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

李文靜

【摘 要】現(xiàn)如今，隨著我國科技的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)在電網(wǎng)公司建設(shè)應(yīng)用的越來越完善。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

引言

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與電力工業(yè)相互結(jié)合，將智能傳感器、移動互聯(lián)網(wǎng)、移動終端、射頻識別技術(shù)（RFID）等設(shè)備應(yīng)用于電網(wǎng)建設(shè)，不僅是國家戰(zhàn)略發(fā)展的需要，同時符合電力發(fā)展需求，有利于促進電網(wǎng)的智能化發(fā)展，實現(xiàn)電網(wǎng)的全面感知、電力的可靠傳輸與智能故障診斷。

1電力物聯(lián)網(wǎng)

對于建設(shè)智能電網(wǎng)來說，電力系統(tǒng)眾多設(shè)備監(jiān)測和管理的現(xiàn)代化、智能化需求，使物聯(lián)網(wǎng)的概念引入十分必要，即智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的融合。電力物聯(lián)網(wǎng)是一個實現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、人員及電力物聯(lián)網(wǎng)是一個實現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、人員及所在環(huán)境識別、感知、互聯(lián)與控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。對應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層3個功能層面，1）感知層。感知層包括感知控制子層和通信延伸子層。在智能電網(wǎng)應(yīng)用中，感知控制子層主要通過智能傳感器、智能采集設(shè)備等技術(shù)手段，實現(xiàn)對智能電網(wǎng)各應(yīng)用環(huán)節(jié)有關(guān)電量、機械狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)等信息的采集；通信延伸子層通過通信終端模塊，直接或組成延伸網(wǎng)絡(luò)后將物理實體聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要實現(xiàn)信息的傳遞、路由和控制，包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。在智能電網(wǎng)應(yīng)用中，鑒于對數(shù)據(jù)安全、傳輸可靠性及實時性的嚴格要求，物聯(lián)網(wǎng)的信息傳遞、匯聚與控制主要依托電力通信網(wǎng)實現(xiàn)，在不具備條件或某些特殊條件下也可借助公眾電信網(wǎng)。3）應(yīng)用層。應(yīng)用層包括應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件和各種應(yīng)用。應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施/中間件通過信息處理、計算等通用基礎(chǔ)服務(wù)實現(xiàn)可視化，并以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的高級應(yīng)用。

2電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)

2.1智能電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求分析

當前電網(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)。

2.2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)。

2.2電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)特點

本文提出面向智能電網(wǎng)建設(shè)的電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，能夠通過傳感器、RFID、GPS、GIS等技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)運維管理、物資管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)的識別與采集、傳輸、存儲，并結(jié)合了當前最為熱門的大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，進行采集數(shù)據(jù)的分析處理，實現(xiàn)電力環(huán)境、設(shè)備、動力等數(shù)據(jù)的智能分析，以及故障智能預(yù)警，通過可視化技術(shù)完成綜合展示，有利于提高電網(wǎng)智能化、物聯(lián)化水平。

2.3 基于電力物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能電網(wǎng)系統(tǒng)

當前我國電網(wǎng)智能化建設(shè)與國際領(lǐng)先水平相比還有一些欠缺，因此加快智能電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)刻不容緩。電力物聯(lián)網(wǎng)集成了智能傳感器、移動互聯(lián)網(wǎng)、移動終端、射頻識別技術(shù)等技術(shù)，將電力物聯(lián)網(wǎng)進行應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的全面感知，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用覆蓋了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度等全生命周期，能夠?qū)崿F(xiàn)輸電環(huán)節(jié)的線路監(jiān)控、視頻監(jiān)控；變電環(huán)節(jié)的設(shè)備巡檢、視頻監(jiān)控；配電環(huán)節(jié)的配網(wǎng)自動化、設(shè)備監(jiān)控；用電環(huán)節(jié)的遠程抄表、客戶關(guān)懷等功能。因此其主要功能應(yīng)該包括以下幾個方面：（1）能夠?qū)崟r監(jiān)控電網(wǎng)運行狀態(tài)，實現(xiàn)對電網(wǎng)覆蓋區(qū)域內(nèi)的個人用戶、企業(yè)公司的用電情況實時監(jiān)測；（2）能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)故障診斷與預(yù)測，通過智能傳感器等設(shè)備實時對電網(wǎng)運行狀況數(shù)據(jù)進行采集與分析，及時預(yù)測并發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)故障區(qū)段，并進行定位以便工作人員及時進行維護與修復(fù)；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)快速恢復(fù)供電，對于跳閘等一些簡單的異常狀態(tài)，能夠及時進行處理，實現(xiàn)遠程恢復(fù)供電，保證居民生活、生產(chǎn)的正常進行。

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。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）