电力物联网对电网稳定性的作用

张莉萍

（长江职业学院 湖北省武汉市 430000）

现代人们经济收入相比以前得到大幅上涨，生活中家用电器不断增多，尤其智能化电器不断增多，另外工业生产的现代化、自动化水平也持续提升，这些都使得电力能源的消耗不断增长，这也为电力企业带来了新的压力和挑战。在此背景下，电力企业也不断进行电力系统与现代自动化、智能化技术的研究。电力需求的增加、电力市场需求的增长以及传输技术的进步，使得电力系统整体运行稳定性与运行效率也不断进步，再加上一些新能源发电系统在电网中的并入等等为发电技术与输变电技术也提出了更高的要求，对电网系统的稳定性也带来了一定的影响。通过电网的智能化和物联网技术的结合，利用现代物联网的特性对电网运行状态进行实时的监测，对其中易发故障的位置进行监测，对可能存在的故障隐患和影响电网稳定性的因素做出及时的预警，促使技术人员可以根据监测数据进行故障地点的准确定位并采取技术措施予以解决，提升电网的稳定性。

1 电力物联网技术相关概述

1.1 电力物联网概念

物联网是Auto-ID 实验室与1999年提出，物联网技术是连接物品之间联系，其实现了T2T（物与物）、H2T（物与人）、H2H（人与人），之间互通互联，其建立在高端RFID（射频识别技术）传感器技术、GPS（全球定位系统）等通信技术传输手段基础上获取相关物体信息，使信息能够实施传递共享，再通过智能化对周边环境中热、电、湿度、温度、声音、光纤、压力的搜集、整理、传递、处理、分析并服务于客户端的新一代技术，其是一种包含微处理器和嵌入式系统与通信技术在内先进技术。在实际应用中，物联网具有实时性、广域性、智能化、虚实交互性等优势。而电力物联网是借助物联网技术理念在城市电网、区域电网内进行自动监测和智能控制系统的连接与构建以及技术引用，针对网络每一节点都做到智能化监控和信息传递以及交互的电力管控网络技术。而要了解电力的智能化水平和物联网技术结合下的电力物联网概念，

1.2 电力物联网应用优势

从技术角度来讲，物联网是借助嵌入式方式实现物理对象与虚拟世界的连通，实现了虚拟世界与物理世界的交互，电网系统当中的应用能够实现智能化调控，并根据实时的状态与反应进行相关数据参数的采集与传输和处理分析，最大程度上提高电网的稳定性。从结构和功能上讲，微处理器数量巨大，能够满足庞大的节点终端服务器数量控制需求，并且物联网所拥有的智能化系统能够实现各个节点终端和服务器的智能化控制。对于物联网的实时性优势是借助嵌入式系统与物理对象的多点相连，将感知器所感知到的信参数发送到控制中心系统，实现对物理对象的控制和人物交互，对各个生产环节节点进行有效控制。例如，2019年初，国网天津电力积极进行电力物联网建设，成立了能源数据中心，并通过电量的数据化处理与物联网的应用，将居民用电情况利用物联网和移动终端用户登陆进行在线现实，尤其在某用户用电数据的分析显现，其用电最大负荷出现在7月份，用电量高达392kW，并显示其较之上一月份增加了80%的用电量。

图1：电力物联网结构示意图

电网的运行常常会受到设备因素或外部环境因素影响而引发故障，对电网系统稳定性带来一定的影响。传统的电网系统检测于状态监测需要利用人工来完成，所耗费的时间成本，人力成本较大。在这一背景下，电力物联网通过传感器电网系统当中的各个环节、各个节点进行实时的监测与监控，针对所存在的线路设备故障进行及时的检测、预警，在故障预警过程中还能够精确地进行故障位置的准确定位，节省了电网系统故障检测的时间成本和人力成本[1]。

1.3 电网物联网的构成

目前，电力企业的电网系统当中所应用的电力物联网主要分为三层，主要包括：电力物联网感知层、电力物联网网络层和电力物联网应用层。如图1所示。

电力物联网的感知层能够通过预先布置的大量传感器来进行信息数据、电网系统运行参数数据信息的搜集和获取，并传输到电网系统的节点微处理器，经过整理、筛选和分析后，将信息数据发送到控制中心系统，为技术人员提供电网系统的实时检测数据，并对可能存在故障的信息进行及时的预警和处理。主要监测对象为：电网系统当中发电系统的监测、变电站系统监测和输电线路检测。通过智能网关将这些监测的参数数据传输到系统传感器，并利用电力专用通信网络传输至智能专家系统，最终汇总在控制中心系统人机交互界面。

电力物联网的网络层主要是指物联网设备间的通信网络，功能是在感知层与应用层间传输物联网设备对电力系统的各类检测、感知、调用、信息传递以及控制等相关信息。

电力物联网的应用层是服务应用和控制系统，主要包括虚拟化技术、数据技术、云计算技术以及中间件技术。它的功能主要是对感知层的数据进行存储和分布式处理，同时筛选和挖掘以获得有价值信息作为决策依据，从而为展现智能化服务和可视化服务提供相应的技术支持。

1.4 电力物联网特征

电力物联网时较高的集成化的系统，其主要特征是以通信技术为基础采用现代传感设备和测量设备结合现代集成化控制系统增强电网系统的安全性、高效率性、安全环境可靠性、稳定性。

另外，电力物联网还具有明显的自愈性、激励性和安全性特征。在电力物联网于智能电网的融合基础上，能够提高电网系统的电能运输质量。包容多种发电和蓄电形式。能够最大程度上优化电网系统的设备运行质量、降低电网运行和维护成本。电力物联网能够有效提升对电网系统中的静态稳定、暂态稳定和动态稳定。通过实时的监控与数据参数的采集，对其运行状态以及稳定状态做出严格的监控与智能化控制，及时的消除影响稳定性的故障，提升电网整体稳定水平[2]。

