物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

摘要：我國(guó)為了快速創(chuàng)建低碳節(jié)約型、綠色發(fā)展型的社會(huì)，急需科學(xué)地規(guī)劃輸送及使用能源的系統(tǒng)。而電力系統(tǒng)是制造、輸送電力能源的主要承擔(dān)者，相應(yīng)地也迫切需要革新內(nèi)部的管理及技術(shù)應(yīng)用?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外均在電力系統(tǒng)中，大力發(fā)展智能電網(wǎng)。這種電網(wǎng)具有很多優(yōu)勢(shì)，如可靠性強(qiáng)、能源使用率高等，與國(guó)內(nèi)的國(guó)情及發(fā)展戰(zhàn)略非常吻合。而其中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則可以充分實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)通訊的自動(dòng)化、信息化，并將電力管理效率大幅提升。基于此，本文從電力系統(tǒng)角度，概述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)? 智能電網(wǎng)? 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)? 應(yīng)用

伴隨現(xiàn)代科技的快速進(jìn)步以及社會(huì)的不斷變遷，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被越來越廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中。在這樣的背景下，電力系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)得到了進(jìn)一步強(qiáng)化，可以通過智能化的電網(wǎng)管理和控制，實(shí)現(xiàn)更加高效的發(fā)展。鑒于目前的電網(wǎng)建設(shè)中，依然存在一定的缺陷，故此必須大力開發(fā)、應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以確保大力系統(tǒng)得以正常、高效地運(yùn)行。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

1.基本特點(diǎn)

從本質(zhì)上看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指借力于通信、射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)一種的現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以基于整合這兩種技術(shù)，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并達(dá)到共享信息、營(yíng)造更適合業(yè)內(nèi)發(fā)展及運(yùn)行環(huán)境的目的。而物聯(lián)網(wǎng)作為運(yùn)營(yíng)中的主要載體，能構(gòu)架一種連接模式，以有效結(jié)合現(xiàn)實(shí)世界語虛擬化網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以此來拉動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)。此外，作為新的產(chǎn)物之一，物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，安全問題十分突出。其中的傳感器為了長(zhǎng)期完整地維持網(wǎng)絡(luò)，傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能自愈，以避免環(huán)境、人為因素帶來影響。而RFID技術(shù)會(huì)事先在物品中置入電子標(biāo)簽以便實(shí)時(shí)監(jiān)控，但卻會(huì)引起個(gè)人隱私暴露問題。此外，一旦網(wǎng)絡(luò)被黑客攻擊，往往會(huì)引起更嚴(yán)酷的安全問題。所以，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣應(yīng)用的過程中，必須平衡好信息化與安全性能。

2.體系架構(gòu)

（1）應(yīng)用層

在應(yīng)用層中，能按各項(xiàng)業(yè)務(wù)需求，來分析、處理感知層中的數(shù)據(jù)信息，而主要的組成部分有應(yīng)用設(shè)備、中間件、基礎(chǔ)設(shè)施。其中的應(yīng)用方面關(guān)系到智能電網(wǎng)的整體生命周期管理、產(chǎn)品生產(chǎn)過程，在智能識(shí)別、模式運(yùn)算等的支持下，快速綜合分析、處理電網(wǎng)信息，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)展開智能化決策，以此來進(jìn)一步提升控制、電力服務(wù)水平，在加快電力業(yè)的發(fā)展方面意義深遠(yuǎn)。

（2）網(wǎng)絡(luò)層

通過網(wǎng)絡(luò)層，可以充分融合、擴(kuò)展不同的通信網(wǎng)絡(luò)，比如，無線傳感網(wǎng)、寬帶、公共通信等?；诖耍軅鬟f應(yīng)用層、感知層間的信息、控制路由器等，最終增大大量感知、傳輸信息的安全、可靠性。針對(duì)智能電網(wǎng)，基礎(chǔ)支持是電力通信網(wǎng)，補(bǔ)充部分為公共電信網(wǎng)，再匯聚、傳遞、控制信息。通過電力通信網(wǎng)，能夠形成一個(gè)更便捷的雙向通信平臺(tái)，提高電力物聯(lián)網(wǎng)的帶寬水平。

（3）感知層

一般感知層往往在若干感知對(duì)象的感知節(jié)點(diǎn)中分布，并且基于自組織模式，來創(chuàng)建感知網(wǎng)絡(luò)，以此來智能化地識(shí)別、協(xié)同感知、處理、自動(dòng)控制電網(wǎng)對(duì)象、作業(yè)環(huán)境等?；诂F(xiàn)代微機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器，借助智能采集、傳感器等，來智能識(shí)別、搜羅電網(wǎng)中的發(fā)輸變配用電、調(diào)度等階段中的狀態(tài)變化信息。

二、在電力系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效應(yīng)用

1.發(fā)電中的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)中，有大量引進(jìn)清潔能源，例如，風(fēng)能等。據(jù)我國(guó)能源局調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，2019上半年風(fēng)電一共新增并1601萬kW的網(wǎng)容量，到6月底，網(wǎng)容量累計(jì)升至1.54億kW。雖然這樣國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的棄風(fēng)限電問題還是很嚴(yán)重，單單2015年便有浪費(fèi)2000億kW·h電力，損失已經(jīng)超過百億。目前有50%的風(fēng)電廠還是未出現(xiàn)盈利現(xiàn)象。而通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能將傳感系統(tǒng)安裝在風(fēng)機(jī)設(shè)備中，并且在傳感測(cè)量、挖掘技術(shù)的支持下，分析天氣變化帶給風(fēng)機(jī)的影響，再基于此適當(dāng)調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行，以防止棄風(fēng)限電。而調(diào)度中心通過無線通信，還能掌控實(shí)時(shí)的風(fēng)力機(jī)出力水平，更好地掌控調(diào)度，以此來控制分布式的實(shí)際電源出力，大幅提升清潔能源的實(shí)際使用率。

