物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

楊 萍

（國網(wǎng)四川省電力公司自貢供電公司貢井客戶服務(wù)分中心，四川 自貢 643000）

0 引 言

節(jié)能減排以及低碳經(jīng)濟的提出，使得我國在能源開發(fā)以及應(yīng)用的過程中都轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的理念，智能電網(wǎng)也應(yīng)運而生，成為電力系統(tǒng)重要的改革方向。隨著科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)開始逐漸應(yīng)用到各個行業(yè)中，包括電力系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)是指能夠?qū)⑽锲吠ㄟ^射頻識別的方式對信息進行傳感和與互聯(lián)網(wǎng)連接，進而對物品進行智能化管理。互聯(lián)網(wǎng)思維的誕生和發(fā)展，使得電力通信、信息系統(tǒng)等實現(xiàn)對電廠、電網(wǎng)、變電站、供電局以及供電所等全面的銜接和覆蓋，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)建立不同的傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各種通信網(wǎng)絡(luò)的互通，并對配網(wǎng)進行延伸，實現(xiàn)物體間的通信，對電力系統(tǒng)的管理具有重要的作用。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的組織架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)中包括用戶層、應(yīng)用控制層、接入層、承載網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用采集控制層等。其中，用戶層是為用戶提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的接口，如客戶端、智能手機、傳感器等；應(yīng)用控制層主要是由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器組成，主要用于對數(shù)據(jù)的處理、用戶層時間的適配等[1]；承載網(wǎng)絡(luò)是通信網(wǎng)絡(luò)，包括移動通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等，能夠進行物聯(lián)網(wǎng)接入，或者與應(yīng)用層進行信息通信。承載網(wǎng)絡(luò)中包括交叉網(wǎng)、端到端以及環(huán)型網(wǎng)等形式，在聯(lián)網(wǎng)的方式上包括有線聯(lián)網(wǎng)和無線聯(lián)網(wǎng)。其中，有線聯(lián)網(wǎng)包括互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)線、光纖等；無線連接方式包括WIMAX、McWill以及集群網(wǎng)等。采集控制層即末梢節(jié)點，是由各種接入網(wǎng)關(guān)以及基站節(jié)點共同組成，其中包括采集和控制模塊，由接入層向采集控制層發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)信息

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)具有4種關(guān)鍵性的技術(shù)，不同技術(shù)應(yīng)用的原理和作用的范圍都不同。例如，RFID射頻識別技術(shù)主要是對事物進行標識，可以識別目標對象的相關(guān)數(shù)據(jù)。這種技術(shù)工作中對環(huán)境沒有要求，可以在任何惡劣的環(huán)境和條件下進行工作[2]。RFID技術(shù)可以分為3個部分，分別為標識、芯片及耦合元件。其中，標識是一種電子編碼，且是唯一的編碼，可以將其附著在物體的識別對象上，通過讀寫器進行讀取和寫入，天線則是對標識與讀寫器間射頻信號的傳遞和連接。

傳感器網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)測技術(shù)是利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對信息進行采集、傳輸及處理的技術(shù)系統(tǒng)形式，具有成本低、功耗低以及體積小等特點，在組網(wǎng)以及鋪設(shè)過程中具有非常多的優(yōu)勢[3]。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的組成包括傳感單元、處理單元、通信單元以及電源，或者一些可以選擇的其他系統(tǒng)。傳感器的研究過程包括智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及傳感器網(wǎng)絡(luò)組織等方面的研究，也包括對傳感器網(wǎng)絡(luò)的控制、檢測及安全管理。

智能技術(shù)指的是通過智能系統(tǒng)在物體中的植入，使物體具有智能性的特點，通過對物體性能、指令等方面的解析，利用計算機進行處理。智能技術(shù)的研究中包括智能信號處理、人工智能、智能控制技術(shù)以及智能原理等內(nèi)容。

2 物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)通信中的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)急通信的應(yīng)用

應(yīng)急通信應(yīng)用具有不確定性，無法對事故地點、指揮中心等進行具體的確定，所以接入點具有非常強的隨機性。需要搶修人員到達現(xiàn)場后對現(xiàn)場情況進行檢查后，并通過視頻或者電話的方式對現(xiàn)場情況向調(diào)度中心回傳后才能確定。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，可以通過物聯(lián)網(wǎng)直接對電網(wǎng)的狀態(tài)以及各種設(shè)備的運行情況等進行自動監(jiān)測，并將這些數(shù)據(jù)直接向調(diào)度中心進行客觀、真實的反饋。如果出現(xiàn)應(yīng)急情況可以通過物聯(lián)網(wǎng)對事故現(xiàn)場進行準確的定位，并對現(xiàn)場的事故引發(fā)原因、各部位的故障問題等情況進行清晰的反應(yīng)，同時做好各種型號設(shè)備的調(diào)配和更換，提升應(yīng)急反應(yīng)速度[4]。通過無線通信技術(shù)、光纖技術(shù)等通信技術(shù)的結(jié)合，還可以進行視頻或者電話通信，為現(xiàn)場人員的搶修提供有效的依據(jù)和充分的準備，在接到調(diào)度中心或者指揮中心內(nèi)的應(yīng)急信息后，能夠及時對事故進行搶修和處理。