2 电力物联网对电网系统稳定性的作用

2.1 电力物联网对发电系统稳定性的作用

对于电网系统来讲，电力能源的生产是依靠发电厂的电机组，其也是电网系统的核心。要想发挥电力物联网对电网系统稳定性的作用，就必须做到以下几点：

（1）要注重对发电系统稳定性的提升，通过在发电设备位置设置大量的温度传感器、压力传感器、速度传感器、位移传感器、振动传感器和电流电压传感器，对这些设备进行实时的状态监测[3]。通过物联网感知层与通信层将所采集的信息参数输送到系统中心加以分析和处理，发现异常后快速定位故障隐患的位置，对技术人员发出警报。

以火电厂生产过程为例，通常是将煤炭燃烧所获得的化学热能转化为电能。整个过程包括燃烧系统、气化系统和电机系统。电力物联网要想提高发电系统的稳定性，就需要在这些设备当中物质传感器进行检测[4]。针对燃烧系统要加入压力传感器，并设置能够有效调节燃烧量的调节器，以发电系统分析为依据实现煤炭量的跟进调整。气化系统的稳定性主要是与锅炉的蒸汽温度传感器和气压传感器有关，液面传感器设置，以此来确保锅炉的蒸汽量。监测蒸汽管道的情况，及时发现可能存在的蒸汽泄漏故障[5]。

（2）对发电系统，需要重点注意设备老化的问题，所以通常在其升压变系统设置传感器用于监测电能升高和整体传输质量状态的检测。尤其要针对电力发电系统中长期在高温、易腐蚀环境中运行的设备如锅炉位置的密封阀或一些容易受到腐蚀而过早发生老化的位置进行重点监测，一旦发现部分设备老化出现恶化的情况，必须要予以停机检查和及时更换，还要注意对设备易发生老化的位置进行定期的巡检和维护。其运行原理在于应用物联网的RFID（射频识别技术）、传感其技术、GPS 全球定位技术进行精细化管理。整体传输过程是：利用GPS 信号与无线感应信号采集，传入手持智能终端，并进行信号筛选、分析、处理和智能决策形成最终信号，并将最终信号送入电力内网数据同步处理器，通过现场工作站PC进入电力内网，运用后台应用支撑PMS 数据服器分析、计算、整合，最终获取处理后的数据服务与用户终端。

（3）对于新能源电厂，也必须要能够运用电力物联网技术进行稳定性的提升。尤其在现代新能源发电技术并不完善、输电并不稳定的情况下，发电系统的稳定性更加重要，电力物联网的应用能够将新能源发电系统的运行相关参数数据做到仔细的监测与监控，并将所搜集的数据参数发送到控制中心，以这些数据参数为依据进行分析，再根据分析结果进行新能源发电系统的维护与改进。例如电力生产状态、发电系统电力电压电流负载情况等等[6]。

2.2 电力物联网对输变电的稳定作用

对于变电站来讲，其智能化管控系统能够提高变电站电网系统运输的安全性与可靠性，能够提高其整体结构的紧凑和运行优化。可以说，电力物联网的接入是建立稳定、安全电网系统的基础与重要支撑，特别是智能变电站所应用的一些先进设备都已经实现了高度的数字化与集成化。目前智能化配电网主要是由开关站、架空线路、分支箱、配电室、环网柜共同组成，其每个单元都配备电子标签，通常是利用二进制的编码将配电设备进行标识，并设定为只读式。这对于智能变电站来讲，针对设备运行状态的实时监测与智能化控制整体效果得到了进一步的提升，通过电力物联网将各个智能变电站进行连接，可以实现接收和执行监控中心调度中心系统所发出的指令，实现变电站的自动化、智能化控制[7]。经过安全系统进行校核正确之后，电力物联网控制中心系统可以实现对符合运行方式要求和变化要求的设备进行自动化、智能化的控制，并在系统的自动调节下生成设备与网络安全的措施卡，对检测设备的稳定性和安全性进行实时的检测和监控。同时还可以利用在线实时检测与分析功能实现对智能变电站内部主要的设施设备做出状态的实时监控。此外，对于一些设备所存在的故障与安全隐患以及异常的状况也可以实现相关故障或状态的图像信息，直观地反映在变电站监控中心显，为技术人员提供相应的数据参数，最大程度上提高智能变电站的稳定性[8]。例如进行火电厂电力维护智能运维数据中心平台设计，主要依据《全国电力二次系统安全防护总体方案》标准规定为依据，遵循安全性原则，进行不同配电管理系统的设计与设置，将WAMS、EMS 和配电管理系统设置在安全一区，电能计量系统、水调自动化系统、DTS、电力市场交易系统、故障信息处理系统设置在安全二取，DMIS、雷电监控系统与DMIS 则设置在安全三区，信息管理系统需要采用物理隔离方式达到间接接收通信目的。

3 结论

电力企业电网系统对电力物联网的应用结合了智能电网、现代通信技术、无线网络、传感器监控技术等多个层面的技术，其在电网系统各个环节的植入使用从整体上提高了电网系统的安全性和高效性以及稳定性，为我国社会发展、经济建设、人们生产生活提供了更加稳定的电能供应。并且，电力物联网也是顺应未来现代化社会、智慧城市建设发展要求下为有效提升电网自愈能力、安全性以及可靠性的有效手段，尤其对于电力企业新能源利用和提升市场竞争力有着极好的作用。