物聯網技術在智能電網中的應用研究

白雪杰，郭雷崗，姜麗鴿

（1.平高集團儲能科技有限公司，天津 300304；2.鄭州電力高等專科學校，河南 鄭州 450000；3.河南平高電氣股份有限公司，河南 平頂山 467000）

0 引 言

隨著計算機信息技術和網絡技術的快速進步，物聯網技術已廣泛應用于社會生產生活的方方面面，各行業也在不斷挖掘物聯網技術的內在潛力，有力推動我國產業改革和升級工作的發展。物聯網技術與各行業的結合已成為當今時代的重要發展潮流。近些年，隨著人們生活水平的不斷提升，人們對供電質量和總量的要求也在不斷提高，相關企業和主管部門正不斷加大力度完善能源供應體系和供電系統，供電系統可持續發展更是成為電力行業亟需解決的重要難題。物聯網技術與智能電網技術的有效融合，可充分展現物聯網技術在數據信息收集以及資源綜合利用層面的優勢。這些數據信息的采集和分析，可有效提高智能電網的運轉水平，滿足復雜多元化的供電需求，實現智能化供電的最佳效果。

1 物聯網技術概述

物聯網技術是一門復雜學科，其不單指某一項技術，而是不同技術的融合。物聯網技術將不同學科融為一體，如電子信息、生物科學、機械等。在傳統模式下，這些技術毫不相關，而物聯網技術卻可將這些技術的優勢綜合利用、完美結合，構成AI智能機器人等全新技術。因此，物聯網技術可實現人與物、物與物之間的有效交流，技術人員在對其進行開發和優化后，可適用于各類社會生產和生活場景，進一步改善人們的生活質量和生產效率。因此，物聯網技術的場景適應能力很強，對社會生產力的提升更是十分明顯，其市場前景十分廣闊。

現階段，因物聯網技術自身具有的高度兼容性與發展空間，尚未對其形成明確定義，人們只是籠統地把信息技術與其他產業技術結合后的產物叫做物聯網，而實際融合的技術資源以及對應的產業類別卻是千變萬化。通過物聯網技術可對相關設備和物體進行掃描，獲取與其相關的各類數據信息，進而讓信息技術與物體連接成為可能，輔以數據交換以及遠程操作等手段，可進一步提高人與物、物與物的交互效率。

2 物聯網技術與智能電網

近些年，電網智能化發展已成為整個供電系統管理工作的重要趨勢，產業工作者為提高整個供電系統管理智能化水平和安全系數，也在不斷嘗試更多的新興技術。物聯網技術可為智能電網建設的有效開展提供技術支持，而物聯網技術與智能電網的結合又被稱之為電力物聯網。電力物聯網借助信息傳感設備以及分布式識讀設備，可搭建人與電力機電設備實時溝通協作的網絡架構。電力物聯網強調對不同元素以及具體行為的感知和識別，并將這些行為聯系到一起，最終實現電力網絡智能化控制目標。電力物聯網功能主要體現在三個層面，分別為感知層面、網絡層面和應用層面。感知層面可完成感知控制和通信延伸等操作要求，并可對各類元素的信息進行收集。網絡層面承擔數據傳遞以及數據安全保障，在智能電網內部保障數據信息安全是一項工作難點，而電力物聯網會借助電力通信網絡完成數據信息的傳遞以及對各類機電設備的控制。應用層面主要涵蓋各類基礎設施、中間件以及各類應用服務等，通過這些資源可對感知過程采集到的數據進行分析與處理，滿足可視化需求，充分發揮物聯網技術在智能電網中的應用優勢。

3 物聯網技術應用的關鍵點

3.1 網絡通信技術應用

物聯網技術的核心要點在于不同元素之間的信息交流，因此信息資源的傳遞和溝通效率就成為評價物聯網技術應用水平的關鍵指標。與物聯網技術相關的網絡通信技術類型有很多，如交換技術、無線技術和網關技術等，這些技術的優化和發展也是提高物聯網技術場景適應能力的基礎。網絡通信技術中，M2M技術是一種機器對機器的信息技術，這種技術可在控制系統與機器設備之間創建一條科學的溝通渠道。因此，M2M技術的應用會進一步改善物聯網技術的應用水平。配合使用WiFi技術等近距離數據信息傳遞手段以及GPRS技術等遠距離數據傳輸技術，可進一步減少M2M技術的應用限制。現階段，M2M技術僅局限于機器與機器的溝通，這讓技術應用受到很大限制，技術人員應加大M2M技術在各類行業的滲透，加快發展短程信息無線交換技術，進而推動物聯網應用開發工作的升級和創新。

