物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)監(jiān)測中的運用

李 蹊，李則戎，黎嘉樂

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000；2.南方電網(wǎng)深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概述

“物聯(lián)網(wǎng)”這一概念最早由美國比爾·蓋茨提出，后經(jīng)過技術(shù)的不斷發(fā)展，被人們所熟知。2005年，國際電聯(lián)組織機構(gòu)將物聯(lián)網(wǎng)基本概念確定下來，被認(rèn)為是地球上所有物體的超強互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不同，它是在后者基礎(chǔ)上的一種延伸，并能夠進(jìn)行自動識別、網(wǎng)絡(luò)通信、無線傳感、實時定位等，可將大量物體互聯(lián)互通，從而形成自身的網(wǎng)絡(luò)體系。從廣義上來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠幫助人們隨時隨地將任何物體進(jìn)行信息之間的交換，以便于自身的生活。從狹義上來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是利用各個物體之間的傳感器聯(lián)系在一起形成的一種局域性網(wǎng)絡(luò)。通常，物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)主要有三層，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，其中感知層包含了各種傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠識別不同物體，同時進(jìn)行重要信息的采集；網(wǎng)絡(luò)層包含了計算機、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，能夠及時傳輸和處理相關(guān)信息；應(yīng)用層是應(yīng)用者與物聯(lián)網(wǎng)之間的接口，可以實現(xiàn)信息的交流，最終進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)之間的聯(lián)系

物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)⑷f物互聯(lián)，同樣也能夠與智能電網(wǎng)連接，并利用各種傳感器感知智能電網(wǎng)的運行狀態(tài)，從而達(dá)到監(jiān)測的目標(biāo)。智能電網(wǎng)主要包括變電、輸電系統(tǒng)，管理人員可以在各個系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的傳感器，搜集變電、輸電系統(tǒng)信息，通過物聯(lián)網(wǎng)傳輸給管理人員。這樣能夠降低整個系統(tǒng)的運行風(fēng)險，同時還可以減少管理成本，為整個電網(wǎng)的發(fā)展提供有利幫助。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)之間存在較強的關(guān)聯(lián)性，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的存在能夠幫助管理人員實時掌握智能電網(wǎng)各種信息，智能電網(wǎng)也能夠拓展物聯(lián)網(wǎng)的運用環(huán)境，從而更好促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，為整個社會信息網(wǎng)絡(luò)的完善奠定良好基礎(chǔ)。在今后的應(yīng)用中，相關(guān)人員應(yīng)處理好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)之間的關(guān)系，以推動國家和社會的穩(wěn)定發(fā)展[2]。

3 智能電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)的構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)分析

實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)監(jiān)測中的應(yīng)用，就要完善智能電網(wǎng)監(jiān)測架構(gòu)。可積極采用近距離無線通信技術(shù)，將ZigBee、WiFi、藍(lán)牙、紅外通信、超寬帶無線通信等技術(shù)充分融合，不斷擴大物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)監(jiān)測中的運用范圍，提升監(jiān)測效率和監(jiān)測準(zhǔn)確性，更好為智能電網(wǎng)發(fā)展服務(wù)。在智能電網(wǎng)監(jiān)測架構(gòu)中，ZigBee囊括了路由器節(jié)點、監(jiān)測中心、協(xié)調(diào)器節(jié)點以及終端節(jié)點等，可以監(jiān)測到智能電網(wǎng)中輸電線路、輸電設(shè)備、變電設(shè)備的各種信息，如溫度、電流、電壓、張力等，幫助管理人員做好預(yù)案處理，降低故障發(fā)生率，確保智能電網(wǎng)的安全性。

3.2 智能電網(wǎng)實時監(jiān)測

智能電網(wǎng)包含的設(shè)備、系統(tǒng)較為龐大、復(fù)雜，管理過程中需要相關(guān)人員制定詳盡的方案，同時要掌握更多的有效信息，以確保整個智能電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，能夠節(jié)省電力企業(yè)人力、物力，在減少管理人員操作流程的同時提升運行效率，做到對智能電網(wǎng)的實時監(jiān)測。利用物聯(lián)網(wǎng)對智能電網(wǎng)進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測，就要基于智能電網(wǎng)在塔桿、輸電線路、變電設(shè)備等各個傳感器搜集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，做到數(shù)據(jù)信息的實時性、動態(tài)性、有效性處理，發(fā)現(xiàn)故障及時處理，找到智能電網(wǎng)運行存在的各種問題。管理人員應(yīng)建立一體化的智能監(jiān)測系統(tǒng)（見圖1），同時制定監(jiān)測參數(shù)、監(jiān)測性能指標(biāo)，增強監(jiān)測數(shù)據(jù)的通用性，確保各項數(shù)據(jù)能夠被各個部門捕獲并運用。該系統(tǒng)主要由IED、管理模塊、不同監(jiān)測設(shè)備、智能傳感器、EPC電子標(biāo)簽等構(gòu)成，可實現(xiàn)對電力設(shè)備的實時監(jiān)控，增強系統(tǒng)的監(jiān)控能力[3]。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施。該監(jiān)測系統(tǒng)主要包括主IED群、RFID模塊、GPS模塊、數(shù)據(jù)存儲器、傳感器等，滿足物聯(lián)網(wǎng)通信、實時數(shù)據(jù)管理、監(jiān)測診斷分析等功能需求。為進(jìn)一步提升基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能電網(wǎng)監(jiān)測成效，系統(tǒng)中還增加云模型開發(fā)、測試工具等基礎(chǔ)單元，系統(tǒng)可拓展性較高。

