基于物聯網的智能電網監控系統構建

儲祝君

（利爾達科技集團股份有限公司 浙江省杭州市 311121）

眾所周知，作為我國的支柱性產業，電力能源的供應對于城市化建設工作來說十分關鍵。尤其是近些年以來，城市人口數量日益增多，電力能源供應壓力增大，出現了電力能源緊缺的現象。一般而言，電力系統運行的穩定、安全與否和社會生產工作之間存在著密切的關聯性。以物聯網技術作為代表的新興技術誕生之后，對電力行業產生了很大的影響，開展基于物聯網技術下的智能電網監控系統的構建工作至關重要。對于智能電網而言，表現出明顯的數字化特征，其中運用到通信技術，借助對網絡終端布設眾多傳感節點的方式，實現了科學監測與反饋網絡運行情況的效果，所以，做好基于物聯網技術的智能電網監控系統構建工作不容忽視。鑒于此，系統思考和分析基于物聯網的智能電網監控系統構建措施顯得尤為必要，具有一定的研究意義與實踐價值。

1 物聯網技術有關概述

對于物聯網來說，其中的關鍵環節在于物和物、人和物間形成的一種信息途徑，表現出智能化、感知性以及互聯性等不同方面的特征。在這當中，感知性主要表現出利用物聯網技術進行信息采集方面的功能，借助二維碼、傳感器裝置、RFID 等不同的技術，完成相關數據信息的感知與收集任務。而互聯性則針對的為運用不同類型的通信網絡，保證相關數據信息傳遞的穩定性，達到實時共享數據信息的效果[1]。至于智能化，則指的是先進的智能化數據信息處理功能，運用不同類型的智能計算技術，完成科學分析與處理相關數據信息的任務，有利于后續的決策與管控工作的開展。

2 基于物聯網技術下智能電網監控系統的構建方案分析

2.1 智能電網功能具體的需求和構建框架體系的說明

從未來的發展角度來說，智能電網屬于未來發展趨勢，主要運用了先進的通信技術、信息化技術，采用數字、模擬信號的方式進行監測與搜集處理，以便實時掌握供應端、應用端中電能各自的提供情況。依靠智能電網，不僅提高了對光能和風能等不同類型新能源的利用率，而且借助智能電網中的通信管理平臺，可以帶給配電站、發電廠更多的幫助，發揮出眾多功能的作用。具體包含了下述幾個不同方面的功能：

（1）當碰到較輕影響的情況下，能夠發揮出自愈的作用；

（2）碰到突發事件的情況，會以自動的形式落實相應的保護方案，確保系統運行的安全性；

（3）達到對配電網中主要設備運行情況的實時監測的效果，提高系統運行的安全性；

（4）根據配電網具體運行的信息當作有效的根據，制定出科學、可行的決策方案，實現對電能分配的改進[2]。

為了滿足上述功能發揮的要求，應該科學利用物聯網技術。一般來說，常規的物聯網框架包含了感知層、網絡層以及應用層等各層網絡架構，參考智能電網相關功能的情況，構建其應用框架，依然采用三層結構體系，詳細的內容見圖1。

由圖1 可知，根據電能相應的流通途徑來看，電網涵蓋了輸電、變電、配電以及用電等相關應用功能模塊。在此過程當中，需要把物聯網技術依次運用到各個功能模塊當中，以便發揮出其應有的功效[3]。通過將物聯網的各層架構、智能電網功能的需求情況當作重要的參考因素，可以構建基于物聯網技術下的智能電網框架體系，在相應的感知層內設置有關無線傳感器與RFID 標簽等不同的裝置，實現對電網中物理環境數據信息的準確；對于網絡層來說，則能夠運用不同類型的網絡，把相關數據信息傳遞到相應的數據庫與服務器當中；進行應用層管理的過程當中，有關人員需要對相關數據信息加以科學分析和處理，并制定出合理的決策方案，以便確保電網運轉的穩定性。上述三層架構，感知層的實現難度是最大的，因為智能電網的物理環境異常復雜，運作的設備十分多，出現了很多信息采集的盲區位置，因此，應該安裝一些傳感器、RFID 標簽等設備到相應的電網區域內，拓展覆蓋的范圍。對于主要的位置來說，需要運用多層次傳感網絡完成對數據信息的采集和傳輸任務，達到實時監控的效果。除此之外，可以利用PLC 通信、人機界面等不同的功能模塊，完成有效監控網絡信息的任務[4]。

2.2 監控系統的信息分析

一般來說，輸電線路的構成部分十分復雜，覆蓋的范圍非常廣泛，由發電廠的高壓輸電線至相應配變電站之間的距離非常長，在中間位置包含了很多的導線與桿塔，而監控的對象則以相關設備，線路中處于各個位置的天氣情況為主，有利于面對突發情況的時候，能夠保證準備工作的充足[5]。針對輸電線路運作的信息而言，包含了溫度傳感器、振動傳感器以及位置傳感器等不同的采集裝置，精準掌握導線具體的溫度、懸垂以及桿塔傾斜等方面的狀況。在配電站、變電站中運行的設備應該設置溫度、濕度、振動以及電流傳感器等不同類型的感知裝置，及時掌握相關電力設備具體的運作與周邊環境等數據信息。與此同時，基于提供給巡查線路中識別相關電力設備工作更大便利的目的，在此線路上面的傳感網絡節點應該加載相應的RFID 標簽。在用電功能模塊方面，則結合各類用戶為其安設具有諸多功能的智能電表，對于一般家庭用電，可以裝設智能雙向電表；對于智能家居與大功耗的用戶，可以為其安裝PLC 電表網關，而智能電表可以借助相關傳感器網絡、PLC 通信功能模塊，最終把相關電表數據及時上傳到相應的應用平臺當中。