2.輸配電中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，輸配電領(lǐng)域至關(guān)重要。在輸電領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用在設(shè)置、安裝傳感器的領(lǐng)域。在電力輸配電中，有關(guān)工作人員可在輸電電力線路中，設(shè)置一定的智能化傳感器，來實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)線路當(dāng)中的輸配電情況，并且及時(shí)地向監(jiān)管中心，反饋線路當(dāng)中的損耗、異常等消息。基于此，工作人員再按調(diào)度人員給出的優(yōu)化設(shè)計(jì)，來調(diào)整輸電系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的方案。此外，在電力系統(tǒng)當(dāng)中，也開始逐步興起無人機(jī)檢驗(yàn)、巡查等。其中有結(jié)合無人機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并利用無線通訊，引導(dǎo)工作人員更好地掌握輸配電中的實(shí)際情況。在5G時(shí)代下，有進(jìn)一步提高物聯(lián)網(wǎng)中的通訊質(zhì)量、速度等。而基于5G技術(shù)，無人機(jī)還可大幅提高圖片的拍攝、傳輸量及其質(zhì)量，靈巡檢更加可靠、有效。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，無人機(jī)在巡檢時(shí)，可不再受地理、環(huán)境等的不利影響，實(shí)行可靠性更高的巡檢，以此來增大國(guó)內(nèi)電力輸電能力。針對(duì)配電領(lǐng)域，有大量引進(jìn)全新的分布式電源，形成各種新的生活器具，如電動(dòng)智能汽車、家用智能電器等。這種電源接納能力很強(qiáng)，在電力系統(tǒng)中引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以跟蹤實(shí)時(shí)變化的負(fù)荷曲線，以此來掌握電力系統(tǒng)的作業(yè)情況。

3.變電中的應(yīng)用

在電力變電領(lǐng)域，通過智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能幫助變電站變換電壓、電流，形成智能化模式這樣在變電站，便能自動(dòng)采集信息、數(shù)據(jù)，把控電壓變換與測(cè)量，降低人力支出。長(zhǎng)時(shí)間地使用變電站，需要定時(shí)檢測(cè)、維修。通過智能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G模式，可按變電站當(dāng)天操作情況，實(shí)時(shí)更新結(jié)果。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果會(huì)被及時(shí)傳送到維修人員，以幫助他們進(jìn)行分析、并采取維修決策。通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與5G，能更高效率地檢測(cè)，令變電站更加安全地運(yùn)行。另外，在對(duì)地下電纜檢測(cè)時(shí)，會(huì)先通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與地下電纜聯(lián)系上，再檢測(cè)各個(gè)關(guān)聯(lián)電纜，并且及時(shí)向檢測(cè)部門輸送結(jié)果，再由其分析這些結(jié)果，且以絕緣情況、輸送數(shù)據(jù)分析最為重要，可影響到電纜的運(yùn)用。伴隨5G技術(shù)的發(fā)展，可通過物聯(lián)網(wǎng)與5G技術(shù)，檢測(cè)、預(yù)防變電站、城市地下電纜等問題，令變電站得以安全工作，促進(jìn)變電系統(tǒng)提升完整、安全度。

4.用電中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以融合無線開放頻率通信和既有電力通信，形成一種與智能電網(wǎng)相吻合的配電網(wǎng)，以此來統(tǒng)一解決通信方案。而靈活負(fù)荷則令A(yù)ND可以主動(dòng)地管理、控制，并且基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主動(dòng)涉足ADN運(yùn)行管理領(lǐng)域。例如，當(dāng)前興起的電壓節(jié)能技術(shù)，就是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。通過智能電表、計(jì)量新設(shè)施等，分析判斷用電設(shè)備，在安全可靠的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)販p少電壓進(jìn)而降低用電量，以此來響應(yīng)國(guó)內(nèi)節(jié)能減排方針。自進(jìn)入新世紀(jì)以來，世界范圍內(nèi)的電動(dòng)汽車量一直在持續(xù)增長(zhǎng)，通過AND來可靠有效地進(jìn)行管理也逐步發(fā)展成為研究熱點(diǎn)之一。例如，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠綜合考量EV的行駛運(yùn)行習(xí)慣、整體負(fù)荷特征等。從市場(chǎng)電價(jià)、整個(gè)ADN運(yùn)行出發(fā)，更好地管理EV系統(tǒng)充放電，建立起專門的運(yùn)營(yíng)新模式。

三、結(jié)語

綜上所述，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了人與物、物與物的便捷互聯(lián)。在電力系統(tǒng)，通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的三層構(gòu)架形式，得以更加高效地智能化采集、傳輸、分析電網(wǎng)運(yùn)行的信息數(shù)據(jù)、應(yīng)用情況。目前，在組建智能電網(wǎng)、檢修運(yùn)行設(shè)備、監(jiān)測(cè)作業(yè)狀態(tài)、設(shè)備巡檢及管理等方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的整體應(yīng)用效果均十分理想，極大地推動(dòng)了智能電網(wǎng)的健康發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介

吳振田（1980-），男，漢族，廣東揭陽人，本科，電力工程技術(shù)工程師，從事電力通信及自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)研究。