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與居民生活水平。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋很多領(lǐng)域，如傳感器、通信射頻識(shí)別及嵌入式系統(tǒng)等技術(shù)領(lǐng)域。

2.1 傳感器技術(shù)領(lǐng)域

互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，傳感器技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，也是獲得信息的重要手段。國(guó)家GB7665-2005標(biāo)準(zhǔn)中這樣界定：能感受被測(cè)量并根據(jù)相關(guān)規(guī)律轉(zhuǎn)換為可用輸出信號(hào)，這種器件或裝置即為傳感器。例如，應(yīng)用較為廣泛的電子秤與空調(diào)制冷劑的精確控制技術(shù)，都是傳感技術(shù)中某項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的具體表現(xiàn)。

2.2 通信射頻識(shí)別

傳感器技術(shù)中，該技術(shù)也是一種重要的技術(shù)方式，是將無(wú)線射頻與嵌入式技術(shù)融為一體的綜合技術(shù)，與條碼掃描技術(shù)相似。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，該識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)單實(shí)用且操作方便，有很強(qiáng)的適應(yīng)性。日常生產(chǎn)與生活中，門禁系統(tǒng)、自動(dòng)收費(fèi)、車輛識(shí)別及物流跟蹤等都是比較常見(jiàn)的通信射頻識(shí)別技術(shù)。

2.3 嵌入系統(tǒng)識(shí)別技術(shù)

該技術(shù)是一項(xiàng)將軟件、傳感器、集成單路及電子應(yīng)用等技術(shù)融為一體的復(fù)雜技術(shù)，也就是分類處理所接收信息的過(guò)程。例如，小到日常生活中的收音機(jī)，大到航天衛(wèi)星系統(tǒng)，都是該技術(shù)應(yīng)用的體現(xiàn)[4]。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

電力系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備資源使用效率、系統(tǒng)電氣設(shè)備可靠運(yùn)行以及智能化水平的提高等具有重要意義。

3.1 應(yīng)用于智能電網(wǎng)建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，感知層為“物物相連與信息交互”奠定了基礎(chǔ)。它可分解成感知控制與通信延伸兩個(gè)子方向?qū)樱謩e與智能信息識(shí)別與物理實(shí)體連接功能相對(duì)應(yīng)[5]。智能電網(wǎng)中，通過(guò)安裝智能采集設(shè)備，感知控制層獲得電網(wǎng)信息；通信延伸子層則利用光纖通信與無(wú)線傳感技術(shù)，在線動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行信息與各電氣設(shè)備運(yùn)行情況。

電網(wǎng)建設(shè)中敷設(shè)電力光纖網(wǎng)絡(luò)、載波通信網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，轉(zhuǎn)發(fā)傳輸感知層采集的電網(wǎng)信息與設(shè)備數(shù)據(jù)，確保互聯(lián)數(shù)據(jù)安全實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，以降低外部因素對(duì)電網(wǎng)通信造成的影響。應(yīng)用層涉及電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施與各類高級(jí)應(yīng)用等內(nèi)容，其中基礎(chǔ)設(shè)施用于為各應(yīng)用提供調(diào)用信息資源的接口，高級(jí)應(yīng)用則是利用智能計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行生產(chǎn)與日常管理進(jìn)行設(shè)計(jì)。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的電力現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)監(jiān)督，以射頻識(shí)別與標(biāo)識(shí)編碼為基礎(chǔ)的電力資產(chǎn)全過(guò)程周期管理，實(shí)現(xiàn)智能家居應(yīng)用，這些為智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)揮著重要作用。