圖1：智能電網框架體系圖

圖2：智能電網監控系統構造圖

2.3 監控系統的架構體系說明

根據物聯網技術下智能電網的框架體系，科學構建智能電網監控系統，主要包含了下述幾個構成部分，詳情見圖2。

實際的內容需要參考智能電網監控系統相關設計規定。鑒于智能電網構造十分復雜，不過穩定性非常突出，所以，在通信系統實時性功能方面尚未形成很高的要求，只需運用那些經濟成本很低且節能的小型無線傳感器裝置便能夠實現。對于傳感網絡節點布設的密度情況來說，應該結合相關設備需求的情況加以設置，以便滿足相關監控系統精準性方面的規定[6]。一般而言，大規模無線傳感器網絡運行的過程中，因為各個傳感器裝置具體的監測區間與穩定性均十分有限，進行安設相關傳感器節點的過程中，可以讓相應傳感器節點具體的監測范圍形成交疊的效果，能夠提高網絡采集數據信息的精準性，全部傳感器節點把所采集的相關數據信息采用多跳傳輸模型的方式進行傳輸，借助分布型數據融合計算方式，可以規避出現信息冗余的現象，達到節能的效果。對于傳感器裝置數據信息來說，包含了數字量信息、模擬量信息兩種類型，依次形成基于PLC 的DI 接口、AI 接口，依靠PLC 把實施數據的科學計算處理，接著傳輸到相應的通信功能模塊當中，依靠此功能模塊，能夠把數據信息通過協議轉換處理之后，及時傳送至相應的智能電網監控系統數據庫當中。利用此系統，能夠對數據信息實施統一化歸類與處理，有關工作人員借助此平臺發送出具體的指令，并以一樣的形式逆向傳送到 PLC 功能模塊當中，借助PLC 功能模塊實現對有關設備通斷情況的科學管控，有利于實現整個網絡信息的實時監控[7]。

3 基于物聯網技術下智能電網監控系統的有效構建策略

3.1 加強智能電網監控系統應用層設置管理

實施基于物聯網技術下智能電網監控系統建立的過程當中，應該加強智能電網監控系統應用層設置管理。由于應用層屬于系統重要的基礎構成部分，關系到系統最終的運行效果，所以，應該予以重視，并科學利用物聯網技術。具體而言：

（1）加大針對電力設備運行情況的監測力度，科實對相關輸電線路運作情況的實時監控。如此，有利于實時掌握智能電網相關設施與線路運作的情況。

（2）開展智能電網建設工作的時候，應該把物聯網技術運用到電網雙向交互的服務工作中，達到增強用電信息采集與家庭能效高效管控的效果。依靠上述舉措，能夠充分發揮出智能電網良好的作用，體現出智能電網監控系統所具有的自動化與信息化優勢，從根本上確保智能電網監控系統運作的質量[8]。

3.2 構建并不斷健全智能電網監控管理體系

開展物聯網技術下智能電網監控體系建立的時候，需要構建并不斷健全智能電網監控管理體系。根據從前智能電網監控體系建設的狀況而言，智能電網監控管控體系依然沒有發揮出最大的作用，無法滿足生產的需要，究其原因在于智能電網監控體系并不健全。實際落實的時候，工作人員需要進行智能電網監控體系構建以前，需要明確具體的工作任務，在此過程當中，應該及時分析其中顯現出來的缺陷和不足，并加以有效改進和優化。除此之外，應該合理運用物聯網技術，與其緊密結合到一起，處于物聯網技術應用影響的范圍當中完成智能電網監控體系的建立任務，如此，能夠提升作智能電網監控系統運行的效率。所以，需要引起有關技術人員關注和重視[9]。

3.3 不斷改進和優化基于物聯網技術下的智能電網監控系統主要模式

進行基于物聯網技術下智能電網監控系統建立的過程中，應該不斷改進和優化基于物聯網技術下的智能電網監控系統主要模式，達到充分發揮出智能電網監控系統作用的目的。依靠此項舉措，完成實時連接互動網絡的構建任務，由此形成快速、雙向數據讀取的監控管理系統。有關技術人員需要合理運用物聯網技術，設計出具有開放、分層、可擴展性特征的系統網絡結構。除此之外，應該做好對物聯網技術運用質量情況的檢測工作，不斷加以改進與優化，提高智能電網監控系統運行的效率[10]。

4 結論

從此次論文的論述與分析當中，可以看出，系統分析與思考基于物聯網的智能電網監控系統構建措施顯得尤為必要，具有一定的研究意義和實施價值。本文通過闡述物聯網技術，分析了基于物聯網技術下智能電網監控系統的構建方案，提出了基于物聯網技術下智能電網監控系統的有效構建策略：加強智能電網監控系統應用層設置管理、構建并不斷健全智能電網監控管理體系、不斷改進和優化基于物聯網技術下的智能電網監控系統主要模式。希望此次研究與分析的內容和結果，可以得到有關智能電網監控系統構建工作人員的關注與重視，并且從中獲取到相應的借鑒和幫助，以便增強基于物聯網的智能電網監控系統構建工作的實際成效，進而推進基于物聯網下智能電網監控系統建設工作的不斷發展與進步。