面向智能電網(wǎng)建設(shè)的電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)研究

程鵬 左江濤

摘 要：智能電網(wǎng)具有較強的靈活性、可接入性、可靠性與盈利性。隨著信息化時代的來臨，智能電網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)上升到了國家戰(zhàn)略層面。為加快電網(wǎng)智能化建設(shè)，實現(xiàn)電力流、信息流和業(yè)務(wù)流的融合，通過分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力應(yīng)用方面的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其優(yōu)勢，提出了一種面向智能電網(wǎng)建設(shè)的電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，將智能傳感器、移動互聯(lián)網(wǎng)、移動終端、射頻識別技術(shù)等設(shè)備應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)，與物理電網(wǎng)進行高度集成，并進行了應(yīng)用與實現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)進行實時監(jiān)控、快速定位故障區(qū)段、快速恢復(fù)供電功能等，電力物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)應(yīng)用有利于優(yōu)化電力資源配置，提高服務(wù)質(zhì)量，進一步滿足用戶電力需求，實現(xiàn)電力安全、可靠、經(jīng)濟化供應(yīng)。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)建設(shè)；電力物聯(lián)網(wǎng)；架構(gòu)研究

1 電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是21世紀(jì)最具影響力的技術(shù)之一，顧明思議物聯(lián)網(wǎng)是指通過智能傳感設(shè)備對網(wǎng)絡(luò)部署區(qū)域進行狀態(tài)的監(jiān)測與控制，通過網(wǎng)絡(luò)層將監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器進行處理，最終實現(xiàn)整個監(jiān)控區(qū)域的物物相連。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全面感知、可靠傳遞、智能處理等特點使得其在智能運輸、智能建筑、工業(yè)自動化、環(huán)境保護等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，電力領(lǐng)域也不例外。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力方面的應(yīng)用取得了大量的成果，智能電表與物聯(lián)網(wǎng)的融合，使得用戶只身在外仍然能夠?qū)崟r查看家庭用電信息，以及用電設(shè)備狀態(tài)，實現(xiàn)設(shè)備的遠程操控；RFID標(biāo)簽技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)崟r確定輸電線路設(shè)備狀態(tài)以及故障位置信息，便于電力維修人員及時發(fā)現(xiàn)問題，并進行高效的處理。南方電網(wǎng)貴州公司也及時響應(yīng)了國家戰(zhàn)略的號召，根據(jù)貴州的地理氣候特點開展了大量的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)電力應(yīng)用方面的研究，并在供電設(shè)備防盜、電力服務(wù)管理、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測、覆冰監(jiān)測、桿塔傾角監(jiān)測等方面取得了豐富的成果。電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用符合了智能電網(wǎng)建設(shè)的趨勢，具有以下幾個特點：1）能夠有效降低電力損耗，節(jié)約能源；2）能夠?qū)崟r監(jiān)測電網(wǎng)設(shè)備運行狀態(tài)；3）有利于實現(xiàn)企業(yè)合理管理，提高工作人員效率，保障安全生產(chǎn)；4）能夠克服危險狀況的發(fā)生，合理利用與回收實驗測量設(shè)備；5）有利于推進高效辦公，實現(xiàn)辦公無紙化。但是為了進一步加快智能電網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)電力流、信息流和業(yè)務(wù)流的融合，進一步滿足用戶電力需求，優(yōu)化電力資源配置，提高服務(wù)質(zhì)量，需要一種面向智能電網(wǎng)建設(shè)的電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，從而將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物理電網(wǎng)進行高度集成，實現(xiàn)電力安全、可靠、經(jīng)濟化供應(yīng)。

2 物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的關(guān)系

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

目前物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被列為國家的五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，被列入了十一屆全國人大三次會議政府工作報告。在2005年國際電信聯(lián)盟發(fā)布的同名報告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍發(fā)生了改變，其覆蓋的范圍較之前有了更大的拓展，不再只是指基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)重新定位為了當(dāng)下幾乎所有技術(shù)與計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)物與物之間的環(huán)境以及狀態(tài)信息的實施共享和智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行。

