物聯網技術在智能電網監測中的運用

李 蹊，李則戎，黎嘉樂

（1.廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000；2.南方電網深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

1 物聯網技術的概述

“物聯網”這一概念最早由美國比爾·蓋茨提出，后經過技術的不斷發展，被人們所熟知。2005年，國際電聯組織機構將物聯網基本概念確定下來，被認為是地球上所有物體的超強互聯。物聯網技術與互聯網技術不同，它是在后者基礎上的一種延伸，并能夠進行自動識別、網絡通信、無線傳感、實時定位等，可將大量物體互聯互通，從而形成自身的網絡體系。從廣義上來看，物聯網技術能夠幫助人們隨時隨地將任何物體進行信息之間的交換，以便于自身的生活。從狹義上來看，物聯網技術就是利用各個物體之間的傳感器聯系在一起形成的一種局域性網絡。通常，物聯網的架構主要有三層，分別為感知層、網絡層和應用層，其中感知層包含了各種傳感器和傳感器網絡，能夠識別不同物體，同時進行重要信息的采集；網絡層包含了計算機、網絡等設備，能夠及時傳輸和處理相關信息；應用層是應用者與物聯網之間的接口，可以實現信息的交流，最終進行相關技術的應用[1]。

2 物聯網技術與智能電網之間的聯系

物聯網能夠將萬物互聯，同樣也能夠與智能電網連接，并利用各種傳感器感知智能電網的運行狀態，從而達到監測的目標。智能電網主要包括變電、輸電系統，管理人員可以在各個系統內設置相應的傳感器，搜集變電、輸電系統信息，通過物聯網傳輸給管理人員。這樣能夠降低整個系統的運行風險，同時還可以減少管理成本，為整個電網的發展提供有利幫助。因此，物聯網技術與智能電網之間存在較強的關聯性，物聯網技術的存在能夠幫助管理人員實時掌握智能電網各種信息，智能電網也能夠拓展物聯網的運用環境，從而更好促進物聯網技術的進步，為整個社會信息網絡的完善奠定良好基礎。在今后的應用中，相關人員應處理好物聯網技術與智能電網之間的關系，以推動國家和社會的穩定發展[2]。

3 智能電網物聯網檢測系統的構建

3.1 系統架構分析

實現物聯網技術在智能電網監測中的應用，就要完善智能電網監測架構。可積極采用近距離無線通信技術，將ZigBee、WiFi、藍牙、紅外通信、超寬帶無線通信等技術充分融合，不斷擴大物聯網在智能電網監測中的運用范圍，提升監測效率和監測準確性，更好為智能電網發展服務。在智能電網監測架構中，ZigBee囊括了路由器節點、監測中心、協調器節點以及終端節點等，可以監測到智能電網中輸電線路、輸電設備、變電設備的各種信息，如溫度、電流、電壓、張力等，幫助管理人員做好預案處理，降低故障發生率，確保智能電網的安全性。

3.2 智能電網實時監測

智能電網包含的設備、系統較為龐大、復雜，管理過程中需要相關人員制定詳盡的方案，同時要掌握更多的有效信息，以確保整個智能電網系統的安全。物聯網技術的出現，能夠節省電力企業人力、物力，在減少管理人員操作流程的同時提升運行效率，做到對智能電網的實時監測。利用物聯網對智能電網進行實時動態監測，就要基于智能電網在塔桿、輸電線路、變電設備等各個傳感器搜集相應的數據，做到數據信息的實時性、動態性、有效性處理，發現故障及時處理，找到智能電網運行存在的各種問題。管理人員應建立一體化的智能監測系統（見圖1），同時制定監測參數、監測性能指標，增強監測數據的通用性，確保各項數據能夠被各個部門捕獲并運用。該系統主要由IED、管理模塊、不同監測設備、智能傳感器、EPC電子標簽等構成，可實現對電力設備的實時監控，增強系統的監控能力[3]。

（1）基礎設施。該監測系統主要包括主IED群、RFID模塊、GPS模塊、數據存儲器、傳感器等，滿足物聯網通信、實時數據管理、監測診斷分析等功能需求。為進一步提升基于物聯網技術的智能電網監測成效，系統中還增加云模型開發、測試工具等基礎單元，系統可拓展性較高。

（2）數據存儲。當傳感器、智能電表采集到的數據傳輸到智能電網監測系統中后，由主IED對數據進行分析和處理。但受傳感器數量、智能電表數量、數據種類等的影響，傳輸到主IED的數據量非常龐大，往往需要通過數據存儲器將其保存在監測系統中。該過程中盡量選取分布式存儲方式，且要保證數據存儲器與主IED間通信順暢，避免數據丟失或調取異常。

（3）智能診斷。主IED通過分析各項數據對線路、設備運行中的故障進行初步診斷。再在該基礎上開展現場檢查，借助數據存儲器中的歷史數據、同一類型故障數據等形成針對性處理方案，減少不必要的資源浪費，真正實現實時監測、快速定位、高效處理，從根本上改善物聯網技術下智能電網監測系統的運行成效。

圖1 一體化智能監測系統結構圖

3.3 功能單元優化

（1）管理優化。物聯網技術下的智能電網監測系統管理時應將重心放在技術管理和通信管理兩方面。技術管理時要注重物聯網技術的創新和應用，依照管理決策、信息服務、技術支撐、資源管控等情況，形成與之相適應的物聯網監測系統，使其與智能電網監測需求全面融合，實現監測效益的最大化。通信管理時要注重物聯網通信規約，依照智能電網監測需求制定統一的通信標準，保證各單元均能夠按照通信規約、數據標準等進行數據傳輸。例如，采用無線、光纖等形式快速獲取和傳輸各項數據，提升物聯網智能監測效益，在監測到異常信息后第一時間分析、處理并報警。

（2）顯示優化。傳統電網監測平臺中大多直接展示運行狀態數據、設備性能數據等。受自身信息數據不足，顯示內容過于復雜等因素的影響，在監測過程中容易出現漏洞，從而導致電網監測結果準確性大打折扣。利用全景信息技術，可以實現管理人員、管理部門之間信息的實時共享，將有限資源進行整合，在基礎數據之上構建全景模型，對可能遇到的各種問題進行模擬，幫助管理人員做好風險預案。例如，借助全景模型展現電力系統標準化建設情況、各部分運行狀態，然后結合該模型中的數據及異常信息及時調控和優化，為智能電網的發展打下堅實的基礎。

（3）風險優化。智能電網監測時應定期開展風險評估，從風險要素、監測有效性等分析物聯網技術下的智能監測工作效果，最大限度降低可能出現的誤報、漏報等問題。必要時還可在功能系統中增加第三方監測，將全景展示中的各項內容與第三方監測人員共享，通過專家評估、專業技術人員監測等增強物聯網環境下智能電網監測系統運行的準確性、有效性和可靠性[4-6]。

4 結 論

物聯網技術與智能電網技術存在較強的聯系，物聯網技術能夠為智能電網的安全運行保駕護航，可以實時監測智能電網運行中存在的各種問題，一旦發現運行漏洞、故障能及時預警，從而降低智能電網風險發生率，確保滿足國家、民眾的用電需求。新時期智能電網監測工作開展時，相關人員需做好物聯網系統改革和升級，提升監測的實時性、有效性和可靠性；要構建實時全景監測體系，實現全壽命、全周期運行監測，從而進一步推動智能電網的建設和發展。