泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

蘇萬豪 劉磊 尚艷勤

摘要：目前，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這一背景下的不斷更新壯大，并以其優(yōu)勢特點被廣泛應(yīng)用到電網(wǎng)行業(yè)中。這兩者的有效結(jié)合讓實質(zhì)為多傳感器的電力系統(tǒng)升級轉(zhuǎn)化為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并在大數(shù)據(jù)背景和信息化發(fā)展的形勢下使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到進一步優(yōu)化與創(chuàng)新，因此電力系統(tǒng)在這一基礎(chǔ)上使其高效性、安全性、智能性得到一定程度提升。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用

引言

智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的有效融合，成為一種具有極高戰(zhàn)略意義的新型產(chǎn)業(yè)技術(shù)，在提升生活質(zhì)量的同時，還引起了世界各國的高度重視。其中物聯(lián)網(wǎng)作為智能電網(wǎng)末梢信息感知中不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用空間，它能有效整合電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和通信基礎(chǔ)設(shè)施資源，并改善電力系統(tǒng)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施利用效率，還可以提高電力系統(tǒng)信息化水平，為智能電網(wǎng)中的多個環(huán)節(jié)提供重要技術(shù)支持。

1關(guān)于核心技能

初期物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵與核心技能就是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和RFID，主要是有效管理各類商品以及貨物，在經(jīng)濟社會不斷發(fā)展的情況下對各類物質(zhì)有效管理與控制，做到以物換物。物聯(lián)網(wǎng)本身就具備智能性特點，可以通過對周邊環(huán)境有效感知實現(xiàn)動態(tài)自適應(yīng)現(xiàn)象。與此同時隨著材料技能的不斷進步從而拓展并延伸了物聯(lián)網(wǎng)自身的功能屬性，因此物聯(lián)網(wǎng)在未來的發(fā)展方向是對宏觀物體進行準(zhǔn)確操作，并有效精確抑制微觀生物體?，F(xiàn)階段只有利用網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)購形體有效運用難度進行限制，才能優(yōu)化未來全球物聯(lián)網(wǎng)運用過程和策略。總而言之物聯(lián)網(wǎng)本身具有對事物進行有效標(biāo)識的RFID技術(shù)、探測以及傳感器技能、抑制事物智能化思考技能、有效融合網(wǎng)絡(luò)技能以及納米微縮技能。智能抑制技能主要使物體具有一定程度的智能性，在物體中設(shè)置職能體系使其轉(zhuǎn)化為智能抑制系統(tǒng)，并有效運用智能抑制系統(tǒng)充分分析各類物體的具體狀況。智能抑制管理理論的來源是認(rèn)知運算，當(dāng)前的最新人工智能發(fā)展方向就是認(rèn)知運算。而以物換物的目標(biāo)在物聯(lián)網(wǎng)中的有效實現(xiàn)離不開對外界環(huán)境情況進行學(xué)習(xí)和感知，并且需要對自身行為習(xí)慣進行覺察與感知。

2智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)

我國學(xué)者對電力物聯(lián)網(wǎng)的研究一直都沒有脫離智能電網(wǎng)。2009年前后，國內(nèi)智能電網(wǎng)的研究如火如荼地開展，國家電網(wǎng)公司先后啟動了一系列試點工程，將智能電網(wǎng)的建設(shè)推向高潮。隨著世界各國對智能電網(wǎng)研究的不斷深入，研究者們開始認(rèn)識到，智能電網(wǎng)所要實現(xiàn)的是一個美妙而復(fù)雜的未來，這似乎與物聯(lián)網(wǎng)的終極構(gòu)想是一致的，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以為智能電網(wǎng)服務(wù)。在這樣的背景推動下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)走進了電力行業(yè)的視野，并緊密圍繞智能電網(wǎng)的藍圖發(fā)揮作用。我國學(xué)者對智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的研究，在不同時段有不同的主題，大致可以劃分為兩個時間段。第一個時間段是2013年以前，這是物聯(lián)網(wǎng)理念在電力行業(yè)興起至扎根的階段，在這一時期內(nèi)，大家都在認(rèn)同并形成一個觀點：電力物聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。第二個時間段是2014年至今，是物聯(lián)網(wǎng)概念在電力行業(yè)鋪開發(fā)展的階段，在這一時期，學(xué)者們不再集中論證將物聯(lián)網(wǎng)引入電力行業(yè)的重要意義，而是著重刻畫在不同的“智能”場景中，如何讓物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮重要作用。

3優(yōu)化措施分析研究

3.1電力物聯(lián)網(wǎng)傳感器研究

感知層是電力物聯(lián)網(wǎng)的第一層，通過傳感器實現(xiàn)信息的識別、采集和組織。電力系統(tǒng)復(fù)雜多樣，想要實現(xiàn)統(tǒng)一的信息交換和信息處理，就需要合理利用傳感器技術(shù)，并在這一基礎(chǔ)上研究統(tǒng)一的信息模型。根據(jù)研究的類別不同，現(xiàn)階段研究中，與電力物聯(lián)網(wǎng)緊密相關(guān)的傳感器主要有3種：首先，最為重要的是無線傳感器，無線傳感器是一個由天線和帶有電磁屏蔽的電路板組成，結(jié)構(gòu)小巧簡單，使用技術(shù)已十分成熟，在電力系統(tǒng)的應(yīng)用中，存在路由策略、統(tǒng)一信息模型、隱私保護、電磁兼容等問題;其次是氣敏傳感器，氣敏傳感器常出現(xiàn)在變壓器油色譜檢測中，是一種測量氣體屬性，并將氣體屬性轉(zhuǎn)化成電信號的裝置;最后是溫度傳感器，用以測量各種設(shè)備環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)。