2.2 智能電網(wǎng)的概念

中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認(rèn)為智能電網(wǎng)是由智能配電網(wǎng)、智能電能表、智能調(diào)度、智能用電樓宇、智能發(fā)電系統(tǒng)、智能城市用電網(wǎng)等。國家電網(wǎng)中國電力科學(xué)研究院認(rèn)為智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進的傳感測量技術(shù)、信息技術(shù)、通訊技術(shù)和控制技術(shù)、計算機技術(shù)與智能電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)，它能夠滿足用戶對電力的需求，優(yōu)化資源的配置，保證電能的質(zhì)量，適應(yīng)電力市場的發(fā)展。

3 電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)

3.1 智能電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求分析

當(dāng)前電網(wǎng)系統(tǒng)覆蓋面積大、各種供電設(shè)備繁多分布較為分散，無法有效對供電設(shè)備故障實時分析與診斷，因此將智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合在一起，形成一種面向智能電網(wǎng)管控的電力物聯(lián)網(wǎng)體系，在智能電網(wǎng)建設(shè)基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)階段良好的通信條件，使用各種類型的傳感器，將電力系統(tǒng)中的設(shè)備相連，降低各環(huán)節(jié)人工參與程度，運用智能化的方式，提高電網(wǎng)安全系數(shù)。

3.2 電力物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)組成

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力方面的應(yīng)用，不僅是國家戰(zhàn)略發(fā)展的需要，同時符合電力發(fā)展需要。為滿足智能電網(wǎng)建設(shè)需求，通過分析物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，提出一種面向智能電網(wǎng)建設(shè)的電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，面向智能電網(wǎng)建設(shè)的電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)主要應(yīng)用于智能電網(wǎng)的全面感知、電力的可靠傳輸與故障診斷分析等方面，其架構(gòu)體系分層與傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)體系一致，主要包括感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層四個方面。其中感知層主要由具有低功耗、高度集成的各類傳感器、RFID、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）、GIS等相關(guān)技術(shù)組成，用來進行監(jiān)測區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的全面感知以及自動識別；網(wǎng)絡(luò)層主要將感知層采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)信息通過互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及光通訊、無線通訊等技術(shù)傳送至電網(wǎng)遠程管理系統(tǒng)，實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時狀態(tài)監(jiān)控；數(shù)據(jù)層主要將感知層采集的電網(wǎng)數(shù)據(jù)進行分析、處理，預(yù)測以及發(fā)現(xiàn)故障位置，便于電力維修人員處理修復(fù)故障，包括電網(wǎng)基本數(shù)據(jù)、電網(wǎng)故障數(shù)據(jù)、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)以及用戶信息數(shù)據(jù)。應(yīng)用層集合了云技算、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)存儲、可視化等技術(shù)，為用戶或管理人員提供電網(wǎng)各階段信息，實現(xiàn)電力流、信息流和業(yè)務(wù)流集成與融合，進一步滿足用戶電力需求，提高服務(wù)質(zhì)量。

4 結(jié)語

智能電網(wǎng)是電網(wǎng)公司建設(shè)的新趨勢，具有較強的靈活性、可接入性、可靠性與盈利性，為加快智能電網(wǎng)建設(shè)，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提出了一種面向智能電網(wǎng)建設(shè)的電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)并進行了系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，該架構(gòu)由感知層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層四個方面組成，有效的實現(xiàn)了先進傳感技術(shù)以及大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)與智能電網(wǎng)建設(shè)的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)電力數(shù)據(jù)的全面感知、智能分析處理，有利于優(yōu)化電力資源配置，提高電網(wǎng)公司的服務(wù)質(zhì)量，滿足用戶對供電安全性、可靠性、經(jīng)濟性的需求。

參考文獻

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