摘 要： 隨著通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及計算機技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生是必然的，同時智能電網(wǎng)的發(fā)展是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的主要方向，引領(lǐng)以信息化、自動化、互動化為基本特征的新一代電力工業(yè)革命。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在智能電網(wǎng)中將顯著提高電力系統(tǒng)信息化水平、安全性與穩(wěn)定性，改善現(xiàn)有電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的利用效率，滿足節(jié)能環(huán)保的效果。介紹了物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的相關(guān)概念以及發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)；智能電網(wǎng)；應(yīng)用
最近幾年，“物聯(lián)網(wǎng)”這一名詞的提出推動了現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)是通過借助射頻識別技術(shù)、紅外感應(yīng)器、無線傳感器、激光掃描器以及定位技術(shù)等按照約定的協(xié)議，自動識別和感知獲取物品的標識信息，物品的自身屬性，并通過通信技術(shù)對物品的相關(guān)信息進行融合實現(xiàn)了所謂的物物相連的物聯(lián)網(wǎng)。智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要應(yīng)用之一，它把各種供電和用電設(shè)備連接一體，受到廣泛的關(guān)注，各國政府和相關(guān)機構(gòu)都在研究，是當今世界電力系統(tǒng)發(fā)展變革的方向標。物聯(lián)網(wǎng)作為智能電網(wǎng)實現(xiàn)的技術(shù)手段之一，可以為實現(xiàn)智能電網(wǎng)提供有力的通信技術(shù)支撐。
1 物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的概念
1.1 物聯(lián)網(wǎng)
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)及移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的概念正在被越來越多的人所接收。人們對它的認知還在不斷地補充和完善當中，實際上物聯(lián)網(wǎng)就是通過傳感器、無線射頻識別（RFID）、全球定位系統(tǒng)等實時采集需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，主要采集的信息有：聲、電、光、熱、力學、化學、位置等信息。物聯(lián)網(wǎng)中的“物”能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍是因為具有接收信息的接收器；具有數(shù)據(jù)傳送通路；可以發(fā)送接收數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)時遵循物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議；物體接入網(wǎng)絡(luò)時需要具有世界網(wǎng)絡(luò)中被識別的唯一編號。它主要是由應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層構(gòu)成。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.2 智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，是在高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)和先進數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過終端傳感器與客戶之間、電網(wǎng)公司與客戶間形成網(wǎng)絡(luò)互連，在電網(wǎng)整個系統(tǒng)中，智能電網(wǎng)實現(xiàn)用電的優(yōu)化，節(jié)能減排和整體高效運行[1]。電能傳輸不僅要考慮到安全性、傳輸損耗、新能源電力上網(wǎng)、維護成本、電能調(diào)度優(yōu)化、用戶管理和監(jiān)測，還需要考慮到能源供給和消費不均衡帶來的遠距離傳輸問題。傳統(tǒng)的高壓輸變電方式顯然不能完成如此復(fù)雜的電能傳輸任務(wù)，智能電網(wǎng)成為低碳經(jīng)濟的必然選擇。它通過信息化手段，使資源開發(fā)、轉(zhuǎn)換（發(fā)電）、輸電、配電、供電、售電及用電的電網(wǎng)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行智能交流，充分滿足用戶對電力的需求和優(yōu)化資源配置、確保電力供應(yīng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟性、滿足環(huán)保約束、保證電能質(zhì)量、適應(yīng)電力市場化發(fā)展等為目的，實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟、清潔、互動的電力供應(yīng)和增值服務(wù)。智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2 物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的發(fā)展
2.1 物聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展