3.2電力系統(tǒng)組網(wǎng)需求

電力傳感網(wǎng)絡(luò)場景復(fù)雜度高，設(shè)計難度大。為達到實時感知電網(wǎng)運行狀態(tài)的效果，需要對所有電力設(shè)備安裝大量傳感器，負(fù)責(zé)對運行信息的采集與傳輸。其中，傳感器節(jié)點收集的數(shù)據(jù)對象包括電壓、電流、溫度、壓力及濕度等。通過所收集到的數(shù)據(jù)來對電網(wǎng)整體運行狀態(tài)進行分析，掌握每個設(shè)備實際情況和環(huán)境狀態(tài)。為保證電力環(huán)境下可以滿足電網(wǎng)感知需求，傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)對象以及數(shù)據(jù)傳輸必須要達到如下3點要求。第一，多個無線通信中斷。為實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，必須要配置大量的傳感器節(jié)點，負(fù)責(zé)對用戶電氣設(shè)備運行數(shù)據(jù)進行采集。第二，大量傳輸數(shù)據(jù)。設(shè)置的所有傳感器節(jié)點能夠?qū)τ秒娫O(shè)備運行信息進行周期性發(fā)送，且因為傳感器基數(shù)大，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也比較大。第三，較高實時性。只有保證收集到的所有數(shù)據(jù)信息及時傳輸給電力控制中心，才能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運行態(tài)勢進行可靠分析，確保遇到問題后能及時對線路進行調(diào)控處理。

3.3應(yīng)用系統(tǒng)體系架構(gòu)

在實時感知輸變電系統(tǒng)運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同業(yè)務(wù)需求對感知層感知到的信息進行針對性地分析與處理，形成包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施、中間件以及各種應(yīng)用的體系架構(gòu)，并對物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用有效實現(xiàn)。電力傳感器網(wǎng)絡(luò)可以對智能電網(wǎng)全壽命周期中的所有環(huán)節(jié)產(chǎn)生的信息進行分析處理，為下一階段電網(wǎng)智能化決策、控制以及服務(wù)提供依據(jù)。

3.4關(guān)于平臺化設(shè)備管理

不同工況、工藝與設(shè)計之間存在的誤差通常會引發(fā)設(shè)備運行風(fēng)險，因為之前實時監(jiān)控數(shù)據(jù)并不完善，致使評估設(shè)備狀態(tài)較為落后，并且因為大量的人為因素，基本上不具備預(yù)見性。這就需要對設(shè)備運行監(jiān)管體系進行強化，熟練掌握設(shè)備的變化和健康情況，及時對設(shè)備進行預(yù)防性維護，確保設(shè)備處于最佳狀態(tài)，有利于對在降低運行風(fēng)險的基礎(chǔ)上對生產(chǎn)效率進行有效提高。首先需要具備科學(xué)系統(tǒng)的評價體系，該評價主要涵蓋了整體系統(tǒng)評價、實時分析指標(biāo)以及準(zhǔn)確評估健康情況等，在改造數(shù)字化和裝備信息化生產(chǎn)環(huán)節(jié)不斷加快生產(chǎn)力度，從而營造智能化、高效化以及兩化有效融合的發(fā)展趨勢;其次是智能點巡檢，點檢人員的任務(wù)是從特有設(shè)備中登錄巡檢系統(tǒng)后完成任務(wù)的，該工作也是在這一設(shè)備中的管理后臺上傳相應(yīng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全面后臺管理;在預(yù)測性檢修過程中需要對運行設(shè)備主要部位的狀態(tài)和存在的故障隱患進行監(jiān)測和診斷，在設(shè)備狀態(tài)基礎(chǔ)上對未來發(fā)展趨勢進行預(yù)測，從而根據(jù)預(yù)測內(nèi)容進行針對性的計劃和部署實施。預(yù)測性檢修計劃與點巡檢、設(shè)備運行情況和維修記錄、成本控制、人員培訓(xùn)、應(yīng)急搶修等環(huán)節(jié)密切相關(guān)。

結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身是有效結(jié)合定位、傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，充分協(xié)調(diào)人與物和物與物之間的關(guān)聯(lián)，有效運用感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層面體系結(jié)構(gòu)，在檢修設(shè)備、監(jiān)測運行狀態(tài)、智能化監(jiān)管以及管理資產(chǎn)設(shè)備等環(huán)節(jié)獲得理想成效，從而在技術(shù)經(jīng)濟不斷發(fā)展壯大的基礎(chǔ)上有效突出電力系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的意義和作用。

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