物联网技术在电力系统中的应用分析

杨 萍

（国网四川省电力公司自贡供电公司贡井客户服务分中心，四川 自贡 643000）

0 引 言

节能减排以及低碳经济的提出，使得我国在能源开发以及应用的过程中都转变了传统的理念，智能电网也应运而生，成为电力系统重要的改革方向。随着科技的发展，物联网开始逐渐应用到各个行业中，包括电力系统。物联网是指能够将物品通过射频识别的方式对信息进行传感和与互联网连接，进而对物品进行智能化管理。互联网思维的诞生和发展，使得电力通信、信息系统等实现对电厂、电网、变电站、供电局以及供电所等全面的衔接和覆盖，根据不同的业务建立不同的传输网络，实现各种通信网络的互通，并对配网进行延伸，实现物体间的通信，对电力系统的管理具有重要的作用。

1 物联网技术分析

1.1 物联网技术的组织架构

物联网中包括用户层、应用控制层、接入层、承载网络以及应用采集控制层等。其中，用户层是为用户提供物联网应用的接口，如客户端、智能手机、传感器等；应用控制层主要是由数据库服务器和应用服务器组成，主要用于对数据的处理、用户层时间的适配等[1]；承载网络是通信网络，包括移动通信网络、互联网等，能够进行物联网接入，或者与应用层进行信息通信。承载网络中包括交叉网、端到端以及环型网等形式，在联网的方式上包括有线联网和无线联网。其中，有线联网包括互联网数据线、光纤等；无线连接方式包括WIMAX、McWill以及集群网等。采集控制层即末梢节点，是由各种接入网关以及基站节点共同组成，其中包括采集和控制模块，由接入层向采集控制层发送或者转发信息

1.2 物联网的关键技术

物联网具有4种关键性的技术，不同技术应用的原理和作用的范围都不同。例如，RFID射频识别技术主要是对事物进行标识，可以识别目标对象的相关数据。这种技术工作中对环境没有要求，可以在任何恶劣的环境和条件下进行工作[2]。RFID技术可以分为3个部分，分别为标识、芯片及耦合元件。其中，标识是一种电子编码，且是唯一的编码，可以将其附着在物体的识别对象上，通过读写器进行读取和写入，天线则是对标识与读写器间射频信号的传递和连接。

传感器网络与监测技术是利用无线传感器网络对信息进行采集、传输及处理的技术系统形式，具有成本低、功耗低以及体积小等特点，在组网以及铺设过程中具有非常多的优势[3]。传感器网络节点的组成包括传感单元、处理单元、通信单元以及电源，或者一些可以选择的其他系统。传感器的研究过程包括智能化、网络化以及传感器网络组织等方面的研究，也包括对传感器网络的控制、检测及安全管理。

智能技术指的是通过智能系统在物体中的植入，使物体具有智能性的特点，通过对物体性能、指令等方面的解析，利用计算机进行处理。智能技术的研究中包括智能信号处理、人工智能、智能控制技术以及智能原理等内容。

2 物联网在电力系统通信中的具体应用

2.1 应急通信的应用

应急通信应用具有不确定性，无法对事故地点、指挥中心等进行具体的确定，所以接入点具有非常强的随机性。需要抢修人员到达现场后对现场情况进行检查后，并通过视频或者电话的方式对现场情况向调度中心回传后才能确定。物联网的应用，可以通过物联网直接对电网的状态以及各种设备的运行情况等进行自动监测，并将这些数据直接向调度中心进行客观、真实的反馈。如果出现应急情况可以通过物联网对事故现场进行准确的定位，并对现场的事故引发原因、各部位的故障问题等情况进行清晰的反应，同时做好各种型号设备的调配和更换，提升应急反应速度[4]。通过无线通信技术、光纤技术等通信技术的结合，还可以进行视频或者电话通信，为现场人员的抢修提供有效的依据和充分的准备，在接到调度中心或者指挥中心内的应急信息后，能够及时对事故进行抢修和处理。

2.2 配网通信的应用

配网电网的结构比较复杂，特别是小于10 kV电压等级的网络，本身具有配电设备多、分布广、支线多以及变动频繁等特点，可以根据配网的自动化要求对配网通信进行分类，包括通信子站、区调分站以及配网主站（见图1）。

图1 配网通信层次

其中，通信子站层指的是配电网DTUFTU等终端与通信子站间的通信，变电站一般为110 kV和220 kV；配电主站层指的是配电主站与通信子站间的通信层次，可以根据数据承载的情况对数据网进行调度；区调分站层主要是分站以及配电主站的区调通信层，需要承载的数据量比较大。按照配网通信的情况分析，配电网通信的方式具有多样性，包括光纤通信、无线公众网通信、载波通信以及无线宽带通信技术等。其中，无线公网以及载波通信的安全性不足，光纤专网现主要是对110 kV变电站的应用。由于配电网需要进行频繁的改动，所以施工的难度加大。针对这种情况可以利用McWillWimax等作为补充，但是WiMAX技术会由于路径反射、天气等方面的影响，在推广的过程中难度比较大。

2.3 智能电网的应用

智能电网的技术水平比较高，且安全、可靠、灵活。智能电网的建设中，不同等级电压的电网能够协调发展，同时还可以与通信技术、传感测量技术、决策技术以及控制技术等进行融合，保证电网的安全、高效运行，使电能的应用符合低碳社会的需要，图2为智能网络架构图。

智能电网建设中，通过物联网技术的应用获得更多的技术形式，包括测量技术、控制技术、通信技术、电网负荷节能控制、线路监测以及事故准确跟踪技术等。在电网地层的技术中包括电缆沟信息、配电房开关等，这些信息当前在通信方式的采集过程中还存在很多的不完善。通过物联网的应用，有利于将地层信息进行实时的采集，将事后管理转变为事前预防，提升电网管理的水平和效率[5]。

图2 智能网络架构图

2.4 变电环节的应用

通过物联网技术的应用，能够对变电环节进行智能巡检，提升事故的处理能力和反应能力，感知高压电器设备、加强设备的经济和智能化管理。同时，通过传感技术对网络进行检测，对变电站运行中的各项设备进行管理。可以通过传感网测空数据平台的建设，建立相应的辅助智能监控系统，提升火灾报警、安全警卫及采暖通风等方面的作用，进行智能交流，实现智能管理。

2.5 用电环节的应用

用电环节关系到所有的用户群众，通过物联网的应用能够实现智能家居。家庭或者办公中的各项用电设备都可以通过智能用电芯片的应用、根据电器的特点进行优化，如通过智能插座的安装实现省电节能。例如，监测到屋内无人时，可以对照明设备进行自动关闭。同时，还可以对电价信息进行实时的监测，使一些设备可以在低价状态下进行运行，实现对电能的节约，同时也有利于节省用户的电费。

3 结 论

物联网的大力发展使得电力系统智能化发展中更加深了一个层次。通过物联网技术的应用，使电力系统中各个环节和相应的设备都实现与互联网的连接，工作人员不需要到现场即可以了解电力运行的情况或者故障，对电网的维护和检修具有重要的作用。