基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設(shè)探究

吳茂生 許偉

摘要：目前，電力系統(tǒng)實現(xiàn)信息化過程會遇到許多如異構(gòu)性、信息孤島以及多信息源等問題。而物聯(lián)網(wǎng)通過使用全球定位系統(tǒng)、傳感器及其自身的射頻識別進行覆蓋范圍的擴大，而且具有收集數(shù)據(jù)的功能，實現(xiàn)了全方位的跟蹤、定位、監(jiān)控、管理。因此對基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設(shè)研究具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能電網(wǎng);信息化建設(shè)

1電力物聯(lián)網(wǎng)的概述

智能電網(wǎng)的建設(shè)是為了促進電力系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)管更加智能化，提升電網(wǎng)運行安全性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效實現(xiàn)這一目的。電力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)是指在電力系統(tǒng)中借助于信息傳感設(shè)備或者分布式的識讀器等，通過數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等使人員和電氣設(shè)備間形成智能網(wǎng)絡(luò)。其實質(zhì)是一個電氣設(shè)備、人員和環(huán)境相互識別、感知、聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。電力物聯(lián)網(wǎng)也存在三個層面的功能，包括感知層面、網(wǎng)絡(luò)層面以及應(yīng)用層面，具體如圖1所示。

1.1感知層

在智能電網(wǎng)的運用過程中，感知層主要通過智能傳感器、智能采集設(shè)備等先進技術(shù)來控制子層，同時，通信延伸子層可以直接或間接組成延伸網(wǎng)絡(luò)后將物理實體連接到網(wǎng)絡(luò)層和運用層，其過程需要通過通信終端模塊。

1.2網(wǎng)絡(luò)層

這一層是實現(xiàn)信息的傳遞及控制。基于智能電網(wǎng)對數(shù)據(jù)的安全和數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r可靠性有較高要求，物聯(lián)網(wǎng)會通過電力通信網(wǎng)實現(xiàn)信息的傳遞以及控制。

1.3應(yīng)用層。

應(yīng)用層主要由信息處理、應(yīng)用集成、云計算、解析服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理及Web服務(wù)等技術(shù)設(shè)施組建而成。這也是物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)體系中的一種高級運用的體現(xiàn)模式。

2電力物聯(lián)網(wǎng)的功能應(yīng)用分析

2.1電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與狀態(tài)檢修的一體化

設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)是狀態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)評價，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可對電力設(shè)備進行運行參數(shù)數(shù)據(jù)采集和全過程控制，電力設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測見表1所列。物聯(lián)網(wǎng)概念下的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測充分考慮狀態(tài)信息橫向和縱向之間的關(guān)聯(lián)，通過電力設(shè)備的在線狀態(tài)信息、離線狀態(tài)信息和靜態(tài)資產(chǎn)信息，分析設(shè)備的異常運行情況，對異常部位、嚴重程度和發(fā)展趨勢做出判斷，識別故障的早期征兆，及時維護，實現(xiàn)全壽命周期管理，提高電網(wǎng)運行可靠性。

2.2信息預警及監(jiān)視的共同實現(xiàn)

通常，外界環(huán)境因素會對電力設(shè)備產(chǎn)生很大的影響。因此，根據(jù)相關(guān)的氣象信息將可能影響到電力設(shè)備的風俗、風向、溫度、光輻射以及雨量等相關(guān)參數(shù)進行檢測。然后通過后端分析系統(tǒng)對氣象數(shù)據(jù)以及相關(guān)參數(shù)做出分析，對未來發(fā)展趨勢以數(shù)學模型的方式及其他相關(guān)技術(shù)進行預測。

