物聯網技術在電力系統中的應用分析

楊 萍

（國網四川省電力公司自貢供電公司貢井客戶服務分中心，四川 自貢 643000）

0 引 言

節能減排以及低碳經濟的提出，使得我國在能源開發以及應用的過程中都轉變了傳統的理念，智能電網也應運而生，成為電力系統重要的改革方向。隨著科技的發展，物聯網開始逐漸應用到各個行業中，包括電力系統。物聯網是指能夠將物品通過射頻識別的方式對信息進行傳感和與互聯網連接，進而對物品進行智能化管理。互聯網思維的誕生和發展，使得電力通信、信息系統等實現對電廠、電網、變電站、供電局以及供電所等全面的銜接和覆蓋，根據不同的業務建立不同的傳輸網絡，實現各種通信網絡的互通，并對配網進行延伸，實現物體間的通信，對電力系統的管理具有重要的作用。

1 物聯網技術分析

1.1 物聯網技術的組織架構

物聯網中包括用戶層、應用控制層、接入層、承載網絡以及應用采集控制層等。其中，用戶層是為用戶提供物聯網應用的接口，如客戶端、智能手機、傳感器等；應用控制層主要是由數據庫服務器和應用服務器組成，主要用于對數據的處理、用戶層時間的適配等[1]；承載網絡是通信網絡，包括移動通信網絡、互聯網等，能夠進行物聯網接入，或者與應用層進行信息通信。承載網絡中包括交叉網、端到端以及環型網等形式，在聯網的方式上包括有線聯網和無線聯網。其中，有線聯網包括互聯網數據線、光纖等；無線連接方式包括WIMAX、McWill以及集群網等。采集控制層即末梢節點，是由各種接入網關以及基站節點共同組成，其中包括采集和控制模塊，由接入層向采集控制層發送或者轉發信息

1.2 物聯網的關鍵技術

物聯網具有4種關鍵性的技術，不同技術應用的原理和作用的范圍都不同。例如，RFID射頻識別技術主要是對事物進行標識，可以識別目標對象的相關數據。這種技術工作中對環境沒有要求，可以在任何惡劣的環境和條件下進行工作[2]。RFID技術可以分為3個部分，分別為標識、芯片及耦合元件。其中，標識是一種電子編碼，且是唯一的編碼，可以將其附著在物體的識別對象上，通過讀寫器進行讀取和寫入，天線則是對標識與讀寫器間射頻信號的傳遞和連接。

傳感器網絡與監測技術是利用無線傳感器網絡對信息進行采集、傳輸及處理的技術系統形式，具有成本低、功耗低以及體積小等特點，在組網以及鋪設過程中具有非常多的優勢[3]。傳感器網絡節點的組成包括傳感單元、處理單元、通信單元以及電源，或者一些可以選擇的其他系統。傳感器的研究過程包括智能化、網絡化以及傳感器網絡組織等方面的研究，也包括對傳感器網絡的控制、檢測及安全管理。

智能技術指的是通過智能系統在物體中的植入，使物體具有智能性的特點，通過對物體性能、指令等方面的解析，利用計算機進行處理。智能技術的研究中包括智能信號處理、人工智能、智能控制技術以及智能原理等內容。

2 物聯網在電力系統通信中的具體應用

2.1 應急通信的應用

應急通信應用具有不確定性，無法對事故地點、指揮中心等進行具體的確定，所以接入點具有非常強的隨機性。需要搶修人員到達現場后對現場情況進行檢查后，并通過視頻或者電話的方式對現場情況向調度中心回傳后才能確定。物聯網的應用，可以通過物聯網直接對電網的狀態以及各種設備的運行情況等進行自動監測，并將這些數據直接向調度中心進行客觀、真實的反饋。如果出現應急情況可以通過物聯網對事故現場進行準確的定位，并對現場的事故引發原因、各部位的故障問題等情況進行清晰的反應，同時做好各種型號設備的調配和更換，提升應急反應速度[4]。通過無線通信技術、光纖技術等通信技術的結合，還可以進行視頻或者電話通信，為現場人員的搶修提供有效的依據和充分的準備，在接到調度中心或者指揮中心內的應急信息后，能夠及時對事故進行搶修和處理。

2.2 配網通信的應用

配網電網的結構比較復雜，特別是小于10 kV電壓等級的網絡，本身具有配電設備多、分布廣、支線多以及變動頻繁等特點，可以根據配網的自動化要求對配網通信進行分類，包括通信子站、區調分站以及配網主站（見圖1）。

圖1 配網通信層次

其中，通信子站層指的是配電網DTUFTU等終端與通信子站間的通信，變電站一般為110 kV和220 kV；配電主站層指的是配電主站與通信子站間的通信層次，可以根據數據承載的情況對數據網進行調度；區調分站層主要是分站以及配電主站的區調通信層，需要承載的數據量比較大。按照配網通信的情況分析，配電網通信的方式具有多樣性，包括光纖通信、無線公眾網通信、載波通信以及無線寬帶通信技術等。其中，無線公網以及載波通信的安全性不足，光纖專網現主要是對110 kV變電站的應用。由于配電網需要進行頻繁的改動，所以施工的難度加大。針對這種情況可以利用McWillWimax等作為補充，但是WiMAX技術會由于路徑反射、天氣等方面的影響，在推廣的過程中難度比較大。

2.3 智能電網的應用

智能電網的技術水平比較高，且安全、可靠、靈活。智能電網的建設中，不同等級電壓的電網能夠協調發展，同時還可以與通信技術、傳感測量技術、決策技術以及控制技術等進行融合，保證電網的安全、高效運行，使電能的應用符合低碳社會的需要，圖2為智能網絡架構圖。

智能電網建設中，通過物聯網技術的應用獲得更多的技術形式，包括測量技術、控制技術、通信技術、電網負荷節能控制、線路監測以及事故準確跟蹤技術等。在電網地層的技術中包括電纜溝信息、配電房開關等，這些信息當前在通信方式的采集過程中還存在很多的不完善。通過物聯網的應用，有利于將地層信息進行實時的采集，將事后管理轉變為事前預防，提升電網管理的水平和效率[5]。

圖2 智能網絡架構圖

2.4 變電環節的應用

通過物聯網技術的應用，能夠對變電環節進行智能巡檢，提升事故的處理能力和反應能力，感知高壓電器設備、加強設備的經濟和智能化管理。同時，通過傳感技術對網絡進行檢測，對變電站運行中的各項設備進行管理。可以通過傳感網測空數據平臺的建設，建立相應的輔助智能監控系統，提升火災報警、安全警衛及采暖通風等方面的作用，進行智能交流，實現智能管理。

2.5 用電環節的應用

用電環節關系到所有的用戶群眾，通過物聯網的應用能夠實現智能家居。家庭或者辦公中的各項用電設備都可以通過智能用電芯片的應用、根據電器的特點進行優化，如通過智能插座的安裝實現省電節能。例如，監測到屋內無人時，可以對照明設備進行自動關閉。同時，還可以對電價信息進行實時的監測，使一些設備可以在低價狀態下進行運行，實現對電能的節約，同時也有利于節省用戶的電費。

3 結 論

物聯網的大力發展使得電力系統智能化發展中更加深了一個層次。通過物聯網技術的應用，使電力系統中各個環節和相應的設備都實現與互聯網的連接，工作人員不需要到現場即可以了解電力運行的情況或者故障，對電網的維護和檢修具有重要的作用。