（2）數(shù)據(jù)存儲。當(dāng)傳感器、智能電表采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄茈娋W(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中后，由主IED對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。但受傳感器數(shù)量、智能電表數(shù)量、數(shù)據(jù)種類等的影響，傳輸?shù)街鱅ED的數(shù)據(jù)量非常龐大，往往需要通過數(shù)據(jù)存儲器將其保存在監(jiān)測系統(tǒng)中。該過程中盡量選取分布式存儲方式，且要保證數(shù)據(jù)存儲器與主IED間通信順暢，避免數(shù)據(jù)丟失或調(diào)取異常。

（3）智能診斷。主IED通過分析各項數(shù)據(jù)對線路、設(shè)備運行中的故障進(jìn)行初步診斷。再在該基礎(chǔ)上開展現(xiàn)場檢查，借助數(shù)據(jù)存儲器中的歷史數(shù)據(jù)、同一類型故障數(shù)據(jù)等形成針對性處理方案，減少不必要的資源浪費，真正實現(xiàn)實時監(jiān)測、快速定位、高效處理，從根本上改善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的運行成效。

圖1 一體化智能監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.3 功能單元優(yōu)化

（1）管理優(yōu)化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)管理時應(yīng)將重心放在技術(shù)管理和通信管理兩方面。技術(shù)管理時要注重物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，依照管理決策、信息服務(wù)、技術(shù)支撐、資源管控等情況，形成與之相適應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，使其與智能電網(wǎng)監(jiān)測需求全面融合，實現(xiàn)監(jiān)測效益的最大化。通信管理時要注重物聯(lián)網(wǎng)通信規(guī)約，依照智能電網(wǎng)監(jiān)測需求制定統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，保證各單元均能夠按照通信規(guī)約、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。例如，采用無線、光纖等形式快速獲取和傳輸各項數(shù)據(jù)，提升物聯(lián)網(wǎng)智能監(jiān)測效益，在監(jiān)測到異常信息后第一時間分析、處理并報警。

（2）顯示優(yōu)化。傳統(tǒng)電網(wǎng)監(jiān)測平臺中大多直接展示運行狀態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備性能數(shù)據(jù)等。受自身信息數(shù)據(jù)不足，顯示內(nèi)容過于復(fù)雜等因素的影響，在監(jiān)測過程中容易出現(xiàn)漏洞，從而導(dǎo)致電網(wǎng)監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確性大打折扣。利用全景信息技術(shù)，可以實現(xiàn)管理人員、管理部門之間信息的實時共享，將有限資源進(jìn)行整合，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之上構(gòu)建全景模型，對可能遇到的各種問題進(jìn)行模擬，幫助管理人員做好風(fēng)險預(yù)案。例如，借助全景模型展現(xiàn)電力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)情況、各部分運行狀態(tài)，然后結(jié)合該模型中的數(shù)據(jù)及異常信息及時調(diào)控和優(yōu)化，為智能電網(wǎng)的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

（3）風(fēng)險優(yōu)化。智能電網(wǎng)監(jiān)測時應(yīng)定期開展風(fēng)險評估，從風(fēng)險要素、監(jiān)測有效性等分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能監(jiān)測工作效果，最大限度降低可能出現(xiàn)的誤報、漏報等問題。必要時還可在功能系統(tǒng)中增加第三方監(jiān)測，將全景展示中的各項內(nèi)容與第三方監(jiān)測人員共享，通過專家評估、專業(yè)技術(shù)人員監(jiān)測等增強物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)運行的準(zhǔn)確性、有效性和可靠性[4-6]。

4 結(jié) 論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)存在較強的聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠為智能電網(wǎng)的安全運行保駕護(hù)航，可以實時監(jiān)測智能電網(wǎng)運行中存在的各種問題，一旦發(fā)現(xiàn)運行漏洞、故障能及時預(yù)警，從而降低智能電網(wǎng)風(fēng)險發(fā)生率，確保滿足國家、民眾的用電需求。新時期智能電網(wǎng)監(jiān)測工作開展時，相關(guān)人員需做好物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)改革和升級，提升監(jiān)測的實時性、有效性和可靠性；要構(gòu)建實時全景監(jiān)測體系，實現(xiàn)全壽命、全周期運行監(jiān)測，從而進(jìn)一步推動智能電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展。