面向智能电网建设的电力物联网架构研究

李文静

【摘 要】现如今，随着我国科技的快速发展，智能电网在电网公司建设应用的越来越完善。智能电网具有较强的灵活性、可接入性、可靠性与盈利性。随着信息化时代的来临，智能电网的建设已经上升到了国家战略层面。为加快电网智能化建设，实现电力流、信息流和业务流的融合，通过分析物联网技术在电力应用方面的国内外研究现状及其优势，提出了一种面向智能电网建设的电力物联网架构，将智能传感器、移动互联网、移动终端、射频识别技术等设备应用于电网建设，与物理电网进行高度集成，并进行了应用与实现，能够实现配电网络进行实时监控、快速定位故障区段、快速恢复供电功能等，电力物联网的架构应用有利于优化电力资源配置，提高服务质量，进一步满足用户电力需求，实现电力安全、可靠、经济化供应。

【关键词】智能电网建设；电力物联网；架构研究

引言

将物联网技术与电力工业相互结合，将智能传感器、移动互联网、移动终端、射频识别技术（RFID）等设备应用于电网建设，不仅是国家战略发展的需要，同时符合电力发展需求，有利于促进电网的智能化发展，实现电网的全面感知、电力的可靠传输与智能故障诊断。

1电力物联网

对于建设智能电网来说，电力系统众多设备监测和管理的现代化、智能化需求，使物联网的概念引入十分必要，即智能电网和物联网的融合。电力物联网是一个实现电网基础设施、人员及电力物联网是一个实现电网基础设施、人员及所在环境识别、感知、互联与控制的网络系统。对应物联网的感知层、网络层和应用层3个功能层面，1）感知层。感知层包括感知控制子层和通信延伸子层。在智能电网应用中，感知控制子层主要通过智能传感器、智能采集设备等技术手段，实现对智能电网各应用环节有关电量、机械状态、环境状态等信息的采集；通信延伸子层通过通信终端模块，直接或组成延伸网络后将物理实体联接到网络层和应用层。2）网络层。网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括接入网和核心网。在智能电网应用中，鉴于对数据安全、传输可靠性及实时性的严格要求，物联网的信息传递、汇聚与控制主要依托电力通信网实现，在不具备条件或某些特殊条件下也可借助公众电信网。3）应用层。应用层包括应用基础设施/中间件和各种应用。应用基础设施/中间件通过信息处理、计算等通用基础服务实现可视化，并以此为基础实现物联网在智能电网中的高级应用。

2电力物联网技术架构

2.1智能电网物联网应用需求分析

当前电网系统覆盖面积大、各种供电设备繁多分布较为分散，无法有效对供电设备故障实时分析与诊断，因此将智能电网与物联网技术结合在一起，形成一种面向智能电网管控的电力物联网体系，在智能电网建设基础上，利用现阶段良好的通信条件，使用各种类型的传感器，将电力系统中的设备相连，降低各环节人工参与程度，运用智能化的方式，提高电网安全系数。

2.2电力物联网结构组成

物联网技术在电力方面的应用，不仅是国家战略发展的需要，同时符合电力发展需要。为满足智能电网建设需求，通过分析物联网体系结构，提出一种面向智能电网建设的电力物联网技术架构，面向智能电网建设的电力物联网技术架构主要应用于智能电网的全面感知、电力的可靠传输与故障诊断分析等方面，其架构体系分层与传统物联网体系一致，主要包括感知层、传输层、数据层、应用层四个方面。其中感知层主要由具有低功耗、高度集成的各类传感器、RFID、全球卫星定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）、GIS等相关技术组成，用来进行监测区域内电网数据的全面感知以及自动识别；网络层主要将感知层采集的电网数据信息通过互联网、广电网、行业专网等网络设备以及光通讯、无线通讯等技术传送至电网远程管理系统，实现电网数据的实时状态监控；数据层主要将感知层采集的电网数据进行分析、处理，预测以及发现故障位置，便于电力维修人员处理修复故障，包括电网基本数据、电网故障数据、实时监测数据以及用户信息数据。

2.2电力物联网技术架构特点

本文提出面向智能电网建设的电力物联网技术架构，能够通过传感器、RFID、GPS、GIS等技术实现电网运维管理、物资管理、业务应用数据的识别与采集、传输、存储，并结合了当前最为热门的大数据、云计算等技术，进行采集数据的分析处理，实现电力环境、设备、动力等数据的智能分析，以及故障智能预警，通过可视化技术完成综合展示，有利于提高电网智能化、物联化水平。

2.3 基于电力物联网架构的智能电网系统

当前我国电网智能化建设与国际领先水平相比还有一些欠缺，因此加快智能电网系统建设刻不容缓。电力物联网集成了智能传感器、移动互联网、移动终端、射频识别技术等技术，将电力物联网进行应用能够实现电网数据的全面感知，物联网技术应用覆盖了发电、输电、变电、配电、用电、调度等全生命周期，能够实现输电环节的线路监控、视频监控；变电环节的设备巡检、视频监控；配电环节的配网自动化、设备监控；用电环节的远程抄表、客户关怀等功能。因此其主要功能应该包括以下几个方面：（1）能够实时监控电网运行状态，实现对电网覆盖区域内的个人用户、企业公司的用电情况实时监测；（2）能够实现电网故障诊断与预测，通过智能传感器等设备实时对电网运行状况数据进行采集与分析，及时预测并发现电网故障区段，并进行定位以便工作人员及时进行维护与修复；（3）能够实现快速恢复供电，对于跳闸等一些简单的异常状态，能够及时进行处理，实现远程恢复供电，保证居民生活、生产的正常进行。

结语

智能电网是电网公司建设的新趋势，具有较强的灵活性、可接入性、可靠性与盈利性，为加快智能电网建设，本文基于物联网技术提出了一种面向智能电网建设的电力物联网架构并进行了系统设计与实现，该架构由感知层、传输层、数据层、应用层四个方面组成，有效的实现了先进传感技术以及大数据、云计算等技术与智能电网建设的结合，能够实现电力数据的全面感知、智能分析处理，有利于优化电力资源配置，提高电网公司的服务质量，满足用户对供电安全性、可靠性、经济性的需求。

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（作者单位：国网太原供电公司）