面向智能電網建設的電力物聯網架構研究

李文靜

【摘 要】現如今，隨著我國科技的快速發展，智能電網在電網公司建設應用的越來越完善。智能電網具有較強的靈活性、可接入性、可靠性與盈利性。隨著信息化時代的來臨，智能電網的建設已經上升到了國家戰略層面。為加快電網智能化建設，實現電力流、信息流和業務流的融合，通過分析物聯網技術在電力應用方面的國內外研究現狀及其優勢，提出了一種面向智能電網建設的電力物聯網架構，將智能傳感器、移動互聯網、移動終端、射頻識別技術等設備應用于電網建設，與物理電網進行高度集成，并進行了應用與實現，能夠實現配電網絡進行實時監控、快速定位故障區段、快速恢復供電功能等，電力物聯網的架構應用有利于優化電力資源配置，提高服務質量，進一步滿足用戶電力需求，實現電力安全、可靠、經濟化供應。

【關鍵詞】智能電網建設；電力物聯網；架構研究

引言

將物聯網技術與電力工業相互結合，將智能傳感器、移動互聯網、移動終端、射頻識別技術（RFID）等設備應用于電網建設，不僅是國家戰略發展的需要，同時符合電力發展需求，有利于促進電網的智能化發展，實現電網的全面感知、電力的可靠傳輸與智能故障診斷。

1電力物聯網

對于建設智能電網來說，電力系統眾多設備監測和管理的現代化、智能化需求，使物聯網的概念引入十分必要，即智能電網和物聯網的融合。電力物聯網是一個實現電網基礎設施、人員及電力物聯網是一個實現電網基礎設施、人員及所在環境識別、感知、互聯與控制的網絡系統。對應物聯網的感知層、網絡層和應用層3個功能層面，1）感知層。感知層包括感知控制子層和通信延伸子層。在智能電網應用中，感知控制子層主要通過智能傳感器、智能采集設備等技術手段，實現對智能電網各應用環節有關電量、機械狀態、環境狀態等信息的采集；通信延伸子層通過通信終端模塊，直接或組成延伸網絡后將物理實體聯接到網絡層和應用層。2）網絡層。網絡層主要實現信息的傳遞、路由和控制，包括接入網和核心網。在智能電網應用中，鑒于對數據安全、傳輸可靠性及實時性的嚴格要求，物聯網的信息傳遞、匯聚與控制主要依托電力通信網實現，在不具備條件或某些特殊條件下也可借助公眾電信網。3）應用層。應用層包括應用基礎設施/中間件和各種應用。應用基礎設施/中間件通過信息處理、計算等通用基礎服務實現可視化，并以此為基礎實現物聯網在智能電網中的高級應用。

2電力物聯網技術架構

2.1智能電網物聯網應用需求分析

當前電網系統覆蓋面積大、各種供電設備繁多分布較為分散，無法有效對供電設備故障實時分析與診斷，因此將智能電網與物聯網技術結合在一起，形成一種面向智能電網管控的電力物聯網體系，在智能電網建設基礎上，利用現階段良好的通信條件，使用各種類型的傳感器，將電力系統中的設備相連，降低各環節人工參與程度，運用智能化的方式，提高電網安全系數。

2.2電力物聯網結構組成

物聯網技術在電力方面的應用，不僅是國家戰略發展的需要，同時符合電力發展需要。為滿足智能電網建設需求，通過分析物聯網體系結構，提出一種面向智能電網建設的電力物聯網技術架構，面向智能電網建設的電力物聯網技術架構主要應用于智能電網的全面感知、電力的可靠傳輸與故障診斷分析等方面，其架構體系分層與傳統物聯網體系一致，主要包括感知層、傳輸層、數據層、應用層四個方面。其中感知層主要由具有低功耗、高度集成的各類傳感器、RFID、全球衛星定位系統（GlobalPositioningSystem，GPS）、GIS等相關技術組成，用來進行監測區域內電網數據的全面感知以及自動識別；網絡層主要將感知層采集的電網數據信息通過互聯網、廣電網、行業專網等網絡設備以及光通訊、無線通訊等技術傳送至電網遠程管理系統，實現電網數據的實時狀態監控；數據層主要將感知層采集的電網數據進行分析、處理，預測以及發現故障位置，便于電力維修人員處理修復故障，包括電網基本數據、電網故障數據、實時監測數據以及用戶信息數據。

2.2電力物聯網技術架構特點

本文提出面向智能電網建設的電力物聯網技術架構，能夠通過傳感器、RFID、GPS、GIS等技術實現電網運維管理、物資管理、業務應用數據的識別與采集、傳輸、存儲，并結合了當前最為熱門的大數據、云計算等技術，進行采集數據的分析處理，實現電力環境、設備、動力等數據的智能分析，以及故障智能預警，通過可視化技術完成綜合展示，有利于提高電網智能化、物聯化水平。

2.3 基于電力物聯網架構的智能電網系統

當前我國電網智能化建設與國際領先水平相比還有一些欠缺，因此加快智能電網系統建設刻不容緩。電力物聯網集成了智能傳感器、移動互聯網、移動終端、射頻識別技術等技術，將電力物聯網進行應用能夠實現電網數據的全面感知，物聯網技術應用覆蓋了發電、輸電、變電、配電、用電、調度等全生命周期，能夠實現輸電環節的線路監控、視頻監控；變電環節的設備巡檢、視頻監控；配電環節的配網自動化、設備監控；用電環節的遠程抄表、客戶關懷等功能。因此其主要功能應該包括以下幾個方面：（1）能夠實時監控電網運行狀態，實現對電網覆蓋區域內的個人用戶、企業公司的用電情況實時監測；（2）能夠實現電網故障診斷與預測，通過智能傳感器等設備實時對電網運行狀況數據進行采集與分析，及時預測并發現電網故障區段，并進行定位以便工作人員及時進行維護與修復；（3）能夠實現快速恢復供電，對于跳閘等一些簡單的異常狀態，能夠及時進行處理，實現遠程恢復供電，保證居民生活、生產的正常進行。

結語

智能電網是電網公司建設的新趨勢，具有較強的靈活性、可接入性、可靠性與盈利性，為加快智能電網建設，本文基于物聯網技術提出了一種面向智能電網建設的電力物聯網架構并進行了系統設計與實現，該架構由感知層、傳輸層、數據層、應用層四個方面組成，有效的實現了先進傳感技術以及大數據、云計算等技術與智能電網建設的結合，能夠實現電力數據的全面感知、智能分析處理，有利于優化電力資源配置，提高電網公司的服務質量，滿足用戶對供電安全性、可靠性、經濟性的需求。

參考文獻：

[1]張東霞，姚良忠，馬文媛.中外智能電網發展戰略[J].中國電機工程學報，2017，33（31）：1-14.

[2]李勛，龔慶武，喬卉.物聯網在電力系統的應用展望[J].電力系統保護與控制，2010，38（22）：232-236.

[3]王振.智能電網與物聯網關鍵技術研究[D].濟南：山東大學2017.

[4]王春新，楊洪，王煥娟，等.物聯網技術在輸變電設備管理中的應用[J].電力系統通信，2017，32（05）：116-122.

[5]王選勇.基于物聯網的體系結構與相關技術研究[J].信息與電腦（理論版），2017（01）：147-149.

（作者單位：國網太原供電公司）