面向智能電網建設的電力物聯網架構研究

程鵬 左江濤

摘 要：智能電網具有較強的靈活性、可接入性、可靠性與盈利性。隨著信息化時代的來臨，智能電網的建設已經上升到了國家戰略層面。為加快電網智能化建設，實現電力流、信息流和業務流的融合，通過分析物聯網技術在電力應用方面的國內外研究現狀及其優勢，提出了一種面向智能電網建設的電力物聯網架構，將智能傳感器、移動互聯網、移動終端、射頻識別技術等設備應用于電網建設，與物理電網進行高度集成，并進行了應用與實現，能夠實現配電網絡進行實時監控、快速定位故障區段、快速恢復供電功能等，電力物聯網的架構應用有利于優化電力資源配置，提高服務質量，進一步滿足用戶電力需求，實現電力安全、可靠、經濟化供應。

關鍵詞：智能電網建設；電力物聯網；架構研究

1 電力物聯網應用現狀分析

物聯網技術是21世紀最具影響力的技術之一，顧明思議物聯網是指通過智能傳感設備對網絡部署區域進行狀態的監測與控制，通過網絡層將監測的數據傳輸至服務器進行處理，最終實現整個監控區域的物物相連。物聯網技術的全面感知、可靠傳遞、智能處理等特點使得其在智能運輸、智能建筑、工業自動化、環境保護等領域得到了廣泛的應用，電力領域也不例外。當前，物聯網技術在電力方面的應用取得了大量的成果，智能電表與物聯網的融合，使得用戶只身在外仍然能夠實時查看家庭用電信息，以及用電設備狀態，實現設備的遠程操控；RFID標簽技術的應用，能夠實時確定輸電線路設備狀態以及故障位置信息，便于電力維修人員及時發現問題，并進行高效的處理。南方電網貴州公司也及時響應了國家戰略的號召，根據貴州的地理氣候特點開展了大量的物聯網技術電力應用方面的研究，并在供電設備防盜、電力服務管理、輸電線路狀態監測、覆冰監測、桿塔傾角監測等方面取得了豐富的成果。電力物聯網的應用符合了智能電網建設的趨勢，具有以下幾個特點：1）能夠有效降低電力損耗，節約能源；2）能夠實時監測電網設備運行狀態；3）有利于實現企業合理管理，提高工作人員效率，保障安全生產；4）能夠克服危險狀況的發生，合理利用與回收實驗測量設備；5）有利于推進高效辦公，實現辦公無紙化。但是為了進一步加快智能電網建設，實現電力流、信息流和業務流的融合，進一步滿足用戶電力需求，優化電力資源配置，提高服務質量，需要一種面向智能電網建設的電力物聯網架構，從而將物聯網技術與物理電網進行高度集成，實現電力安全、可靠、經濟化供應。

2 物聯網與智能電網的關系

2.1 物聯網的概念

目前物聯網已經被列為國家的五大新興戰略性產業之一，被列入了十一屆全國人大三次會議政府工作報告。在2005年國際電信聯盟發布的同名報告中，物聯網的定義和范圍發生了改變，其覆蓋的范圍較之前有了更大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯網。中國物聯網校企聯盟將物聯網重新定位為了當下幾乎所有技術與計算機、互聯網技術的結合，實現物與物之間的環境以及狀態信息的實施共享和智能化的收集、傳遞、處理、執行。

2.2 智能電網的概念

中國物聯網校企聯盟認為智能電網是由智能配電網、智能電能表、智能調度、智能用電樓宇、智能發電系統、智能城市用電網等。國家電網中國電力科學研究院認為智能電網是以物理電網為基礎，將現代先進的傳感測量技術、信息技術、通訊技術和控制技術、計算機技術與智能電網高度集成而形成的新型電網，它能夠滿足用戶對電力的需求，優化資源的配置，保證電能的質量，適應電力市場的發展。

3 電力物聯網技術架構

3.1 智能電網物聯網應用需求分析

當前電網系統覆蓋面積大、各種供電設備繁多分布較為分散，無法有效對供電設備故障實時分析與診斷，因此將智能電網與物聯網技術結合在一起，形成一種面向智能電網管控的電力物聯網體系，在智能電網建設基礎上，利用現階段良好的通信條件，使用各種類型的傳感器，將電力系統中的設備相連，降低各環節人工參與程度，運用智能化的方式，提高電網安全系數。

3.2 電力物聯網結構組成

物聯網技術在電力方面的應用，不僅是國家戰略發展的需要，同時符合電力發展需要。為滿足智能電網建設需求，通過分析物聯網體系結構，提出一種面向智能電網建設的電力物聯網技術架構，面向智能電網建設的電力物聯網技術架構主要應用于智能電網的全面感知、電力的可靠傳輸與故障診斷分析等方面，其架構體系分層與傳統物聯網體系一致，主要包括感知層、傳輸層、數據層、應用層四個方面。其中感知層主要由具有低功耗、高度集成的各類傳感器、RFID、全球衛星定位系統（GlobalPositioningSystem，GPS）、GIS等相關技術組成，用來進行監測區域內電網數據的全面感知以及自動識別；網絡層主要將感知層采集的電網數據信息通過互聯網、廣電網、行業專網等網絡設備以及光通訊、無線通訊等技術傳送至電網遠程管理系統，實現電網數據的實時狀態監控；數據層主要將感知層采集的電網數據進行分析、處理，預測以及發現故障位置，便于電力維修人員處理修復故障，包括電網基本數據、電網故障數據、實時監測數據以及用戶信息數據。應用層集合了云技算、數據挖掘、數據存儲、可視化等技術，為用戶或管理人員提供電網各階段信息，實現電力流、信息流和業務流集成與融合，進一步滿足用戶電力需求，提高服務質量。

4 結語

智能電網是電網公司建設的新趨勢，具有較強的靈活性、可接入性、可靠性與盈利性，為加快智能電網建設，本文基于物聯網技術提出了一種面向智能電網建設的電力物聯網架構并進行了系統設計與實現，該架構由感知層、傳輸層、數據層、應用層四個方面組成，有效的實現了先進傳感技術以及大數據、云計算等技術與智能電網建設的結合，能夠實現電力數據的全面感知、智能分析處理，有利于優化電力資源配置，提高電網公司的服務質量，滿足用戶對供電安全性、可靠性、經濟性的需求。

參考文獻

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