物聯網技術在數字化變電站中的應用探討

魏云飛

【摘? 要】變電站站用電設備在維持變電站正常運作中起著至關重要的作用，物聯網技術為站用電設備的有序用電帶來新的機遇，顯著增強了站用電設備用電方式的智能化水平。因此，研究基于物聯網的變電站站用電優化策略對提高了變電站站用電的穩定性和經濟性具有重大的理論價值和戰略意義。

【關鍵詞】物聯網;站用電;應用探討

1引言

在進行智能電網建設的過程中，將物聯網技術予以充分應用，這樣可使得電網的智能化程度有大幅的提升。當然，在構建智能電網之時，所涉及到的技術種類是較多的，比方說感知技術、通信技術、控制技術、電力技術等，而要保證相關的技術能夠切實發揮作用，則要對其予以整合，形成協調性較高的技術體系。此外，還要切實做好通信網絡的建設工作，確保管理進一步細化，數據采集也要保證十分的準確。然而，目前智能電網建設尚在起步階段，如何從物聯網技術的角度審視智能電網的功能需求搭建智能電網的系統組成結構，尚待進一步深入研究探討，尤其智能配電站這個環節至關重要。

2數字化變電站物聯網構架

電網數字化變電站物聯網系統是以數字化變電站為物理構架，結合電網的運行方式、地區的旅游用電特點及新能源發電的特征，通過電力專網、互聯網和數字化變電站的信息系統實現電網、發電廠和用電場所的信息交互，構建基于數字化變電站的物聯網信息交互平臺。以站內通信系統為技術核心，通過自動控制技術、智能預警和可視化技術手段對站內變電設備、安全工器具、電源、消防等系統以及變電場所的天氣、周圍環境，進行實時監控和可視化遠程管理，并與調度系統、生產管理系統和用電信息平臺進行實時通信和信息共享，從而構建基于數字化變電站的物聯網系統平臺。數字化變電站物聯網平臺中任一網絡節點，均能根據各自的權限和業務需要獲得相應的數據和信息。

3物聯網下的站用電設備分析

3.1物聯網概述

物聯網技術是指通過傳感設備和通信網絡將人與物、物與物互聯，實現信息交互應用的網絡技術。物聯網主要由以下幾個部分構成：（1）感知層：覆蓋物聯網中各種設備，采集設備的相關數據資料和信息進行采集。（2）網絡層：包括各種通信網絡，對感知層采集的數據進行快速高效的傳輸。（3）應用層：各種功能的軟件系統的集合，將不同平臺采集數據進行分析處理，用于對物聯網設備的管理。

3.2基于物聯網下的站用電設備

基于物聯網感知層、網絡層、應用層的建設，各種站用電設備的狀態及相關參數轉為可提取、可調控的模擬量或者數字量，顯著增強站用電設備用電方式的智能化水平。站用電設備模擬化與數字化分析：一是對設備室空調的啟停狀態、溫度設置、環境溫度等數據的采集，實現空調啟停狀態轉換和設定溫度調控。二是對場地照明設備進行精細化定位管理，采集其啟停狀態、現場位置等數據，實現精細化片區劃分及控制。三是對熱水器啟停狀態和水溫數據進行采集，將熱水器啟停時間段轉變為可控。

4數字化變電站物聯網關鍵技術

（1）數字化變電站物聯網系統是以IEC61850為通信標準，通過數字化交換機技術將電力專網、互聯網和數字化變電站內的信息進行集成和交互，構建“電力流、信息流、業務流”的數字化變電站物聯網系統通信網絡平臺。“電力流”是在發、變、用電三端安裝先進的攝像探頭、信息采集傳感器等，實現電網多能源的互動功能;應用層主要實現決策、管理和互動功能，達到智能電網的“業務流”的目標;“信息流”是根據用電、供電和發電等業務的需求，構建信息、數據交互中心，實現數字化變電站網聯網系統內的人與物、人與人、物與物之間的信息交互。（2）數據采集與信息集成。在數字化變電站物聯網系統中分系統數量繁多、接入信息量較大、信息類別較多，既有實時數據又有非實時數據。如何將不同類型、不同系統的數據和信息進行篩選、分類和集成，是數字化變電站物聯網系統建設過程中的一個重大難題。針對當前數字化變電站中存在的通信問題，電網將建立數字化變電站物聯網應用平臺，按照IEC61850通信標準搭建數字化變電站物聯網系統框架，網絡層統一采用數字化交換機和光纖傳輸通道，將各獨立、分散系統按照統一的通信協議進行信息集成。

