物联网技术在智能电网中应用研究

唐明双

(长春工程学院，长春 130012)

物联网技术在智能电网中应用研究

唐明双

(长春工程学院，长春 130012)

介绍物联网、智能电网的基本概念，根据物联网目前的运行情况，初步分析智能电网的物联网网络模型。根据现实生活中物联网技术在智能电网中的使用情况，探讨物联网在智能配电巡检系统、智能电表以及电动汽车充电系统中的应用。

物联网；智能电网；应用；智能巡检；智能用电

近些年，物联网作为一种新兴产业，在政府、科研单位的推动下得到了快速发展，在很多领域得到了广泛应用，推动了国家经济的增长。近几年来，国家的用电需求在不断增加，如何促进能源结构优化、推动资源可持续发展，就成了电力工业面临的实际问题。

1 物联网与智能电网概念

1.1 物联网概念

物联网是指将物理与网络信息相结合，利用传感器技术、智能定位技术等互联网传输手段，获取和识别客观物体的一些信息，通过物体的信息特征，实现网络的智能化管理。

1.2 智能电网概念

智能电网是指以特高压电网为基础，以通信信息为平台，根据智能电网的自动化、信息化、互动化的特点，将其运用于电网系统中的发电、变电、输电和用电等部分，包含所有的电压级别，充分的将电力流、信息流、业务流结合在一起，实现经济高效、清洁环保、稳定可靠、全程过程开放透明的现代电网。

2 物联网技术在智能电网中的体系架构

目前，智能电网技术的发展仍受到通信技术的影响。智能电网利用物联网作为传输网络，将物联网在智能电网中分为三个部分，分别为感知层、传输层、应用层。如图1所示，通过物联网与智能电网的有机结合，达到智能电网智能输电、智能变电、智能配电、智能用电的目的。

图1 面向智能电网的物联网体系架构Fig.1 IOT architecture oriented to smart grid

2.1 面向智能电网的感知层

将物联网融入智能电网中，使其在智能电网的感知层中以控制子层和通信延伸子层的形式存在。控制子层是利用智能传感器、无线射频识别、芯片、智能采集设备、电子代码等方式，采集智能电网中重要环节的电量信号、非电量信号等信息。通信延伸子层是利用WI-FI无线保真技术、无线自组织网络、超宽带、近场通信等方式，将一些物理实体与网络层和应用层进行连接。物联网在智能电网中感知层的应用可以看作是对实际的“物”进行识别的技术手段。

2.2 面向智能电网的传输层

智能电网的传输层是以电力光纤网为主体，接收智能电网中感知层的信息，该层也可以叫作网络层，处于中间层的位置。通过在周围建立电力通信网，接收电力通信网传来的数据信息，保证数据的安全、及时、可靠。

无线传感器网络是目前电力通信网的新兴发展趋势，其设置灵活，可以与互联网无线或有线连接。无线传感器由大批量的小型传感器组合而成，可以称之为分布式传感网络。通过每个小型传感器的节点收集处理信息，并对其他信息加以管理。目前，一种新兴的技术已经应用于无线通信技术中，这种技术称之为ZigBee技术，该技术有着近距离、低成本、低功耗、高容量、高安全、短时延的特点，凭借这些优势，已在电力通信网中得到了广泛应用。在电力通信网的运行过程中，通过感知层中的智能传感器，对信息进行采集、融合，将融合后的信息进行传输，最终由无线收发器接收。相应的结构如图2所示。

图2 智能电网中无线传感器网络节点Fig.2 Smart grid wireless sensor network node

2.3 面向智能电网的应用层

物联网在智能电网中的应用层主要是利用GIS数据、结构数据、非结构数据以及实时数据等，为电力综合信息平台提供支撑，在此基础上，搭建各种电力应用平台。对于智能发电、智能输电以及智能用电等情况，有着不同的处理方案。例如：在智能输电的过程中，智能电网对导线状态、当时的天气情况以及杆塔的状态都要进行分析，确保能够及时把控输电设备的特殊风险情况，保障电力的安全运行。

3 物联网技术在智能电网中关键应用

近年来，物联网技术的应用，使智能电网得到了很大的提升，传统电网也在不断优化，已将用户、电网、电厂三者合理配合起来，电网的信息化水平得到了很大的提升，电网的自动化、互动化、信息化水平也在不断提高。

物联网技术在智能配电巡检系统中的应用。随着国家用电需求量的不断加大，配电的设备也在不断增多，且分布十分广泛。因此，配电设备的巡检工作难度较大，而物联网技术在智能配电巡检中的应用就起到了十分重要的作用。

智能配电主要由五个单元组成，分别为开关站、架空线路、配电室、分支箱和环网柜，每个单元都装有若干电子标签，这些电子标签通常都会选择只读式，并利用二进制的编码将配电的设备进行标识。而采集器可以接收到配电设备的设备履历、设备标识、设备台账和状态信息等，并将检查出的结果发送到服务器中，如图3所示。与传统的巡检系统相比，利用物联网技术建设的新型巡检系统能够更好地将变电设备进行更准确、精细的管理，能够有效避免漏检、漏巡等情况，很大程度上提高了电网巡检系统的工作质量和工作效率。

图3 智能配电巡检系统网络架构图Fig.3 Intelligent power distribution inspection system network architecture

4 结语

随着国家耗电量的不断加大，电网的规模也在不断增加，用户也对电力提出了更高的要求，电网正面临着新的挑战。物联网技术的加入，将电网的各部分功能进一步强化和提升，在很大程度上将电力资源有效利用起来，并对电网的监测和预警能力进行提升，从而确保电网的信息安全，推动电网实现可持续发展。

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[4] 王英武，刘肖骢.浅析物联网技术在智能电网发展中的应用研究[J].中国电力教育，2011，(03)：111-112，114.

ApplicationofInternetofthingstechnologyinsmartgrid

TANG Ming-shuang

(Changchun Institute of Technology, Changchun 130012, China)

This paper introduces the basic concepts of IOT and smart grid. According to the current operation of IOT, this paper analyzes the IOT network model of smart grid. According to the actual use of things in the smart grid technology, it explores the IOT in intelligent distribution system, smart meters and electric vehicle charging system.

Internet of Things; Smart grid; Application; Smart patrol; Smart angle power

F426.61

A

1674-8646(2017)24-0074-02

2017-10-24

唐明双(1964-)，男，本科，副教授。