物聯網技術在電力系統中的應用探討

摘要：我國為了快速創建低碳節約型、綠色發展型的社會，急需科學地規劃輸送及使用能源的系統。而電力系統是制造、輸送電力能源的主要承擔者，相應地也迫切需要革新內部的管理及技術應用。現階段，國內外均在電力系統中，大力發展智能電網。這種電網具有很多優勢，如可靠性強、能源使用率高等，與國內的國情及發展戰略非常吻合。而其中的物聯網技術則可以充分實現電網通訊的自動化、信息化，并將電力管理效率大幅提升。基于此，本文從電力系統角度，概述了物聯網技術及其應用，僅供參考。

關鍵詞：電力系統? 智能電網? 物聯網技術? 應用

伴隨現代科技的快速進步以及社會的不斷變遷，物聯網技術被越來越廣泛地應用在現代電力系統中。在這樣的背景下，電力系統的規劃建設得到了進一步強化，可以通過智能化的電網管理和控制，實現更加高效的發展。鑒于目前的電網建設中，依然存在一定的缺陷，故此必須大力開發、應用物聯網技術，以確保大力系統得以正常、高效地運行。

一、物聯網技術概述

1.基本特點

從本質上看，物聯網技術是指借力于通信、射頻識別技術實現一種的現代網絡技術，可以基于整合這兩種技術，形成一個網絡系統結構，并達到共享信息、營造更適合業內發展及運行環境的目的。而物聯網作為運營中的主要載體，能構架一種連接模式，以有效結合現實世界語虛擬化網絡，形成一個先進的網絡架構，以此來拉動社會經濟的不斷增長。此外，作為新的產物之一，物聯網結構更加復雜、標準也不統一，安全問題十分突出。其中的傳感器為了長期完整地維持網絡，傳感網絡應能自愈，以避免環境、人為因素帶來影響。而RFID技術會事先在物品中置入電子標簽以便實時監控，但卻會引起個人隱私暴露問題。此外，一旦網絡被黑客攻擊，往往會引起更嚴酷的安全問題。所以，在物聯網技術推廣應用的過程中，必須平衡好信息化與安全性能。

2.體系架構

（1）應用層

在應用層中，能按各項業務需求，來分析、處理感知層中的數據信息，而主要的組成部分有應用設備、中間件、基礎設施。其中的應用方面關系到智能電網的整體生命周期管理、產品生產過程，在智能識別、模式運算等的支持下，快速綜合分析、處理電網信息，促進網絡展開智能化決策，以此來進一步提升控制、電力服務水平，在加快電力業的發展方面意義深遠。

（2）網絡層

通過網絡層，可以充分融合、擴展不同的通信網絡，比如，無線傳感網、寬帶、公共通信等。基于此，能傳遞應用層、感知層間的信息、控制路由器等，最終增大大量感知、傳輸信息的安全、可靠性。針對智能電網，基礎支持是電力通信網，補充部分為公共電信網，再匯聚、傳遞、控制信息。通過電力通信網，能夠形成一個更便捷的雙向通信平臺，提高電力物聯網的帶寬水平。

（3）感知層

一般感知層往往在若干感知對象的感知節點中分布，并且基于自組織模式，來創建感知網絡，以此來智能化地識別、協同感知、處理、自動控制電網對象、作業環境等。基于現代微機電系統內部的傳感器，借助智能采集、傳感器等，來智能識別、搜羅電網中的發輸變配用電、調度等階段中的狀態變化信息。

二、在電力系統中物聯網技術的有效應用

1.發電中的應用

在智能電網中，有大量引進清潔能源，例如，風能等。據我國能源局調查的數據顯示，2019上半年風電一共新增并1601萬kW的網容量，到6月底，網容量累計升至1.54億kW。雖然這樣國內風力發電領域的棄風限電問題還是很嚴重，單單2015年便有浪費2000億kW·h電力，損失已經超過百億。目前有50%的風電廠還是未出現盈利現象。而通過物聯網技術，能將傳感系統安裝在風機設備中，并且在傳感測量、挖掘技術的支持下，分析天氣變化帶給風機的影響，再基于此適當調整風機運行，以防止棄風限電。而調度中心通過無線通信，還能掌控實時的風力機出力水平，更好地掌控調度，以此來控制分布式的實際電源出力，大幅提升清潔能源的實際使用率。

