面向智能電網的泛在電力物聯網技術及其應用

謝康

摘要：智能電網與物聯網作為具有重要戰略意義的高新技術和新型產業，已經引起了世界各國的高度重視，美國、日本等發達國家紛紛將其列為國家戰略。我國政府也極其重視，不僅將物聯網、智能電網上升為國家戰略，而且在產業政策、重大科技項目支持、示范工程建設等方面進行了全面部署。智能電網和物聯網技術的發展，不僅能夠創造一大批原創性的具有國際領先水平的科研成果，打造千億級的產業規模，占領技術和產業的世界制高點，也將大大促進信息通信、智能電網與物聯網的相互滲透和深度融合。建設泛在電力物聯網，引領以信息化、自動化、互動化為基本特征的、以全方位多維深度感知為基礎的新一輪電力工業革命，促進電力工業的結構轉型和產業升級。

關鍵詞：智能電網;物聯網技術;泛在電力物聯網

引言

伴隨著堅強智能電網概念的提出，許許多多與智能電網相關的新技術也不斷涌現，而面向智能電網的物聯網技術的出現只是其中之一。物聯網技術的不斷成熟，將大力推動泛在電力物聯網的建設。泛在電力物聯網，就是圍繞電力系統各環節，充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術、先進通信技術，實現電力系統各環節萬物互聯、人機交互，具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧服務系統。從某種意義上來說，泛在電力物聯網是社會不斷發展的必然結果，物聯網技術的有效應用能夠整合優質資源，在這個基礎之上提高電力通信水平，為根本性改善新形勢下電力系統基礎設施的利用率奠定堅實基礎。與此同時，利用互聯網的各項感知技術能夠有效獲取其各個環節的相關信息，進而實現實時監控的目的，確保電力系統的高效、安全、可靠運行，而這也正是本文研究的關鍵所在。

一、面向智能電網的泛在電力物聯網基本架構

智能電網和物聯網的融合發展將深深影響我們的生活，提升我們的生活品質，不僅能夠實現電廠、電網以及智能電網各環節之間的互聯，也將實現電網與用戶及終端設備的互聯，將使世界更小，溝通更暢通，生活更智能、更節能。

物聯網技術的核心技術是無線傳感器網絡（WSN）技術。無線傳感器網絡技術對物聯網的發展有提綱挈領的作用，是其他層面技術的整合。面向智能電網

的物聯網分為三個層次：

1.1感知層

感知能力已成為物聯網的基本要素。它主要是利用各種射頻識別技術、傳感器、微機電系統和二維碼技術等，對信息進行收集。感知層收集信息后利用模式識別等技術進行自動化信息識別。在有線和無線通信基礎上對監控數據進行傳遞，保證運行的數據安全可靠且滿足傳輸效率需求。

1.2網絡層

網絡層的任務是傳遞采集、識別以及控制的信息，也可以稱之為傳輸層。為了保證傳輸的數據覆蓋全面和精確，網絡層以電力光纖網為主，輔以通信網、無線網、寬帶網，連接物聯網與智能電網專用通信網絡，并根據需要靈活采用通信技術進行數據轉發和設備接入。接入網和核心網組成的網絡層保證了物聯網與電網專用通信網絡的高速和雙向。

1.3應用層

應用層主要負責對獲得的信息進行存儲、挖掘、計算、整理、呈現等，高級

應用還可以給出智能的分析結果，為作業人員、企業領導提供決策參考。應用層的基礎設施為智能電網提供通用基礎服務、信息處理及資源調用接口。面向智能電網的物聯網技術涉及智能電網的發電、輸電、配電、用電等各個環節。為了電網智能化的控制、決策和服務，運用智能計算、模式識別、邊緣計算、大數據分析等技術實現對電網相關數據的分析整合處理，最終為綜合能源服務提供數據支撐和決策依據。