5物聯網技術在數字化變電站中的應用內容

（1）電力系統的可靠性要求。對特高壓交以及直流輸電網絡能夠起到很好的支撐作用，能夠使得現有資源的配置更為科學，裝機容量能夠得到節約。為清潔能源的應用奠定堅實的基礎，充分應用大容量儲能技術來確保清潔能源的經濟性、實效性得到提升。確保電網能夠實現智能化調度，切實做好在線智能分析以及智能預警等工作，使得交直流混合電網能夠真正達到自動控制的目標。保證電力配送的質量，能夠使得分布式能源系統所具有的接入能力得到切實提升。（2）多能源協調控制系統。調度系統作為數字化變電站物聯網的管理端，主要負責遠程監控數字化變電站的運行及協調控制各清潔能源電廠的發電。基于數字化變電站物聯網系統的信息分析和綜合計算，調度系統能夠根據電網潮流的實時變化合理調控清潔能源電廠。白天以光伏電站和風電新能源作為主要輸出，夜間則以水電為主要輸出。當風、光新能源出力不足時，則增加水電進行補償，充分利用和消納清潔能源發電。同時，調度系統還能根據數字化變電站物聯網系統提供的實時數據，自動分析上網電價和存儲電價的經濟性，有效指導分布式微網系統的運行，保證清潔能源和分布式能源的使用處于最優經濟狀態。（3）為廣大客戶提供更為優質的服務，確保電網和用戶的互動渠道更為通暢。將雙向供電技術予以充分利用，使得電網、電源以及用戶之間能夠實現互動營銷;提升職能管理的實效性，提高電能的質量，確保電量消費能夠切實做到節約;要進一步做好基礎設施的建設工作使得智能建筑、智能交通等方面的電力需要得到切實滿足。（4）智能用電管理系統。隨著人口的增多，對綠色出行、智能家居和節能用電的需求越來越大。同時大理電網作為云南的智能電網試點，適宜建立分布式光伏微網、充電站、智能賓館和智慧交通等多用戶互動平臺。平臺內的用戶通過用電管理系統APP就能夠獲取整個物聯網的運行數據、實時電價和電網系統的潮流信息，從而合理地制定用電計劃。另外，數字化變電站物聯網為智能化分布式微網的發展和應用提供了強有力的技術保障，微網用戶能夠根據自身需求進行上網發電和使用電網電量，從而增加了“源、網、用”的聯系與信息互動。各用戶只需通過APP、移動客戶端，就能參與電力市場化交易，從而提高了用戶與電網、電網與電源之間的管理水平。（5）從網絡安全的角度來說，要切實構建起與信息安全相關的管理體制，以此來保證智能電網的整個業務系統能夠一直保持穩定的運轉，尤其是要確保相關的業務數據不會受到任何因素的影響，數據安全不能出現任何問題。在進行智能電網建設之時，物聯網技術得到充分應用，可使得電力系統中的現有資源得到有機整合，電力流、信息流和業務流也能夠切實統合起來，這樣一來，廣大用戶在電力方面的實際需要就能夠得到切實的滿足。

6結束語

目前，電網已具備建立數字化變電站物聯網系統的基礎條件。根據合電網的發展需要，在核心數字化變電站中進行物聯網系統應用，提高變電站的運行能力和數字化管理水平，從而解決新能源消納和用電業務需求多樣性等技術難題，具有較高的研究價值和實踐應用前景。

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（作者單位：國網山東省電力公司淄博供電公司）