基于物聯網的智能電網信息化建設探究

吳茂生 許偉

摘要：目前，電力系統實現信息化過程會遇到許多如異構性、信息孤島以及多信息源等問題。而物聯網通過使用全球定位系統、傳感器及其自身的射頻識別進行覆蓋范圍的擴大，而且具有收集數據的功能，實現了全方位的跟蹤、定位、監控、管理。因此對基于物聯網的智能電網信息化建設研究具有重要的意義。

關鍵詞：物聯網;智能電網;信息化建設

1電力物聯網的概述

智能電網的建設是為了促進電力系統設備監管更加智能化，提升電網運行安全性。物聯網技術的應用能夠有效實現這一目的。電力網聯網是指在電力系統中借助于信息傳感設備或者分布式的識讀器等，通過數據庫、網絡技術等使人員和電氣設備間形成智能網絡。其實質是一個電氣設備、人員和環境相互識別、感知、聯系的網絡系統。電力物聯網也存在三個層面的功能，包括感知層面、網絡層面以及應用層面，具體如圖1所示。

1.1感知層

在智能電網的運用過程中，感知層主要通過智能傳感器、智能采集設備等先進技術來控制子層，同時，通信延伸子層可以直接或間接組成延伸網絡后將物理實體連接到網絡層和運用層，其過程需要通過通信終端模塊。

1.2網絡層

這一層是實現信息的傳遞及控制。基于智能電網對數據的安全和數據傳輸的及時可靠性有較高要求，物聯網會通過電力通信網實現信息的傳遞以及控制。

1.3應用層。

應用層主要由信息處理、應用集成、云計算、解析服務、網絡管理及Web服務等技術設施組建而成。這也是物聯網在智能電網體系中的一種高級運用的體現模式。

2電力物聯網的功能應用分析

2.1電力設備狀態監測與狀態檢修的一體化

設備狀態檢修的基礎是狀態監測和狀態評價，通過物聯網技術可對電力設備進行運行參數數據采集和全過程控制，電力設備運行狀態監測見表1所列。物聯網概念下的電力設備狀態監測充分考慮狀態信息橫向和縱向之間的關聯，通過電力設備的在線狀態信息、離線狀態信息和靜態資產信息，分析設備的異常運行情況，對異常部位、嚴重程度和發展趨勢做出判斷，識別故障的早期征兆，及時維護，實現全壽命周期管理，提高電網運行可靠性。

2.2信息預警及監視的共同實現

通常，外界環境因素會對電力設備產生很大的影響。因此，根據相關的氣象信息將可能影響到電力設備的風俗、風向、溫度、光輻射以及雨量等相關參數進行檢測。然后通過后端分析系統對氣象數據以及相關參數做出分析，對未來發展趨勢以數學模型的方式及其他相關技術進行預測。

2.3基于射頻識別技術和移動終端的資產管理

利用物聯網射頻識別技術對電力系統資產進行監測管理，對其基本信息錄入電子標簽，確保資產和標簽的對應。閱讀器利用電子標簽建成射頻通信鏈路，以便對資產進行監控;采集到的標簽信息可經無線通信網絡傳輸到數據平臺監控管理中心;監控管理中心與移動終端實現信息交互。資產信息存儲于無線射頻識別電子標簽的優勢在于：第一，可實現對檢修資產的實時同步管理，提高了資產調配的效率和目的性;第二，實現對資產全壽命周期的智能化動態實時跟蹤及集中監控管理，減少了人為干預;第三，為企業投資決策、資產合理調配提供參考數據，有效增大投資邊際效益和提高資產使用率。

2.4共享信息及用電服務智能化平臺

電力物聯網能夠實現用電信息收集、智能用電交互服務、能效的管理、家居智能化以及電動汽車的介入等，對信息孤島問題的解決有明顯的效果。對用電服務進行了擴展，增加了除常規服務之外更多智能化的服務。通過電網及用戶之間的雙向可視化的互動，為智能電網下的用戶提供更加多樣化以及個性化的服務。

3電力物聯網的關鍵技術

3.1智能電表

智能電表是實現用戶與供應商自動、實時溝通的基礎硬件，具有唯一的、可尋址的標識符和雙向通信功能。通過對用戶能源使用模式的預測，可以更好地進行規劃和調度，參數（統計）、非參數（神經網絡）或混合（模糊邏輯）的方法可以準確地預測短期負荷需求;價格彈性用來描述價格變化的靈敏度，基于實時用電信息的短期價格彈性模型，提供了客戶和供應商之間良好互動的基礎。

3.2智能管理和信息共享實現虛擬能量儲存

呈現間歇波動化的可再生能源在發電中的應用要求智能電網要具備一定的存儲能力。通過現在信息技術的運用，對能源需求進行實施協調和響應。建立有雙向潮流特征的虛擬能量存儲。利用智能管理及信息共享建立虛擬能量存儲，連接用戶及供應商，通過動態化的數據對虛擬能量存儲進行驅動。

3.3以Web為中心的可互操作的通信

智能電網的市場滲透需要具備標準化接口、可互操作的網絡協議以及簡單易用，Web服務的可訪問性體現出了其優勢。傳感器可以通過網關與服務器進行信息交互，也可以不通過網關直接與服務器進行信息交互。

3.4云計算

電力網聯網中會存在海量的信息數據，需要利用云技術對這些數據進行處理。利用列的數據管理方式對大型數據集進行高效的管理，并實現應用程序的實時化讀取。利用分布式榮譽存儲系統對數據進行存儲，使得數據更加安全可靠。

3.5信息安全

可以通過以下手段保證信息安全：第一，利用物聯網的感知能力保障電力設備的物理安全;第二，采用接入認證、訪問控制、傳輸信息完整性及機密性保護等安全機制加強網絡安全;第三，采用安全模塊保存關鍵業務數據、鑒別信息等實現數據的本地安全保護;第四，應用層面采取密碼機制按需實現消息源認證、數據完整性、新鮮性、機密性保護，同時加強系統的軟件容錯能力。

4結語

基于物聯網的智能電網信息化建設已成為我國電網發展的主要方向。但是，實際應用中仍存在一定的問題，如標準化體系缺失、信息集成有待實現等。因此，要求以智能電網自身特性需求為基礎，合理應用物聯網技術，以促進電力物聯網技術體系的形成。

參考文獻

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