二、新形勢下泛在電力物聯網技術在智能電網中的應用

2.1泛在電力物聯網技術在智能電網生產檢修中的應用

智能電網是一個非常復雜且強大的系統，需要各種高新技術和先進的科學技術做支撐，因而需要擁有一個準確、高效的管理體系進行管理，才能夠確保相關工作的順利進行。物聯網所具備的射頻識別技術能夠在特定條件下識別不同標簽，對每一種物件進行無誤跟蹤。將物聯網技術應用到智能電網的生產和設備檢修中不僅能夠提升其工作效率，某種程度上還能夠提升其準確率。例如：對于智能電網中的輸電設備可以貼上物聯網的標簽，這樣工作人員就可以通過相關設備觀察到設備的運行狀態，倘若出現故障能夠及時發現并解決，為智能電網設備的管理提供便利。再者，物聯網應用到智能電網中不僅能夠滿足其生產和設備檢修高層次要求，還能夠實時采集設備電流、功率等相關數據，在此基礎之上對設備的過載、重載情況進行統計分析。物聯網的另一個特點就是在有網絡情況下手持終端便能夠進行相關工作，智能電網的工作人員也能夠實行遠程信息交流。從另一方面來說工作人員能夠在最短時間內發現電力系統在某個地方出現故障，能夠將信息傳輸相關部門，便于工作人員及時處理設備故障，為電力系統的高效、平穩運行創造條件。

2.2泛在電力物聯網技術在智能電網調度運行中的應用

智能電網系統涉及范圍比較廣，因此其運行難度相對來說也比較大。換一種方式來說，智能電網的運行需要實時監控與預警，我們都知曉物聯網感知層存在多種傳感器的終端設備，而這些傳感器的終端設備能夠獲取所需要數據，知曉電網的各種運行狀態，根本性實時監控智能電網運行狀態。除此之外，物聯網技術有效應用到智能電網中還能夠對氣象水文等進行檢測，從表面上來看這些數據沒有實質性意義，但是從深層意義上來說這些數據能夠為智能電網負荷預測提供理論依據，為制定出行之有效的電力系統調度計劃創造條件，為智能電網的穩定發展奠定堅實基礎。

2.3泛在電力物聯網技術在智能電網營銷業務中的應用

將物聯網技術應用到智能電網中可以優化其電源管理和儲能管理，而這兩項業務主要是依靠通信信道、主站以及智能監控。另一方面，物聯網技術應用到智能電網中可以實現智能家居服務。智能家居顧名思義就是遠程監控家庭用電，一定程度上能夠減少電能浪費，在節能方面發揮著積極作用。智能家居在特定條件下，用戶通過某種終端同家里面的用電設備有效連接起來，是智能家居環境的再造，在各方面都得到保障的基礎上利用終端設備查看用戶用電情況，這樣就能夠實時監控家庭用電情況。智能家居作為智能電網的一項特殊且重要的業務，從某種意義上來說拓寬和延伸了其營銷渠道，更是綜合能源服務的具體體現。值得一提的是，物聯網技術應用到物聯網中還能夠對用戶信息進行監控，在采集和整理信息的同時，為用戶提供更多優質服務，為整體提升智能電網的形象提供了可能，相應的智能電網競爭力也得到大力提升。

三、結語

隨著電力工業和人工智能等新技術的不斷發展，智能電網建設受到了人們的廣泛關注，智能電網對信息化、自動化和互動化有著較高要求，那么就需要將先進的物聯網技術應用到傳統電網各個環節中，從而推進泛在電力物聯網的建設。實踐研究表明，通過融合滲透智能電網和物聯網，可以對通信基礎設施資源、電力系統基礎設施資源和用戶終端設備資源進行有效的整合，電力系統運行的信息化水平得到提高，更加高效安全的使用電能。接下來，還將深入研究，對智能電網中物聯網技術的應用方案和泛在電力物聯網的建設方案進行健全和完善。

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