3.2 應(yīng)用于設(shè)備狀態(tài)檢修

電力系統(tǒng)電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可準(zhǔn)確了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行周期，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題提供技術(shù)保障。相較之常規(guī)檢修技術(shù)，狀態(tài)檢修利于統(tǒng)一監(jiān)控變電站與輸電線路實(shí)現(xiàn)智能化檢修目標(biāo)。實(shí)際檢修工作中，應(yīng)用大量傳感設(shè)備，增強(qiáng)設(shè)備信息獲得、存儲(chǔ)與傳輸?shù)目煽颗c便捷性，以此為狀態(tài)檢修工作奠定良好的基礎(chǔ)。隨著時(shí)代的進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展水平不斷提高，電力設(shè)備檢修效率逐步提高，有效降低了人力資源損耗，可預(yù)防常規(guī)檢修可能引起的故障遺落，從根本上保障設(shè)備的檢修質(zhì)量。

3.3 應(yīng)用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

除了狀態(tài)檢修，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。其中，最重要的是應(yīng)用于配電網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)。根據(jù)配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)和體系架構(gòu)，利用以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)技術(shù)與配電線路載波通信、無(wú)線局域網(wǎng)等技術(shù)緩解信息感知與采集問(wèn)題，對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行更好的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，包含識(shí)別操作人員身份、電子票證管理與遠(yuǎn)程互動(dòng)等，以此為有效進(jìn)行狀態(tài)檢修與標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)提供輔導(dǎo)作用[6]。

3.4 應(yīng)用于設(shè)備巡檢

電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，可應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智能設(shè)備巡檢。具體流程是利用電網(wǎng)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合激光掃描技術(shù)，有效識(shí)別各類設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，結(jié)合RFID技術(shù)與紅紫外檢測(cè)技術(shù)，有效檢測(cè)運(yùn)行狀態(tài)設(shè)備。此外，應(yīng)用GPS定位系統(tǒng)定位、定點(diǎn)與定向分析所掃描的數(shù)據(jù)信息，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)的問(wèn)題，形成最終分析結(jié)果并自動(dòng)進(jìn)行儲(chǔ)存與傳輸。

4 電網(wǎng)系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的未來(lái)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

電力企業(yè)發(fā)展中，部分生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)場(chǎng)所中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，優(yōu)化升級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)，為客戶提供更好的服務(wù)，以此提高辦公電話、計(jì)量與應(yīng)急燈等應(yīng)用效率。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用與電力系統(tǒng)有效融合，滿足人們生活與工作用電需求的同時(shí)，推動(dòng)了電力企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化升級(jí)輸電技術(shù)網(wǎng)絡(luò)，可改善基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)輸電通信能力，確保輸電通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更加可靠與穩(wěn)定。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)由封閉的垂直一體化模式轉(zhuǎn)向水平開(kāi)放化模式，且水平開(kāi)放化模式是以物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與端系統(tǒng)為核心的，逐步經(jīng)歷人工智能、大數(shù)據(jù)處理及邊緣計(jì)算等新通信技術(shù)。電力企業(yè)構(gòu)建開(kāi)放化的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，工作重心也由標(biāo)準(zhǔn)化通信與泛在低功耗接入向數(shù)據(jù)充分共享、安全體系構(gòu)建等層次轉(zhuǎn)變。

5 結(jié) 論

本文詳細(xì)論述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，總結(jié)了其在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的具體應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用具有一定的優(yōu)越性：（1）利用輸出通信補(bǔ)充基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，逐步完善電力網(wǎng)絡(luò)，以增強(qiáng)輸電通信網(wǎng)的可靠性；（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠彌補(bǔ)公網(wǎng)與無(wú)線通信網(wǎng)不具備的功能，極端天氣條件下可用于電力應(yīng)急通信和通信抗災(zāi)體系；（3）實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)具備快速處理緊急事故與狀態(tài)恢復(fù)能力，對(duì)其他部門也開(kāi)放，利于信息交換；（4）促進(jìn)電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“無(wú)紙化”辦公目標(biāo)，向低碳經(jīng)濟(jì)目標(biāo)轉(zhuǎn)換。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展意味著新信息技術(shù)的發(fā)展。未來(lái)，通過(guò)各方面的努力，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展前景廣闊，必將推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)取得更好的發(fā)展。