物联网技术在智能配电网中的应用

摘要：作为互联网信息传播的延伸，物联网能够在设备定位上实现动态追踪。通过智能配电网中物联网接口的复合型应用，可以将物联网与配电网高效整合。文章研究了物联网技术在智能配电网中的应用，以期为相关人员提供参考。

关键词：物联网;智能配电网;系统应用

中图法分类号：TP391文献标识码：A

Application of Internet of things technology in smart distribution network

HUANG Qifeng

（State Grid Jiangsu Electric Power Co.，Ltd.Changzhou Power Supply Branch，Changzhou，Jiangsu 213000，China）

Abstract： As an extension of Internet information dissemination， the Internet of things can dynamically track device positioning. Through the composite application of the IoT interface in the smart distribution network， the IoT and the distribution network can be efficiently integrated. This paper studies the application of Internet of things technology in intelligent distribution network， in order to provide reference for relevant personnel.

Key words： Internet of things， intelligent distribution network， system application

随着信息技术的蓬勃发展，冠以信息技术之名的 ICT 行业悄然崛起，为整个社会带来了巨大的经济效益。同时，随着信息技术在各个行业的广泛应用，电力网络逐渐向“物联网”与“配电网”相结合的方向发展。其中，智能配电网可对电力网络资源进行批量整合，使得电力网络能够惠及民生、企业，以及提升生产效率和电力资源的分配效率，达到节能减排的目标。以信息技术为基础，将物联网技术应用于智能配电网，可以推动互联网经济的快速发展。

1基于物联网技术的智能配电网架构

作为通信网络的重要组成部分，电力物联网能够改变巡视模式。目前，国内的电力物联网研究逐渐成熟。但在如何对配电网的巡检进行有效配置及提升巡检智能化方面，相关研究相对匮乏。若要实现上述目标，就需要依托电网建设策略，让电力物联网技术覆盖生产与消费的全过程，大力开发数据分析技术，同时根据用户的需求来定制电力物联网[1]。

电力物联网的组织架构由四个层次组成，即感知层、网络层、平台层和应用层。

1.1感知层

感知层主要是对数据进行采集、监测与管理。为了更好地实现上述目标，需要利用 EPC 技术对数据进行收集。同时，利用 RFID 的高频智能识别技术和智能传感技术对采集对象进行智能识别，可以实现对数据的有效控制。在智能配电网的组织架构中，RFID 高频智能识别感知技术在电网中应用广泛。此外，为了能够让传感器在使用过程中安全、可靠，其载体可采用光纤通信传输，也可以在设备前端增添无限传感应用，以提升感知层的应用水平。

1.2传输层

在技术方面，提出了以感知层信息为基准的传输目标，通过向应用层或记录层传输信息，可以实现对数据的传输及处理。因为传输层的主要功能是将感知层檢测、识别和控制的目标信息传送到应用层，所以提升信息传输速度也尤为重要。除此之外，为了扩大数据传输范围，目前传输层主要采用现代通信技术，以光纤、通信网、无线宽带网组成传输网，利用信息技术提高信息传输的安全性和可靠性，保证信息及数据的快速、智能处理，更好地实现数据传输和设备接入。

1.3应用层

应用层可以将互联网技术和智能配电网的设备终端结合在一起。从应用层的角度来看，信息技术与智能网络是紧密相连的，它们能够促进智能配电网的发展。但在电力物联网智能化运行阶段，要使电力系统实现智能通信、供电互补，必须为配电网的数据采集与监控系统（SCADA）提供技术支持，并对各类信息源的需求以及内部信息流进行分析，同时针对配电网设备的实际生产需要，选用相应的数据采集系统和软件（如监控管理系统、数据采集系统、自动发电控制系统、电力系统应用软件等），以有效分析、管理、使用数据信息，从而提高企业的经济效益。

1.4平台层

感知层和应用层拥有大量的数据信息，但并非所有数据信息都具有重要作用。因此，为了减少不必要的检索内容，平台层可以对数据信息进行分类及筛选，以生成特定的表格或图像，再通过应用平台传输给相关部门和大数据集，让技术人员和用户能够访问数据库。

1.5边缘计算方法在智能配电网中的应用

随着电网设备不断增多，智能电网获得的数据越来越多，同时网络前端数据也被分成了不同层次。相较于物联网的云服务器，智能移动设备在计算空间、存储空间等方面有很多限制，使得处理大量数据变得困难。因此，技术人员提出了一种新的计算方法，即在网络前端进行计算，通过边缘计算方法把云数据中心的业务和功能“汇聚”到一个网络节点，从而降低网络时延，提高服务质量。

边缘计算方法具有诸多优势，其中包括实时性、可靠性、安全性和可扩展性。

1.5.1实时性

可以在短时间内处理较多的前端数据，同时减少数据连接数额，以便在短时间内完成数据的传输与计算，但这也具有一定的防延时性。其优势是可以减少工作量，帮助企业在不增加成本的情况下建立一个大型数据中心。