2.3基于射頻識別技術(shù)和移動終端的資產(chǎn)管理

利用物聯(lián)網(wǎng)射頻識別技術(shù)對電力系統(tǒng)資產(chǎn)進行監(jiān)測管理，對其基本信息錄入電子標簽，確保資產(chǎn)和標簽的對應(yīng)。閱讀器利用電子標簽建成射頻通信鏈路，以便對資產(chǎn)進行監(jiān)控;采集到的標簽信息可經(jīng)無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺監(jiān)控管理中心;監(jiān)控管理中心與移動終端實現(xiàn)信息交互。資產(chǎn)信息存儲于無線射頻識別電子標簽的優(yōu)勢在于：第一，可實現(xiàn)對檢修資產(chǎn)的實時同步管理，提高了資產(chǎn)調(diào)配的效率和目的性;第二，實現(xiàn)對資產(chǎn)全壽命周期的智能化動態(tài)實時跟蹤及集中監(jiān)控管理，減少了人為干預;第三，為企業(yè)投資決策、資產(chǎn)合理調(diào)配提供參考數(shù)據(jù)，有效增大投資邊際效益和提高資產(chǎn)使用率。

2.4共享信息及用電服務(wù)智能化平臺

電力物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)用電信息收集、智能用電交互服務(wù)、能效的管理、家居智能化以及電動汽車的介入等，對信息孤島問題的解決有明顯的效果。對用電服務(wù)進行了擴展，增加了除常規(guī)服務(wù)之外更多智能化的服務(wù)。通過電網(wǎng)及用戶之間的雙向可視化的互動，為智能電網(wǎng)下的用戶提供更加多樣化以及個性化的服務(wù)。

3電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1智能電表

智能電表是實現(xiàn)用戶與供應(yīng)商自動、實時溝通的基礎(chǔ)硬件，具有唯一的、可尋址的標識符和雙向通信功能。通過對用戶能源使用模式的預測，可以更好地進行規(guī)劃和調(diào)度，參數(shù)（統(tǒng)計）、非參數(shù)（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）或混合（模糊邏輯）的方法可以準確地預測短期負荷需求;價格彈性用來描述價格變化的靈敏度，基于實時用電信息的短期價格彈性模型，提供了客戶和供應(yīng)商之間良好互動的基礎(chǔ)。

3.2智能管理和信息共享實現(xiàn)虛擬能量儲存

呈現(xiàn)間歇波動化的可再生能源在發(fā)電中的應(yīng)用要求智能電網(wǎng)要具備一定的存儲能力。通過現(xiàn)在信息技術(shù)的運用，對能源需求進行實施協(xié)調(diào)和響應(yīng)。建立有雙向潮流特征的虛擬能量存儲。利用智能管理及信息共享建立虛擬能量存儲，連接用戶及供應(yīng)商，通過動態(tài)化的數(shù)據(jù)對虛擬能量存儲進行驅(qū)動。

3.3以Web為中心的可互操作的通信

智能電網(wǎng)的市場滲透需要具備標準化接口、可互操作的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及簡單易用，Web服務(wù)的可訪問性體現(xiàn)出了其優(yōu)勢。傳感器可以通過網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器進行信息交互，也可以不通過網(wǎng)關(guān)直接與服務(wù)器進行信息交互。

3.4云計算

電力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)中會存在海量的信息數(shù)據(jù)，需要利用云技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進行處理。利用列的數(shù)據(jù)管理方式對大型數(shù)據(jù)集進行高效的管理，并實現(xiàn)應(yīng)用程序的實時化讀取。利用分布式榮譽存儲系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行存儲，使得數(shù)據(jù)更加安全可靠。

3.5信息安全

可以通過以下手段保證信息安全：第一，利用物聯(lián)網(wǎng)的感知能力保障電力設(shè)備的物理安全;第二，采用接入認證、訪問控制、傳輸信息完整性及機密性保護等安全機制加強網(wǎng)絡(luò)安全;第三，采用安全模塊保存關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、鑒別信息等實現(xiàn)數(shù)據(jù)的本地安全保護;第四，應(yīng)用層面采取密碼機制按需實現(xiàn)消息源認證、數(shù)據(jù)完整性、新鮮性、機密性保護，同時加強系統(tǒng)的軟件容錯能力。

4結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)信息化建設(shè)已成為我國電網(wǎng)發(fā)展的主要方向。但是，實際應(yīng)用中仍存在一定的問題，如標準化體系缺失、信息集成有待實現(xiàn)等。因此，要求以智能電網(wǎng)自身特性需求為基礎(chǔ)，合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以促進電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的形成。

參考文獻

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