中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)定義為當下幾乎所有技術(shù)與計算機、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，實現(xiàn)物體與物體之間，環(huán)境以及狀態(tài)信息實時共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行。物聯(lián)網(wǎng)在2011年的產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過2 600億元人民幣。構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)5個層級的支撐層、感知層、傳輸層、平臺層，以及應(yīng)用層分別占物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的2.7%、22.0%、33.1%、37.5%和4.7%。而物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層參與廠商眾多，成為產(chǎn)業(yè)中競爭最為激烈的領(lǐng)域。從具體的情況來看，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)融入到了紡織、冶金、機械、石化、制藥等工業(yè)制造領(lǐng)域。在工業(yè)流程監(jiān)控、生產(chǎn)鏈管理、物資供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、裝備維修、檢驗檢測、安全生產(chǎn)、用能管理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)著重推進了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展，建立了應(yīng)用協(xié)調(diào)機制，提高了工業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)了工業(yè)的集約化生產(chǎn)、企業(yè)的智能化管理和節(jié)能降耗。
2.2 智能電網(wǎng)在中國的發(fā)展
我國智能電網(wǎng)的研究起步較晚，智能電網(wǎng)的建立是一個巨大的歷史性工程。目前很多復(fù)雜的智能電網(wǎng)項目正在進行中，但缺口仍是巨大的。對于智能電網(wǎng)技術(shù)的提供者來說，所面臨的推動發(fā)展的挑戰(zhàn)是配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)升級、配電站自動化和電力運輸、智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和智能儀表，智能電網(wǎng)已成為現(xiàn)代電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的必由之路。智能電網(wǎng)是把計算機技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)和電力設(shè)備高度集成而形成的新型電網(wǎng)格局，它具有提高供電可靠性和安全性、提升能源利用率、對環(huán)境的污染小、電網(wǎng)本身的損耗減少等多個優(yōu)點。其智能性表現(xiàn)在：可觀測——量測、傳感技術(shù)；可控制——對觀測狀態(tài)進行控制；嵌入式自方處理技術(shù)；實時分析——從數(shù)據(jù)到信息的提升；自適應(yīng)；自愈。實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務(wù)流的高度一體化融合，是堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代化電網(wǎng)。國家電網(wǎng)公司的規(guī)劃是，到2015年基本建成具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網(wǎng)，形成以華北、華中、華東為受端，以西北、東北電網(wǎng)為送端的三大同步電網(wǎng)，使電網(wǎng)的資源配置能力、經(jīng)濟運行效率、安全水平、科技水平和智能化水平得到全面提升。
3 物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的融合
物聯(lián)網(wǎng)是一個集感知、通信、網(wǎng)絡(luò)、計算控制系統(tǒng)為一體的數(shù)物復(fù)合型系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展就是基礎(chǔ)架構(gòu)智能化的過程，需要從基礎(chǔ)架構(gòu)學的角度進行科學、系統(tǒng)研究。物聯(lián)網(wǎng)是否成功取決于行業(yè)應(yīng)用是否成功，智能電網(wǎng)是其中的典型代表。物聯(lián)網(wǎng)的感知和控制是通過通信、網(wǎng)絡(luò)和計算的環(huán)節(jié)集成在一起，有效的物聯(lián)網(wǎng)軟件中間件是其中的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)軟件中間件實現(xiàn)嵌入式計算實時性，數(shù)據(jù)中心的高效能和終端設(shè)備的移動性的完美結(jié)合[2]。