物联网技术在电力系统中的应用分析

安琪 王立庆

我国的供能和用能模式的巨大改变是国家倡导和实行低碳经济的结果，而电力系统的改变是实现低碳经济的重要组成部分。电力系统的改变重点体现在其智能化建设部分，把最新的物联网技术应用在建设智能电网方面，可以大幅度提高电力企业的管理能力，使得电力系统能够更加安全和稳定地运行。鉴于此，本文先阐述了物联网技术在智能电网每个阶段的不同应用，以期为研究本课题的学者提供理论参考。

物联网;关键技术;智能电网

近年来，随着世界经济的发展，能源需求量持续增长，可持续发展成为社会普遍关注的焦点，电力工业也正力求实现转型发展。在此背景下，智能电网成为全球电力工业应对未来挑战的共同选择。与传统电网相比，智能电网进一步优化各级电网控制，通过集中与分散相结合的方式，实现对电网全景信息的获取，以坚强、可靠全面完整的物理电网和信息交互平台为基础，整合各种生产和运营信息，为运行和管理人员提供全面完整的决策参考。

从结构上分析，我国的智能电网主要是以特高压电网为主要支干，各级电网为分支的协调发展型电网。通过先进的通信和信息控制等技术来构建自动化、可互动和信息化的智能电网。此电网一定是自主创新、体现中国特色且在世界排在领先地位的。其最主要的特点就是实现信息共享、可互动和完全自动化。和它相吻合的物联网特点是全面感知、安全传递和快速处理。所以，物联网和智能电网在结构特点上具备一些共通点。

从实现方法来分析，智能电网的建成需要经过末端传感器在客户和电网公司之间、客户和客户之间实现随时互动的连接网络，以确保双向数据的及时和精确地读取，以此保证电网的效率得到提高。而建设物联网也需要庞大的传感终端网络来作为感应末梢，用安全且强大的通信网络来当作躯干，用控制和智能处理等技术当作信息化大脑。因此，物联网和智能电网在实现方法上也有很多的相似之处，可以相互参考和借鉴。

2.1全球定位技术

全球卫星定位系统（GPS）的组成是地面信号连接点、用户信号接收装置以及空间卫星三个部分，可以全天候把高精度的速度、时间以及位置信息传送给用户，GPS的实时功能在电力系统中的应用相对于定位功能来说更加广泛和实用。电力系统中的保护系统和监控系统对时间的精准度的要求非常高，甚至要求其达到精确同步的地步。比如调度自动化系统、监控系统、微机保护及安全自动装置系统、故障录波事故记录仪等。电网等电力系统的快速发展使其对于时间的精准度要求更高，力求分毫不差。

2.2红外感应技术

红外线对于温度敏感的物理性质称为红外感应。红外光是红外线的别称，其具有散射、折射、反射、吸收以及干射等功能。所有具有一定温度的物质都会通过辐射产生红外线，红外线感应器在测量物体时，可以不与物体进行接触，这就有效避免了摩擦和损坏的可能性，其具有响应迅速和极度灵敏的特性。

2.3识别技术

电力物联网的一项重要技术就是标识技术，让物体的可视化管理成为可能。现在比较多用的标识技术有射频标签和条形码。无线射频识别（RFID）是使用无线电信号来对扫描目标管理和识别，过程中不需要任何的接触，在物联网中的主要作用是“使能够”。RuBee技术是这几年国外研究出来的新型标识传感技术，其主要特点是体积小，耗能低，可以穿透水和金属等各种介质，形成可靠的传输，RFID标识技术在这种条件下无法得到很好的应用，RuBee技术正好弥补了这一点，同时，在高压、广域分布、强电磁干扰等各种严峻的工业生产环境下，RuBee技术都能够具备安全可靠的监测管理性能。