網絡通信技術可為物聯網創建一條穩定可靠的數據交換橋梁，而各類物聯網技術應用也同樣離不開信息通信系統的支持。因此，針對網絡通信技術進行優化，是保障物聯網技術可持續發展的重要前提，也使物聯網向社會生產生活更深層次融合成為可能。

3.2 傳感器技術

傳感器承擔數據信息收集工作，數據采集又是物聯網技術得以應用的前提。隨著科學技術的快速發展，傳感器技術工藝也在不斷進步，這就讓數據采集變得更為精準可靠。如果沒有傳感器的幫助，物聯網系統在數據收集環節就會出現問題，數據采集效率和準確性會受到很大影響，而數據采集效率太慢，也會給后續信息處理和分析帶來干擾。這種情況下，物聯網系統將無法發揮其本質效用，系統完整性會被破壞，各項控制和溝通命令更無法得到有效執行。

傳感器技術在與物聯網技術融合過程中，工作人員需要將感知收集信息功能作為系統研發的突破口，盡可能提高數據采集質量和效率，為后續處理和各項命令執行打好基礎。此外，系統研發過程也要注重傳感器自身的網絡信息化，由不同傳感器組成特定的數據采集體系。現如今，傳感器已被應用于社會生產生活的各個環節，發展前景廣闊，技術應用效果十分良好，傳感器自身也實現了技術層面的創新和升級。多元化和集成化的智能傳感器以及生物信息傳感器的廣泛應用，更凸顯了傳感器技術的綜合性和功能特征，傳感器技術的發展高度更是成為評價各項高新技術發展水平的重要標準。例如，我國某國際機場在搭建防入侵系統過程中，共布置3萬多個傳感器節點，實現地面和低空領域的全面覆蓋，這種超大范圍的傳感器網絡更是說明傳感器技術的應用已非常普遍。

4 智能電網中物聯網技術的應用價值

智能電網的設備狀態預測和調控、資產全壽命周期管理的信息決策、電力網絡與用戶之間的智能互動等行為均需要依靠物聯網技術完成，這些智能化控制和管理工作使物聯網技術與智能電網的聯系更為緊密。依照當前行業發展經驗，智能電網中物聯網技術的應用價值主要體現在以下幾個層面：

（1）可實時提供各發電機組和各類機電設備的運行狀態以及各項技術指標和參數，進而提高發電過程中的運行維護水平。

（2）可實時監控水力發電站壩體各部位壓力變化，以傳感器群的方式監控壩體變形現狀，進而為規避水庫調度風險提供數據支持。

（3）利用氣象傳感器可快速完成風力發電廠和光伏發電廠所在區域的各類氣象數據的收集，如風向、風速、溫度、濕度、氣壓、降水量、光照強度等，進而為新能源發電體系提供有效輔助，提高整體發電效率。

（4）輸電網絡監控過程中，借助傳感器可實時觀測變電站和輸電設備的微氣象環境、線路覆冰、導線溫度和弧垂幅度、輸電線路風偏、桿塔傾斜度、絕緣子表面污漬程度等信息，將這些信息與電網運行數據組合，可及時發現輸電網絡存在的隱患，最大限度提升電力能源網絡的可靠性和穩定性。

（5）工作人員可在輸電桿塔、輸電線路以及各類機電設備上設置多類別傳感器，完成目標識別以及侵害行為的具體分析和定位，提高對電力設備的全方位防護效能。

（6）物聯網系統配屬的傳感器可實時監測電力作業現場人員、設備以及環境等信息，實現設備與設備、設備與人員的智能互動，盡可能減少人為因素對電力網絡穩定性的破壞，消除安全隱患，提升作業質量。

（7）智能電網借助智能監控和實時反饋功能，可實時獲取不同用戶的用電需求，進而實現智能用電雙向交互服務，有效改善供電可靠性和用電效率，為節能減排工作的順利開展奠定技術基礎。

（8）傳感器可實時監測智能電網中各類機電設備的運行狀態、實時獲取設備狀態信息，維護人員借助這些信息可有效評估不同設備的可用時長，滿足周期成本最優控制決策需求，實現電廠資產全壽命周期管理，提高電網運行和管理水平。

物聯網技術與智能電網的深度融合，其作用范圍可覆蓋電廠、電網和用戶側。多端資源的高效配合和互動讓智能電網在信息化、自動化和互動化層面更具優勢，智能電網服務水平的進一步改進會極大程度改善人們的生活品質，生產生活過程更顯智能和節能。

