物聯網技術在電力系統中的應用

李 進

（江蘇句容供電公司，江蘇 鎮江 212400）

0 引 言

物聯網技術快速發展背景下，將其應用到電力系統中，對促進物聯電力系統的發展具有重要意義，尤其是智能感知技術與自動化技術的應用，能夠進一步推動電力行業的發展。基于物聯網特點，針對電力系統建設與運行存在的不足進行研究分析，確定技術應用方向與要點，以建立一個高可靠的電力系統[1]。

1 物聯網技術特點

1.1 技術特點

物聯網技術主要就是通過數據通信技術和通信射頻識別技術建立一個整合性網絡，達到信息共享的效果，為行業信息交流以及發展創造有利條件。以物聯網為載體，能夠實現整個世界所有虛擬網絡的有效連接，使其形成一個統一的整合網絡，并以此推動社會經濟的發展。

1.2 體系架構

1.2.1 感知層

感知層主要由分布在各感知對象的若干個感知節點組成，以自組織方式組建成感知網絡，以實現對電網對象、運行環境的智能協同感知、智能識別、信息處理以及自動控制等[1]。以新型微機電系統傳感器為基礎，應用智能采集設備和智能傳感器等方法，有效識別和采集電網發電、輸電、變電、配電、用電以及調度等不同階段的實際狀態信息。

1.2.2 網絡層

對多種類型通信網絡進行有效融合與擴展，如電力無線寬帶、無線傳感網及無線公共通信系統等，做到感知層與應用層兩者間信息傳遞、路由以及控制等功能，提高感知信息大規模傳輸的安全性與可靠性。對于智能電網，主要是以電力通信網作為支持，以公共電信網為補充，才能夠實現信息傳遞、匯聚以及控制。電力通信網為電力物聯網創造了一個帶寬更高的雙向通信網絡平臺。

1.2.3 應用層

應用層可以根據不同業務需求，對感知層信息和數據進行分析處理，主要由基礎設施、中間件以及各種應用組成[2]。且應用層的各種應用會涉及到整個智能電網生命周期的生產、管理所有環節。以智能計算、模式識別等技術作為支持，以完成電網信息綜合分析與處理，且實現網絡智能化決策，進一步推動控制與服務水平的提高，對促進整個電力行業的發展具有重要意義。

2 物聯網在電力系統中應用

2.1 智能電網建設

將物聯網技術應用到電力系統中，基本可以確定為感知控制層與通信延伸層兩個方向，主要負責智能信息識別控制和物力實體聯接。對于智能電網，以智能采集設備作為支持，可實現感知控制層對電網運行信息的獲取；通信延伸層以光纖通信與無線傳感技術作為支持，能夠可靠收集電網運行信息，并對系統內所有電氣設備的運行狀態進行在線動態監測，實現電網可靠供電以及智能化用電[3-4]。電網建設時通過敷設電力光纖網絡和載波通信網等，以多種無線網絡技術作為支持，有效轉發傳輸感知層所采集到各類數據信息，且保證信息傳輸過程的安全性與穩定性，為高質量的電網通信提供保障。

2.2 設備狀態監測

以物聯網技術作為支持，可以有效實現對電力系統中設備運行狀態的可靠監測。基于配電網自動化建設與體系架構，應用以太網無源光網絡技術與配電線路載波通信技術，可實現對設備運行信息的感知與采集。采集數據的過程中，還可以做到對配電網設備的遠程監控，包括操作人員身份識別、遠程互動以及電子票證管理等，為系統運行管理以及檢修維護提供可靠支持。

2.3 設備狀態檢修

將物聯網技術應用到電網設備狀態檢修中，可以更準確地獲得設備實際狀態信息，以準確判斷其運行壽命，并為所存缺陷的處理提供依據。相比常規檢修方式，狀態檢修可以構建變電站與線路的監控統一，提高設備檢修的智能化水平[5]。以大量傳感器作為支持，可以更便捷可靠地獲取設備實際狀態信息，為下一階段檢修計劃的編制提供數據支持。尤其是現在物聯網技術水平不斷提高，在一定程度上推動了電力系統設備狀態檢修工作效率的提高。

2.4 系統設備巡檢

物聯網技術在電力系統智能設備巡檢中的應用，可以通過電網內部數據庫系統，搭配激光掃描技術，對系統中各類設備狀態進行準確識別，再以RFID技術和紅紫外監測技術為支持，完成設備狀態的檢測。此外，通過GPS定位系統，還可以對掃描得到的數據進行定位、定項分析，確定設備所存問題與缺陷，并將結果整理完畢上傳到數據庫內存儲，便于后續設備檢修工作的展開。

3 物聯電力系統關鍵技術

3.1 傳感器應用

3.1.1 導線溫度傳感器

應用導線溫度傳感器可以對輸電線路進行在線測溫，如圖1所示。其中，測溫終端所應用的是微功耗技術，供電方式為鋰亞電池，具有消耗低、壽命長的特點，可滿足至少5年的使用需求。兩者相互搭配使用，能夠有效解決測溫終端單元取電問題。

圖1 導線溫度傳感器

3.1.2 激光測距傳感器

激光測距傳感器的主要功能是對輸配電路周邊存在的樹木等危險物是否滿足輸配電線路安全距離范圍要求進行測量，且可以輔助測量線路弧垂度，為線路的檢修維護提供支持。

3.2 電力系統組網需求

電力傳感網絡場景復雜度高，設計難度大。為達到實時感知電網運行狀態的效果，需要對所有電力設備安裝大量傳感器，負責對運行信息的采集與傳輸。其中，傳感器節點收集的數據對象包括電壓、電流、溫度、壓力及濕度等。通過所收集到的數據來對電網整體運行狀態進行分析，掌握每個設備實際情況和環境狀態[6]。為保證電力環境下可以滿足電網感知需求，傳感器網絡服務對象以及數據傳輸必須要達到如下3點要求。第一，多個無線通信中斷。為實現對電力系統運行狀態的實時監控，必須要配置大量的傳感器節點，負責對用戶電氣設備運行數據進行采集。第二，大量傳輸數據。設置的所有傳感器節點能夠對用電設備運行信息進行周期性發送，且因為傳感器基數大，網絡內待傳輸的數據量也比較大。第三，較高實時性。只有保證收集到的所有數據信息及時傳輸給電力控制中心，才能夠對電網運行態勢進行可靠分析，確保遇到問題后能及時對線路進行調控處理[7]。

3.3 應用系統體系架構

在實時感知輸變電系統運行狀態的基礎上，根據不同業務需求對感知層感知到的信息進行針對性地分析與處理，形成包括應用基礎設施、中間件以及各種應用的體系架構，并對物聯網的各種應用有效實現[8]。電力傳感器網絡可以對智能電網全壽命周期中的所有環節產生的信息進行分析處理，為下一階段電網智能化決策、控制以及服務提供依據。

4 結 論

物聯網技術已經比較成熟，且已經得到了廣泛應用。對物聯網技術與電力系統的結合應用進行分析，基于物聯網技術特點建立物聯電力系統，對系統運行全過程所有信息進行收集和分析，實現電力系統的實時監測與管理，及時解決存在的隱患與問題，以期為用戶提供更高質量的服務。