泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景

呂峻澎 呂志穎 陳毅澤 郭江鴻

摘 要：社會經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，推動了我國電力領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。現(xiàn)階段，電力行業(yè)快速發(fā)展，其中比較典型的特征就是電力物聯(lián)網(wǎng)的形成。電力物聯(lián)網(wǎng)將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成功的融合運(yùn)用到電力系統(tǒng)中，改變了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，使其朝著更加智能化和現(xiàn)代化的方向發(fā)展。本文就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景展開探討。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);應(yīng)用前景

引言

我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對能源供應(yīng)的需求不斷增加，在新常態(tài)化發(fā)展階段，眾多行業(yè)面臨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和升級，其能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化。在這種情況下，電力系統(tǒng)必將承擔(dān)起為可持續(xù)的全球經(jīng)濟(jì)增長提供高滲透率的清潔分布式能源的重任，這對電力系統(tǒng)的運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有較強(qiáng)的感知功能，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時通信、靈活感知、智能控制等，在電力系統(tǒng)中運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將有效提升電網(wǎng)運(yùn)行和控制的智能化水平。

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

1.1新型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備

信息感知，為建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)之中的重要任務(wù)，應(yīng)將傳感設(shè)備放置在各個目標(biāo)不同區(qū)域之中，并對不同物與人實(shí)施感知，因電力系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、規(guī)模較大等諸多特征，所以在布置時的傳感設(shè)備非常多，如此也就需促進(jìn)傳感設(shè)備設(shè)置的便利性與簡單性，并在一定程度上節(jié)約成本。再者，還需封裝好無線通信功能，在最大程度上降低布線等基礎(chǔ)架構(gòu)的設(shè)置，以及降低電力物聯(lián)網(wǎng)在建設(shè)期間的各項成本與建設(shè)難度，以落實(shí)電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和電力系統(tǒng)的有效集成。因個別傳感器會直接在電力設(shè)備的內(nèi)部之中，所以應(yīng)針對此情況，來運(yùn)用小型傳感設(shè)備，并且還需注重考慮分析電磁兼容技術(shù)等諸多技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)階段，許多新型傳感器在研發(fā)與設(shè)計層面上的見解，能夠?yàn)殡娏ξ锫?lián)網(wǎng)的進(jìn)步與發(fā)展提供一些參考。

1.2通信技術(shù)

在電力系統(tǒng)中，電力物聯(lián)網(wǎng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，是擁有一個良好的通信系統(tǒng)環(huán)境，這就需要相應(yīng)的通信技術(shù)來構(gòu)建。良好的通信技術(shù)能夠有效促進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)絡(luò)之間的融合，使電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的各個功能能夠良好的發(fā)揮出來，以實(shí)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時性、雙向性和高效性。通信網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合能夠顯著提升電力輸送的穩(wěn)定性。同時，通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的保密設(shè)置，這樣可以在極大程度上實(shí)現(xiàn)對信息傳遞的保護(hù)，避免各種內(nèi)外界因素的影響。通信技術(shù)的主要核心內(nèi)容就是開放式通信框架和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。開放式通信框架主要是創(chuàng)造一個安全順暢的通信環(huán)境，以加強(qiáng)各方面的信息交流。而技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，對于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和系統(tǒng)之間的有效連接起著關(guān)鍵性的作用。

1.3智能芯片

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，越來越多的計量、保護(hù)、變換、控制、監(jiān)測、用電等設(shè)備接入電力系統(tǒng)。各種電力設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，多數(shù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備仍然是傳動的工業(yè)采集裝置，數(shù)據(jù)可靠性差，精度低，造成終端設(shè)備的智能化程度低。基于智能芯片的微型智能傳感及智能終端可以充分解決這一問題，其具備高精度、低功耗、微型化、智能計算的特點(diǎn)，一方面，可以完成設(shè)備信息的采集、提取及傳遞;另一方面，通過本地邊緣計算，可以實(shí)現(xiàn)終端智能化，完成本地自控，從而實(shí)現(xiàn)了同時具備遙測遙信功能和遙控功能。

1.4測量技術(shù)