5 物聯網技術在智能電網中的應用策略

5.1 確保物聯網技術的科學完備

將物聯網技術應用于智能電網建設時，對物聯網技術自身的完備性要求很高。以當前技術發展水平角度分析，電力物聯網技術的應用主要集中于控制能力和水平的提升，利用物聯網技術滿足智能電網的調控需求。對于智能電網系統而言，物聯網技術的應用可進一步提高系統穩定性和可靠性，滿足多類別用戶的用電需求，適應多種供電場景，并及時應對供電網絡變化。現階段，我國智能電網建設工作可分為發電、輸電、配電等多個環節，這些環節的相互配合和協調是智能電網不斷升級的根本。因此，政府相關部門應不斷加強物聯網技術在電力行業的應用推廣宣傳工作，提高對產業的整體調控和監督，加大研發資金投入，設立專項資金項目，使先進技術和設備得到有效利用，提高智能電網對社會生產生活的保障效用。物聯網技術在智能電網建設中的推廣和應用，是完善我國供電事業體系的重要機制。因此，物聯網企業與供電企業之間應加強合作，快速推進物聯網技術在電力產業層面的系統研發和實施，發揮物聯網技術的產業力量。

5.2 提高生產管理工作的實效性

智能電網電力設備的計劃、操控和調度須消耗大量的人力和物力。如果是常規電網服務系統，其信息資源和人力資源極為有限，電力網絡無法實現電能的科學高效調配。物聯網技術應用過程中，技術人員可從這一角度入手，針對不同環節大量部署傳感器和各類感知識別設備，幫助電網實現電力設備、控制系統和測量設備之間的信息集成和共享。在此模式下，維護保障人員的工作壓力將得到有效控制，智能電網控制效率也會全面提升，與供電相關的各個環節之間實現有效協調，供電過程更為安全可靠。物聯網技術促使智能電網的智能化和自動化特征全面展現，并使管理和控制工作更為精準有效，電力企業在制定各項決策時也能得到全面系統的信息支持，從而保障企業發展決策制定與企業發展實際完美契合。產業技術人員應對物聯網技術應用模式有清晰的了解和認知，精準把控不同環節的具體需求以及相關產品的發展特性，合理運用各類傳感器設備以及物聯網控制思維，提高生產管理工作的實效性，推動智能電網建設工作的可持續健康發展。

5.3 注重能源調度的科學性

物聯網技術可大幅提高數據信息采集和傳輸效率，并可在智能電網系統內部實現數據共享；智能電網下不同環節的工作人員可依照這些數據信息，及時調整供電網絡各項參數和設備運行負荷，依照不同用戶的用電需求，制定科學且合理的能源供應方案，保證智能電網對社會生產生活的服務能力，社會生產生活質量也會不斷提升，物聯網技術應用也將更加成熟。例如，智能電網管理人員可針對不同發電模式的工作特性安排供電計劃，在白天使用太陽能進行供電，在夜晚使用水電或火電進行補充；如果區域環境允許，可放大清潔能源供應占比，削減火電等高污染供電方式的供電比例。在物聯網技術的幫助下，可通過能源調度工作體系快速獲取電網實時狀況信息，快速收集不同用戶的供電需求，電網運行也將變得更為高效可靠。

5.4 不斷加大物聯網技術應用的宣傳力度

電力供應主管部門應充分認識到物聯網技術對智能電網發展的影響，積極采取各項有效宣傳策略，加強物聯網技術應用宣傳工作，讓供電企業真正認識物聯網技術為其管理和服務工作帶來的改變和提升。此外，政府電力機關可定期舉辦物聯網技術展覽會，宣傳各類系統設備以及物聯網技術對電網的影響，并廣泛開展試點工作，讓企業親身驗證物聯網技術的作用和效果，從而改變企業管理思維，提高其對物聯網技術的重視。主管部門可專門設立物聯網技術宣傳站點，以實際應用為例，讓電力企業從多個層面了解到物聯網技術對電力產業發展的推動效用，精準展現物聯網技術在不同環節的應用優勢，強化對整個物聯網技術體系的有效編輯，為產業工作者提供有效的知識學習途徑。

6 結 語

隨著我國社會生產生活水平的提升，人們對供電系統的要求更高。因此，電力企業應快速推進物聯網技術與智能電網的融合，多角度開展智能電網的科學管控，不斷改善電能的調配能力和電力能源的供應水平，讓智能電網變得更具智能化特征，確保能源轉運的安全可靠，全面推動電力產業的可持續健康發展。