2.2 配網(wǎng)通信的應(yīng)用

配網(wǎng)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，特別是小于10 kV電壓等級的網(wǎng)絡(luò)，本身具有配電設(shè)備多、分布廣、支線多以及變動頻繁等特點，可以根據(jù)配網(wǎng)的自動化要求對配網(wǎng)通信進行分類，包括通信子站、區(qū)調(diào)分站以及配網(wǎng)主站（見圖1）。

圖1 配網(wǎng)通信層次

其中，通信子站層指的是配電網(wǎng)DTUFTU等終端與通信子站間的通信，變電站一般為110 kV和220 kV；配電主站層指的是配電主站與通信子站間的通信層次，可以根據(jù)數(shù)據(jù)承載的情況對數(shù)據(jù)網(wǎng)進行調(diào)度；區(qū)調(diào)分站層主要是分站以及配電主站的區(qū)調(diào)通信層，需要承載的數(shù)據(jù)量比較大。按照配網(wǎng)通信的情況分析，配電網(wǎng)通信的方式具有多樣性，包括光纖通信、無線公眾網(wǎng)通信、載波通信以及無線寬帶通信技術(shù)等。其中，無線公網(wǎng)以及載波通信的安全性不足，光纖專網(wǎng)現(xiàn)主要是對110 kV變電站的應(yīng)用。由于配電網(wǎng)需要進行頻繁的改動，所以施工的難度加大。針對這種情況可以利用McWillWimax等作為補充，但是WiMAX技術(shù)會由于路徑反射、天氣等方面的影響，在推廣的過程中難度比較大。

2.3 智能電網(wǎng)的應(yīng)用

智能電網(wǎng)的技術(shù)水平比較高，且安全、可靠、靈活。智能電網(wǎng)的建設(shè)中，不同等級電壓的電網(wǎng)能夠協(xié)調(diào)發(fā)展，同時還可以與通信技術(shù)、傳感測量技術(shù)、決策技術(shù)以及控制技術(shù)等進行融合，保證電網(wǎng)的安全、高效運行，使電能的應(yīng)用符合低碳社會的需要，圖2為智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。

智能電網(wǎng)建設(shè)中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用獲得更多的技術(shù)形式，包括測量技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、電網(wǎng)負荷節(jié)能控制、線路監(jiān)測以及事故準確跟蹤技術(shù)等。在電網(wǎng)地層的技術(shù)中包括電纜溝信息、配電房開關(guān)等，這些信息當前在通信方式的采集過程中還存在很多的不完善。通過物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，有利于將地層信息進行實時的采集，將事后管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑邦A(yù)防，提升電網(wǎng)管理的水平和效率[5]。

圖2 智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.4 變電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)ψ冸姯h(huán)節(jié)進行智能巡檢，提升事故的處理能力和反應(yīng)能力，感知高壓電器設(shè)備、加強設(shè)備的經(jīng)濟和智能化管理。同時，通過傳感技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)進行檢測，對變電站運行中的各項設(shè)備進行管理。可以通過傳感網(wǎng)測空數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)，建立相應(yīng)的輔助智能監(jiān)控系統(tǒng)，提升火災(zāi)報警、安全警衛(wèi)及采暖通風(fēng)等方面的作用，進行智能交流，實現(xiàn)智能管理。

2.5 用電環(huán)節(jié)的應(yīng)用

用電環(huán)節(jié)關(guān)系到所有的用戶群眾，通過物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)智能家居。家庭或者辦公中的各項用電設(shè)備都可以通過智能用電芯片的應(yīng)用、根據(jù)電器的特點進行優(yōu)化，如通過智能插座的安裝實現(xiàn)省電節(jié)能。例如，監(jiān)測到屋內(nèi)無人時，可以對照明設(shè)備進行自動關(guān)閉。同時，還可以對電價信息進行實時的監(jiān)測，使一些設(shè)備可以在低價狀態(tài)下進行運行，實現(xiàn)對電能的節(jié)約，同時也有利于節(jié)省用戶的電費。

3 結(jié) 論

物聯(lián)網(wǎng)的大力發(fā)展使得電力系統(tǒng)智能化發(fā)展中更加深了一個層次。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使電力系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)和相應(yīng)的設(shè)備都實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，工作人員不需要到現(xiàn)場即可以了解電力運行的情況或者故障，對電網(wǎng)的維護和檢修具有重要的作用。