電力物聯(lián)網(wǎng)高效穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，是需要建立在準(zhǔn)確可靠的電力數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上的。因此，參數(shù)測量技術(shù)的應(yīng)用是至關(guān)重要的。科學(xué)先進(jìn)的測量技術(shù)能夠?qū)崟r獲取準(zhǔn)確的電力數(shù)據(jù)，并將電力數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換與分析，以便能夠?qū)崟r掌握電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并采取針對性的措施。

2電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景分析

2.1提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行水平

當(dāng)前，我國電網(wǎng)的發(fā)展和建設(shè)過程中仍存在能源分配不均、構(gòu)架不合理以及電網(wǎng)調(diào)度等問題，所以在電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展能夠很好地解決能源分布不均問題，進(jìn)一步推動電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定發(fā)展。而且，物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行還能夠促進(jìn)我國的新能源應(yīng)用和發(fā)展，尤其是風(fēng)能和太陽能等多種能源的開發(fā)和利用會變得更加便捷、可行。物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)也能夠進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的監(jiān)測和分析，實(shí)現(xiàn)能源的監(jiān)控和調(diào)控。并且能夠針對性地對電力系統(tǒng)中的用電困難和線路工作難操作環(huán)節(jié)，完善智能配電管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電狀態(tài)的監(jiān)測和控制。

2.2實(shí)現(xiàn)清潔能源的有效消納

從能源消費(fèi)比例來看，我國的太陽能、風(fēng)能等清潔能源應(yīng)用比例相對較低。我國地理條件復(fù)雜，西部地區(qū)太陽能和風(fēng)能資源較為豐富，但在實(shí)際應(yīng)用過程中存在諸多問題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以運(yùn)用人工智能技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的全息感知，實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲的靈活互動;利用人工智能等技術(shù)，對風(fēng)電、光伏發(fā)電進(jìn)行超短期發(fā)電預(yù)測，結(jié)合負(fù)荷情況和新能源的基本特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)分散能源的集合，為清潔能源的廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。不僅如此，在電力操作環(huán)節(jié)，獲得相應(yīng)的身份認(rèn)證后，工作人員能夠進(jìn)行在線控制，促進(jìn)了人員的有效溝通，有助于工作效率的全面提升。

2.3打造智慧能源服務(wù)平臺

我國的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)成為國家發(fā)展戰(zhàn)略之一，預(yù)計于2021年初步建成并且投入應(yīng)用。初期使用中，將會做到以下幾點(diǎn)：（1）整個電力物聯(lián)網(wǎng)可以基本實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同。（2）初步達(dá)到物聯(lián)管理基礎(chǔ)性要求。（3）各級建設(shè)的智慧平臺需要完成系統(tǒng)升級，以便可以支持泛在電力物聯(lián)網(wǎng)正常融合與應(yīng)用。2024年將會全面建成電力物聯(lián)網(wǎng)，上述提到的業(yè)務(wù)協(xié)同需要正常進(jìn)行，物聯(lián)管理需要全部完善。公司級的智慧平臺需要具有良好的應(yīng)用效果，并且足以構(gòu)成電力網(wǎng)絡(luò)生態(tài)圈。應(yīng)用智慧能源服務(wù)平臺，做好區(qū)域內(nèi)資源統(tǒng)籌，將傳統(tǒng)企業(yè)以及新型企業(yè)全部規(guī)劃到同一戰(zhàn)線之下，建設(shè)光伏云網(wǎng)，合理應(yīng)用終端邊緣計算等技術(shù)，發(fā)展、完善、應(yīng)用新型電力供應(yīng)鏈，進(jìn)而建成電力企業(yè)為主，政府、居民協(xié)調(diào)統(tǒng)一的能源圈。

結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力物聯(lián)網(wǎng)逐步朝著更加現(xiàn)代化和智能化的方向發(fā)展，也進(jìn)一步促使整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。因此，電力企業(yè)要深入掌握電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，將電力物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行模式落實(shí)到位，將物聯(lián)網(wǎng)積極廣泛的應(yīng)用到電力系統(tǒng)的各個方面。

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