智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)有著非常緊密聯(lián)系的結(jié)構(gòu)、特點，方法主要體現(xiàn)在：（1）在智能電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用中，促使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)更好的融合，現(xiàn)有的調(diào)度自動化，集成控制，用電信息采集系統(tǒng)，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的各種不同的形式；（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種重要的智能電網(wǎng)技術(shù)支持，為智能電網(wǎng)的發(fā)展提供強大動力，全面提升智能電網(wǎng)信息感知的程度，分析能力、電力系統(tǒng)的預(yù)警災(zāi)害處理能力等都得到有效提高，同時也提高了電網(wǎng)的安全運行水平，從電力的生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)的精細化管理，實現(xiàn)節(jié)能，高效、經(jīng)濟的目的；（3）智能電網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)的深度整合，可以帶動物聯(lián)網(wǎng)以及智能電網(wǎng)中相關(guān)檢測設(shè)備，傳感器，通信設(shè)備的發(fā)展，從而進一步促進物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)的融合[3]。物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用如圖3所示。
4.2 在智能用電服務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用
實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶之間的實時交互響應(yīng)，提升服務(wù)水平，增強電網(wǎng)綜合服務(wù)能力是智能電網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)的根本要求?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智能用電服務(wù)系統(tǒng)具有集中計量、作息時間用電分時段控制、超負荷控制、電熱負載限制、用電數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實時查詢等功能，可以滿足現(xiàn)代公寓式辦公/商住/教學的實際用電管理需求，提供了一整套安全、高效、先進的管理手段[5]。系統(tǒng)具有電量、負荷、禁用電器功率的設(shè)置和用戶管理、房間配置、儲值記錄、費用統(tǒng)計、安全用電參數(shù)遠程批控制、免費電量遠程批控制、遠程監(jiān)控、違規(guī)用電記錄管理功能。手機購電也是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的服務(wù)業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)的開展給用戶提供了很大的方便，提升了服務(wù)水平，實現(xiàn)用戶與電網(wǎng)的交互。
4.3 在電力設(shè)備狀態(tài)檢測中的應(yīng)用
隨著電網(wǎng)資產(chǎn)規(guī)模的擴大，設(shè)備數(shù)量的增加，技術(shù)水平的提高以及運行標準要求的日趨嚴格，對于電力設(shè)備的狀態(tài)檢測提出了更高的要求。然而傳統(tǒng)的電力設(shè)備狀態(tài)檢測是值班人員定期檢查各設(shè)備狀態(tài)，同時做設(shè)備的檢測試驗。這種方法對巡檢人員的要求較高，且有一定的危險性和誤判性，費事費力，效率低下，且事故率高。因此物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以使對電力設(shè)備的狀態(tài)檢測實現(xiàn)智能化。在智能電網(wǎng)中實現(xiàn)對電力設(shè)備的狀態(tài)檢測，實現(xiàn)可視化、信息互動化帶電檢測是在電力設(shè)備通電運行狀態(tài)下進行檢測的一種新技術(shù)[6]。利用基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)和微電子技術(shù)對運行中的設(shè)備進行實時監(jiān)測，獲取設(shè)備運行狀態(tài)的各種物理量數(shù)據(jù)，并對其進行分析處理，預(yù)測運行狀況，根據(jù)實時數(shù)據(jù)得出檢測報告。該技術(shù)作為基礎(chǔ)的帶電檢測相比傳統(tǒng)的打壓試驗有不可比擬的優(yōu)勢。帶電檢測所用到的超聲波檢測儀、局部放電檢測系統(tǒng)、紅外熱像儀都是國外非常先進的高科技產(chǎn)品[7]。帶電檢測在國外經(jīng)過多年的市場運作，技術(shù)成熟，設(shè)備運行穩(wěn)定，得到的數(shù)據(jù)詳實可靠。通過傳感器采集到的各種相關(guān)參數(shù)經(jīng)過處理后，再經(jīng)過無線傳感網(wǎng)絡(luò)上傳到管理監(jiān)控中心，可以實現(xiàn)對電力設(shè)備的實時在線檢測[8]。
本文主要通過介紹了物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的概念及其發(fā)展狀況，以及在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)作為智能電網(wǎng)末梢信息感知層和通信層的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。但是也會給電網(wǎng)帶來一定的安全問題。由于物聯(lián)網(wǎng)在很多場合都需要無線傳輸，這種暴露在公開場所之中的信號很容易被竊取，也更容易被干擾，這將直接影響到應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)體系的安全[9]。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將與智能電網(wǎng)有著更多的滲透與融合，會進一步提升未來電網(wǎng)的經(jīng)濟效益和社會效益。
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