物聯網技術在智能配電網中的應用

摘要：作為互聯網信息傳播的延伸，物聯網能夠在設備定位上實現動態追蹤。通過智能配電網中物聯網接口的復合型應用，可以將物聯網與配電網高效整合。文章研究了物聯網技術在智能配電網中的應用，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：物聯網;智能配電網;系統應用

中圖法分類號：TP391文獻標識碼：A

Application of Internet of things technology in smart distribution network

HUANG Qifeng

（State Grid Jiangsu Electric Power Co.，Ltd.Changzhou Power Supply Branch，Changzhou，Jiangsu 213000，China）

Abstract： As an extension of Internet information dissemination， the Internet of things can dynamically track device positioning. Through the composite application of the IoT interface in the smart distribution network， the IoT and the distribution network can be efficiently integrated. This paper studies the application of Internet of things technology in intelligent distribution network， in order to provide reference for relevant personnel.

Key words： Internet of things， intelligent distribution network， system application

隨著信息技術的蓬勃發展，冠以信息技術之名的 ICT 行業悄然崛起，為整個社會帶來了巨大的經濟效益。同時，隨著信息技術在各個行業的廣泛應用，電力網絡逐漸向“物聯網”與“配電網”相結合的方向發展。其中，智能配電網可對電力網絡資源進行批量整合，使得電力網絡能夠惠及民生、企業，以及提升生產效率和電力資源的分配效率，達到節能減排的目標。以信息技術為基礎，將物聯網技術應用于智能配電網，可以推動互聯網經濟的快速發展。

1基于物聯網技術的智能配電網架構

作為通信網絡的重要組成部分，電力物聯網能夠改變巡視模式。目前，國內的電力物聯網研究逐漸成熟。但在如何對配電網的巡檢進行有效配置及提升巡檢智能化方面，相關研究相對匱乏。若要實現上述目標，就需要依托電網建設策略，讓電力物聯網技術覆蓋生產與消費的全過程，大力開發數據分析技術，同時根據用戶的需求來定制電力物聯網[1]。

電力物聯網的組織架構由四個層次組成，即感知層、網絡層、平臺層和應用層。

1.1感知層

感知層主要是對數據進行采集、監測與管理。為了更好地實現上述目標，需要利用 EPC 技術對數據進行收集。同時，利用 RFID 的高頻智能識別技術和智能傳感技術對采集對象進行智能識別，可以實現對數據的有效控制。在智能配電網的組織架構中，RFID 高頻智能識別感知技術在電網中應用廣泛。此外，為了能夠讓傳感器在使用過程中安全、可靠，其載體可采用光纖通信傳輸，也可以在設備前端增添無限傳感應用，以提升感知層的應用水平。

1.2傳輸層

在技術方面，提出了以感知層信息為基準的傳輸目標，通過向應用層或記錄層傳輸信息，可以實現對數據的傳輸及處理。因為傳輸層的主要功能是將感知層檢測、識別和控制的目標信息傳送到應用層，所以提升信息傳輸速度也尤為重要。除此之外，為了擴大數據傳輸范圍，目前傳輸層主要采用現代通信技術，以光纖、通信網、無線寬帶網組成傳輸網，利用信息技術提高信息傳輸的安全性和可靠性，保證信息及數據的快速、智能處理，更好地實現數據傳輸和設備接入。

1.3應用層

應用層可以將互聯網技術和智能配電網的設備終端結合在一起。從應用層的角度來看，信息技術與智能網絡是緊密相連的，它們能夠促進智能配電網的發展。但在電力物聯網智能化運行階段，要使電力系統實現智能通信、供電互補，必須為配電網的數據采集與監控系統（SCADA）提供技術支持，并對各類信息源的需求以及內部信息流進行分析，同時針對配電網設備的實際生產需要，選用相應的數據采集系統和軟件（如監控管理系統、數據采集系統、自動發電控制系統、電力系統應用軟件等），以有效分析、管理、使用數據信息，從而提高企業的經濟效益。

