物聯網技術在電力系統中的應用

鐘輝強

摘要

分析了物聯網的基本體系結構，對信息識別、紅外感應、定位技術、物物互聯等關鍵技術進行了分析，闡述了物聯網技術在智能電網建設中的應用，對設備巡檢、狀態檢修以及狀態監測等領域應用情況進行了分析，指出了進一步發展方向。

【關鍵詞】物聯網技術 電力設備 狀態檢修在線監測

1 引言

隨著計算機與互聯網技術的快速發展，形成了新的變革技術——物聯網技術，其早期定義主要是通過定位系統、傳感器網絡以及射頻識別技術的相互融合，使得應用設備的特征信息能夠順利獲取，實現“物物相連”的互聯網絡，從而是物品信息實現是能和識別與管理。在后續的研究與應用中，廣義的物聯網技術則是通過基礎技術來實現設備的自主感知與信息識別，同時經過網絡互聯，形成相應的高級智能決策。

物聯網的體系結構一般可分為感知層、網絡層與應用層三個方面，感知層主要進行信息采集，網絡層通過移動網絡或互聯網進行信息可靠傳輸，應用層將信息進行協同、共享，實現最終的高級功能。自2009年開始，國家電網確定智能電網建設總體目標，與傳統電網相比，智能電網具備信息化、自動化與互動化主要特征。隨著相應傳感器網絡的布局，使得電網信息感知度得到前所未有的高度，通過結合物聯網技術的應用，能夠促使電網管理智能化進程得到加速，形成與社會發展相適應的低碳電網途徑。

2 物聯網的關鍵技術

作為互聯網技術的新興革命，物聯網所具有的關鍵技術主要有信息識別、紅外感應、全球定位以及M2M（Machine to machine）等關鍵支撐技術。

信息識別技術主要實現信息采集與傳輸的功能，是物聯網管理的基礎，主要通過無線電信號對特定目標進行非接觸式主動識別管理。紅外感應技術主要通過先進的紅外采集技術來對設備的溫度等特征進行采集與判斷，全球定位技術主要依托GPS系統提供的高精度地理位置、移動速度以及時間等信息，實現系統的高度集成與智能化管理。M2M技術實質上是設備與設備以及設備與人之間的信息交互，通過優化信息傳輸過程，來提升各種應用系統的穩定性與高效性。

3 電力系統物聯網技術應用

根據智能電網建設的需求，物聯網技術能夠較好地滿足電力設備之間、人與電力設備之間的信息交互要求，從而實現了物聯網技術與智能電網技術的充分融合與相互促進。因此對于物聯網技術在電力系統的應用研究，對于提升電力系統設備資源之間的利用率，增強系統中各類電氣設備運行可靠性，提高智能化水平具有重要的意義。

3.1 在智能電網建設中的應用

物聯網中感知層是實現“物物相聯、信息交互”的重要基礎，一般情況下可分解為感知控制層與通信延伸層兩個子方向，分別對應著智能信息識別控制、物理實體聯接等功能。就智能電網中應用而言，感知控制子層通過安裝的智能采集設備實現對電網信息的獲取，而通信延伸子層則通過光纖通信以及相應的無線傳感技術實現了電網運行信息以及各類電氣設備運行狀態的在線、動態監測，保證電網供電可靠、用戶用電智能化。

通過電網建設過程中敷設的電力光纖網絡、載波通信網以及其他無線網絡等技術，對感知層采集到的電網信息以及設備數據進行轉發傳輸，同時保證互聯數據安全以及傳輸過程的可靠，確保電網通信不受外部因素干擾。應用層則可分為電網基礎設施以及各種高級應用兩大內容，基礎設施為各種應用提供信息資源的調用接口，高級應用則通過智能計算技術設計到電網運行生產與日常管理中的眾多環節，基于物聯網技術的電力現場作業監管、基于射頻識別與標識編碼的電力資產全壽命周期管理、家居智能用電應用領域的實現，都對智能電網建設起到了較強的促進作用。

3.2 在設備狀態檢修中的應用

通過物聯網技術進行電網設備狀態檢修應用，能夠準確掌握設備工作狀態以及相應的運行壽命，為及時發現缺陷提供技術支撐。

同常規檢修相比，狀態檢修能夠構建變電站與線路的監控統一，使得各方面檢修工作更加智能化，通過大量傳感設備的加入，使設備信息獲取與存儲傳輸具備高可靠性與高便捷性，進一步夯實了狀態檢修基礎。在此基礎上，隨著物聯網技術的進一步成熟，電力設備檢修效率穩步提升，從而使得人力資源消耗降低，不僅能夠避免常規檢修時可能導致的故障遺漏等問題，還能有效保證檢修質量。

3.3 設備狀態監測應用

除狀態檢修之外，對于設備運行狀態的監控領域，物聯網技術得到了較為廣泛的應用，最為主要的是配電網在線監測應用。結合配電網自動化的建設與體系架構，通過以太網無源光網絡技術以及配電線路載波通信或無線局域網等不同技術來解決信息感知與采集，同時解決了配電網設備的遠程監測問題，包括操作人員身份識別、電子票證管理以及遠程互動等內容，可有效輔導狀態檢修以及標準化作業的安全開展。

3.4 在設備巡檢中的應用

對于物聯網技術在電網運行中的智能設備巡檢應用，具體的工作流程是通過電網內部數據庫系統與激光掃描技術對各類設備進行狀態識別，并結合RFID技術以及紅紫外監測技術對運行狀態設備進行檢測;其次利用GPS定位系統對掃描到的信息數據進行定位、定點、定項分析，找出設備運行存在問題，最終形成分析結果，并進行自動存儲與上送。

4 發展方向

隨著智能電網建設工作的進一步推進，物聯網技術除了在上述電網領域的應用之外，還可廣泛應用于生產與設備管理范疇。在感知層、網絡層與應用層大規模發展的前提下，對于智能電網的運行調度管理、智能電網擴展營銷、設備資產管理等領域也可進行物聯網技術應用。通過物聯網技術的融合，使得智能電網的互動化、自動化以及信息化特征得到了充分展現。

5 結論

物聯網技術依托射頻識別、定位系統、傳感器網絡等技術的融合，使得物物互聯、人物互聯得以實現，通過感知層、網絡層與應用層的構架模式，保證了電網設備運行狀態的信息采集、傳輸與智能分析應用，己成為智能電網建設與運行的重要組成部分，在設備狀態檢修、狀態監測、智能巡檢以及設備資產管理等領域均取得了較好的應用效果，隨著相關技術的進一步發展，物聯網對于智能電網的作用會日漸突出。

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