3.1发电阶段

物联网技术在发电阶段可以检测设备状态、监控风电场、实现生物智能发电和光伏发电、管理设备、巡视和巡检以及预测功率等。比如，使用RFID、无线通信技术、传感测量、数据挖掘等技术实现信息共享，时刻了解天气变化对于分布式电源出力的作用，随时预估分布式电源的功率变化以控制分布式电源的出力范围，这样可以根据系统需要来对系统实现智能调度，同时可以有效消除分布式电源给电网产生的扰动。

3.2输电阶段

输电阶段，线路的运行状态可以通过电网中的传感器进行实时检测，并将信息传输给调度系统，以方便其进行电能损耗情况的了解和统计。同时可以辅助调度人员运行相对应的系统，在信息传输安全可靠的基础上对网络的运行进行适当优化，可以有效降低传输网损，节约能源消耗，同时使得传输效率大大提高。

3.3变电阶段

在变电阶段，可以通过物联网的技术方法进行智能巡检，物联网具有自适应的快速反应和故障处理能力，对于高压电气设备的状态能够精确感知，同时对于设备能够提供可靠的智能管理方法。建立和完善传感网的监测网络，以方便全面系统地检测影响变电站运行的各种因素。在传感网测控数据平台上建立智能检测和辅助系统，将采暖通风、火灾报警、安全警卫、图像监视等各项功能模块加入系统中，以此实现变电站的智能化控制和管理，有效改善了传统模式的管理烦琐、不能智能交流和各自独立等缺点。

3.4配电阶段

在配电阶段实现智能化管理，应该具备及时反映故障和保证电力安全供应的功能，可以提供可视化的现场作业控制和管理，对设备进行智能管理，同时提供电力设施的防护和防盗预警，以及智能的设备和线路巡视等。配电网通信的特点决定了其不能使用单一的通信模式来实现通信，一般会使用载波通信、光纖通信、无线宽带以及无线公众网通信等技术来实现，这些技术不一定安全，且成本不低。而物联网可以实现配电主站和配电终端之间的通信，将配电网的全部部件和设备连接到物联网上，以此实现配网通信任务，也可以实现配网自动化的遥控、遥测和遥信等功能，现在使用的载波和GPRS等通信技术因为带宽原因而无法实现遥测和遥信的功能，同时，物联网使得配电终端数量多和变动频繁的问题也得到了很好的解决。

3.5用电阶段

用电阶段是针对于大众的阶段，物联网技术可以实现智能家居的功能，家具中很多用电设备，可以集成智能用电芯片，也可以安装智能用电插座，这样就可以按照电气的运行特性来进行优化，达到省电节能的目的。例如，智能检测发现室内没有人，可以自动将照明设备关闭;自动检测到电价的上下浮动，在电价较低时启动用电功能等。在计费和计量部分，使用物联网技术以后，计费表可以自行统计和处理电量，达到各种等级电能用户的电费自动划卡缴费的目的，有效避免了人工操作可能出现的误差，节约了人力;还可以统计和分析电量情况来确定是否存在窃电现象。

3.6电力资产管理阶段

物联网可以帮助电力系统实现分布式电源并网后的经济调度，同时降低互动操作对于调度的影响，可以将电力物资和设备等编码标准进行广泛推广，使之有一套完善的行业标准和国家标准，在有标准的条件下建立电网资产标签编码规范，使资产能够按照身份进行管理。通过识别技术、无线业务分组以及传感器网络等来完成电网资产管理的感知、标识和信息的传送功能，通过业务模块的实现来采集电网资产管理中的资产数据，把资产巡检和清查等工作全面联系起来，以此提高电网的资产管理和控制能力。

物联网现在还处于起步阶段，在技术和功能方面还有待提高，所以会有规划管理不当、产品不够成熟、成本颇高以及性能有待完善等各方面的缺点，但作为新兴的前沿技术，随着政府及各高校及企业科研人员的共同努力、资源的倾斜、政策的扶持，各类困难及缺点必将得到突破，新一代物联网技术将在各行各业大放异彩。

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