1.4平臺層

感知層和應用層擁有大量的數據信息，但并非所有數據信息都具有重要作用。因此，為了減少不必要的檢索內容，平臺層可以對數據信息進行分類及篩選，以生成特定的表格或圖像，再通過應用平臺傳輸給相關部門和大數據集，讓技術人員和用戶能夠訪問數據庫。

1.5邊緣計算方法在智能配電網中的應用

隨著電網設備不斷增多，智能電網獲得的數據越來越多，同時網絡前端數據也被分成了不同層次。相較于物聯網的云服務器，智能移動設備在計算空間、存儲空間等方面有很多限制，使得處理大量數據變得困難。因此，技術人員提出了一種新的計算方法，即在網絡前端進行計算，通過邊緣計算方法把云數據中心的業務和功能“匯聚”到一個網絡節點，從而降低網絡時延，提高服務質量。

邊緣計算方法具有諸多優勢，其中包括實時性、可靠性、安全性和可擴展性。

1.5.1實時性

可以在短時間內處理較多的前端數據，同時減少數據連接數額，以便在短時間內完成數據的傳輸與計算，但這也具有一定的防延時性。其優勢是可以減少工作量，幫助企業在不增加成本的情況下建立一個大型數據中心。

1.5.2可靠性

由于使用者和物聯網設備的距離相當近，因此當物聯網設備發生故障時，前端設備數據不會被傳送。由于數據具有獨立性，相關故障并不會對物聯網設備的工作造成任何影響，而且用戶可以在訪問數據庫的過程中接收服務信息。此外，與傳統中央架構相比，分散式節點可以降低失效風險，并且在節點遭到攻擊時不會對系統造成任何影響。

1.5.3安全性

隨著網絡技術的進步，網絡設備的數量也在逐年增加，因此網絡極易受到黑客的攻擊。雖然傳統云計算架構能夠提供針對外部風險的關鍵性防護技術，但是它只針對網絡單個層面進行集中防御，更容易造成部分區域受到系統斷電的影響。而邊緣計算系統具有強大的存儲能力和計算能力，能夠很好地解決上述問題。

1.5.4可擴展性

具備邊緣計算能力的數據中心能夠根據用戶的需要，提供數據采集技術和網絡結點，以便為用戶提供相關信息。同時，為了實現云數據的擴充與集成，必須提高數據中心的擴展能力和智能結合能力，以減少信息采集費用，提高數據分析和處理能力。

2物聯網技術在智能配電網中的應用

隨著大數據時代的到來，云計算系統的數據處理能力不斷提升，且基于物聯網的數據采集系統也越來越完善。為了更好地應用智能配電技術，需要對傳電網進行升級改造。同時，應建立發電和用電一體化交互平臺，促使電力系統朝著信息化及智能化方向發展。

2.1物聯網技術在智能用電系統中的應用

利用物聯網技術可以有效整合電力資源，提高電力企業的信息化管理水平，實現數據信息共享。同時，在物聯網技術的支持下，電力系統能夠提供全方位、全周期的信息共享服務，增強電網的管理、恢復和兼容能力，并與分布式電源實時交互、協同工作。

2.1.1智能電表

智能電表是用戶用電的關鍵，通過應用智能電表可以實現遠程記錄、自動抄表，并根據電價的變化自動結算費用。通過應用智能電表，用戶可以通過互聯網掌握用電信息，及時查詢用電費用，使用網上銀行支付，提高工作效率。此外，智能電表可以顯示階梯電價和用電高峰時段，以改變用戶的用電習慣，避開用電高峰時段，既能節省電費，又能減輕電網壓力[2]。

2.1.2智能斷路器

當線路發生故障時，智能斷路器（圖1）可實現小規模自動切斷電源的功能。技術人員通常在線路交界處盡量多地增設智能斷路器，一旦出現短路現象，其會立即切斷電源，使線路故障率降到最低。因此，在新安裝斷路器（包括用戶邊界斷路器）時，應盡量選用智能斷路器，并在必要時采用重合閘進行修復。此外，要定期對智能斷路器進行巡視，并記錄相應參數。在調度端，要建立智能數據采集平臺，并與自動調度系統進行對接。