2.輸配電中的應用

在電力系統中，輸配電領域至關重要。在輸電領域，物聯網技術主要應用在設置、安裝傳感器的領域。在電力輸配電中，有關工作人員可在輸電電力線路中，設置一定的智能化傳感器，來實時動態地監測線路當中的輸配電情況，并且及時地向監管中心，反饋線路當中的損耗、異常等消息。基于此，工作人員再按調度人員給出的優化設計，來調整輸電系統中設計的方案。此外，在電力系統當中，也開始逐步興起無人機檢驗、巡查等。其中有結合無人機和物聯網技術，并利用無線通訊，引導工作人員更好地掌握輸配電中的實際情況。在5G時代下，有進一步提高物聯網中的通訊質量、速度等。而基于5G技術，無人機還可大幅提高圖片的拍攝、傳輸量及其質量，靈巡檢更加可靠、有效。結合物聯網技術后，無人機在巡檢時，可不再受地理、環境等的不利影響，實行可靠性更高的巡檢，以此來增大國內電力輸電能力。針對配電領域，有大量引進全新的分布式電源，形成各種新的生活器具，如電動智能汽車、家用智能電器等。這種電源接納能力很強，在電力系統中引進物聯網技術，可以跟蹤實時變化的負荷曲線，以此來掌握電力系統的作業情況。

3.變電中的應用

在電力變電領域，通過智能物聯網技術，能幫助變電站變換電壓、電流，形成智能化模式這樣在變電站，便能自動采集信息、數據，把控電壓變換與測量，降低人力支出。長時間地使用變電站，需要定時檢測、維修。通過智能物聯網技術、5G模式，可按變電站當天操作情況，實時更新結果。在進行檢測時，獲得的數據結果會被及時傳送到維修人員，以幫助他們進行分析、并采取維修決策。通過結合物聯網與5G，能更高效率地檢測，令變電站更加安全地運行。另外，在對地下電纜檢測時，會先通過物聯網技術與地下電纜聯系上，再檢測各個關聯電纜，并且及時向檢測部門輸送結果，再由其分析這些結果，且以絕緣情況、輸送數據分析最為重要，可影響到電纜的運用。伴隨5G技術的發展，可通過物聯網與5G技術，檢測、預防變電站、城市地下電纜等問題，令變電站得以安全工作，促進變電系統提升完整、安全度。

4.用電中的應用

在電力系統中，通過物聯網技術，可以融合無線開放頻率通信和既有電力通信，形成一種與智能電網相吻合的配電網，以此來統一解決通信方案。而靈活負荷則令AND可以主動地管理、控制，并且基于物聯網技術，主動涉足ADN運行管理領域。例如，當前興起的電壓節能技術，就是通過物聯網技術實現的。通過智能電表、計量新設施等，分析判斷用電設備，在安全可靠的基礎上，適當地減少電壓進而降低用電量，以此來響應國內節能減排方針。自進入新世紀以來，世界范圍內的電動汽車量一直在持續增長，通過AND來可靠有效地進行管理也逐步發展成為研究熱點之一。例如，通過物聯網技術，能夠綜合考量EV的行駛運行習慣、整體負荷特征等。從市場電價、整個ADN運行出發，更好地管理EV系統充放電，建立起專門的運營新模式。

三、結語

綜上所述，通過物聯網技術，實現了人與物、物與物的便捷互聯。在電力系統，通過應用物聯網的三層構架形式，得以更加高效地智能化采集、傳輸、分析電網運行的信息數據、應用情況。目前，在組建智能電網、檢修運行設備、監測作業狀態、設備巡檢及管理等方面，物聯網技術的整體應用效果均十分理想，極大地推動了智能電網的健康發展。

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作者簡介

吳振田（1980-），男，漢族，廣東揭陽人，本科，電力工程技術工程師，從事電力通信及自動化技術相關研究。