2.2物聯網技術在智能配電檢測系統中的應用

智能配電檢測系統是智能配電網的重要組成部分，其安全性和可靠性直接影響使用者的安全。由于智能配電網所涉及的設備較多、分布網格較為分散，會存在一定的安全風險，若不能及時發現問題并進行技術調整，將會給檢測工作造成很大的影響。因此，為了提高配電設備的檢測質量，需要將 RFID 技術和 SEN 技術應用于智能配電檢測系統中，并采用統一的數據接口，完成數據的收集和綜合診斷。

2.2.1傳感器（ SEN）技術

在傳感器網絡的各個功能節點中，傳感器是實現自動化檢測與自動控制的重要工具。在多種傳感器節點的支持下，感知網組成了新型信息采集平臺，它可以對不同類型的探測目標進行實時監控，從而在特定情形下對相關探測目標進行探測和追蹤。在配電網的建設中，傳感器是其邁向智能化的重要組成部分。智能配電網擁有廣闊的發展前景，在生產安全管理、運行維護、信息采集、安全監控、計量和用戶交互等方面可以提高信息感知深度、廣度以及密度，以及提高電力系統的智能化水平，實現“信息流、業務流、電力流的高度融合”。圖2為傳感器技術路線圖。

2.2.2無線射頻識別（ RFID）技術

無線射頻識別技術是一種基于射頻通信技術的非接觸數據采集技術，它可以通過采集射頻信號對被測物體進行自動識別，并獲得相應數據。RFID 電子標簽具有體積小、容量大、壽命長、可多次重復利用等優點，在無須人為干預的情況下實現快速讀寫、非視覺識別、移動識別追蹤。因此，利用 RFID 技術可以降低成本、提高工作效率。

2.3智能配電網的監測和評估

智能配電網的監測和評估涉及諸多環節，只要其中一個環節出現錯誤，就會導致運行中心出現故障[3]。因此，在實際應用中，若要降智能低電網失效的風險，必須利用信息追蹤和采集技術處理系統故障。

智能配電網的監測工具主要包括：（1）磁性標簽—用于監測環形柜門或配電箱門的開啟和關閉情況;（2）溫濕度標簽—用于實時監測電網設備各部位的溫度、濕度;（3）液體標簽—用于監測電網設備的液體泄漏情況;（4）振動標簽—用于監測電網設備的人為損壞情況;（5）煙感標簽—用于監測電網設備的煙氣情況。

如果在此期間發現電網設備或系統出現故障，應及時采取應對措施，對數據進行記錄，以確保數據完整，并制定合理方案，降低數據泄露風險，從而保證智能配電網正常運行。

2.4全面協調運營

智能配電網的優點是規模龐大，需要利用大量的設備和數據。在傳統配電網中，這些數據基本不可能被相關設備所收集和處理，利用物聯網技術則可以極大地提高數據處理效率[4]。同時，利用物聯網技術還可以在不影響智能配電網正常運行的情況下實現信息穩定傳輸，提高智能配電網的工作效率，實現系統安全、穩定運行，減少運營支出，從而實現可持續發展。

3結語

為促進智能配電網的發展，技術人員需要利用物聯網技術對其組織架構進行全面優化，同時完善數據監測系統，從而不斷提高我國的電力服務水平。

參考文獻：

[1]劉金榜.基于物聯網技術的配電網智能監控系統探析[J].冶金管理，2019（21）：75+77.

[2]何奉祿，陳佳琦，李欽豪，等.智能電網中的物聯網技術應用與發展[J].電力系統保護與控制，2020，48（3）：58?69.

[3]龔帥華，車澤耀，王杰，等.物聯網在智能配電網系統架構中的應用[J].電子技術，2021，50（12）：256?257.

[4]陶順，陳鵬偉，肖湘寧，等.智能配電網不確定性建模與供電特征優化技術綜述[ J].電工技術學報，2017，32（10）：77?91.

作者簡介：

黃奇峰（1985—），本科，工程師，研究方向：配網運行檢修及供電可靠性管理。