1.5.2可靠性

由于使用者和物联网设备的距离相当近，因此当物联网设备发生故障时，前端设备数据不会被传送。由于数据具有独立性，相关故障并不会对物联网设备的工作造成任何影响，而且用户可以在访问数据库的过程中接收服务信息。此外，与传统中央架构相比，分散式节点可以降低失效风险，并且在节点遭到攻击时不会对系统造成任何影响。

1.5.3安全性

随着网络技术的进步，网络设备的数量也在逐年增加，因此网络极易受到黑客的攻击。虽然传统云计算架构能够提供针对外部风险的关键性防护技术，但是它只针对网络单个层面进行集中防御，更容易造成部分区域受到系统断电的影响。而边缘计算系统具有强大的存储能力和计算能力，能够很好地解决上述问题。

1.5.4可扩展性

具备边缘计算能力的数据中心能够根据用户的需要，提供数据采集技术和网络结点，以便为用户提供相关信息。同时，为了实现云数据的扩充与集成，必须提高数据中心的扩展能力和智能结合能力，以减少信息采集费用，提高数据分析和处理能力。

2物联网技术在智能配电网中的应用

随着大数据时代的到来，云计算系统的数据处理能力不断提升，且基于物联网的数据采集系统也越来越完善。为了更好地应用智能配电技术，需要对傳电网进行升级改造。同时，应建立发电和用电一体化交互平台，促使电力系统朝着信息化及智能化方向发展。

2.1物联网技术在智能用电系统中的应用

利用物联网技术可以有效整合电力资源，提高电力企业的信息化管理水平，实现数据信息共享。同时，在物联网技术的支持下，电力系统能够提供全方位、全周期的信息共享服务，增强电网的管理、恢复和兼容能力，并与分布式电源实时交互、协同工作。

2.1.1智能电表

智能电表是用户用电的关键，通过应用智能电表可以实现远程记录、自动抄表，并根据电价的变化自动结算费用。通过应用智能电表，用户可以通过互联网掌握用电信息，及时查询用电费用，使用网上银行支付，提高工作效率。此外，智能电表可以显示阶梯电价和用电高峰时段，以改变用户的用电习惯，避开用电高峰时段，既能节省电费，又能减轻电网压力[2]。

2.1.2智能断路器

当线路发生故障时，智能断路器（图1）可实现小规模自动切断电源的功能。技术人员通常在线路交界处尽量多地增设智能断路器，一旦出现短路现象，其会立即切断电源，使线路故障率降到最低。因此，在新安装断路器（包括用户边界断路器）时，应尽量选用智能断路器，并在必要时采用重合闸进行修复。此外，要定期对智能断路器进行巡视，并记录相应参数。在调度端，要建立智能数据采集平台，并与自动调度系统进行对接。

2.2物联网技术在智能配电检测系统中的应用

智能配电检测系统是智能配电网的重要组成部分，其安全性和可靠性直接影响使用者的安全。由于智能配电网所涉及的设备较多、分布网格较为分散，会存在一定的安全风险，若不能及时发现问题并进行技术调整，将会给检测工作造成很大的影响。因此，为了提高配电设备的检测质量，需要将 RFID 技术和 SEN 技术应用于智能配电检测系统中，并采用统一的数据接口，完成数据的收集和综合诊断。

2.2.1传感器（ SEN）技术

在传感器网络的各个功能节点中，传感器是实现自动化检测与自动控制的重要工具。在多种传感器节点的支持下，感知网组成了新型信息采集平台，它可以对不同类型的探测目标进行实时监控，从而在特定情形下对相关探测目标进行探测和追踪。在配电网的建设中，传感器是其迈向智能化的重要组成部分。智能配电网拥有广阔的发展前景，在生产安全管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量和用户交互等方面可以提高信息感知深度、广度以及密度，以及提高电力系统的智能化水平，实现“信息流、业务流、电力流的高度融合”。图2为传感器技术路线图。

2.2.2无线射频识别（ RFID）技术

无线射频识别技术是一种基于射频通信技术的非接触数据采集技术，它可以通过采集射频信号对被测物体进行自动识别，并获得相应数据。RFID 电子标签具有体积小、容量大、寿命长、可多次重复利用等优点，在无须人为干预的情况下实现快速读写、非视觉识别、移动识别追踪。因此，利用 RFID 技术可以降低成本、提高工作效率。

2.3智能配电网的监测和评估

智能配电网的监测和评估涉及诸多环节，只要其中一个环节出现错误，就会导致运行中心出现故障[3]。因此，在实际应用中，若要降智能低电网失效的风险，必须利用信息追踪和采集技术处理系统故障。

智能配电网的监测工具主要包括：（1）磁性标签—用于监测环形柜门或配电箱门的开启和关闭情况;（2）温湿度标签—用于实时监测电网设备各部位的温度、湿度;（3）液体标签—用于监测电网设备的液体泄漏情况;（4）振动标签—用于监测电网设备的人为损坏情况;（5）烟感标签—用于监测电网设备的烟气情况。

如果在此期间发现电网设备或系统出现故障，应及时采取应对措施，对数据进行记录，以确保数据完整，并制定合理方案，降低数据泄露风险，从而保证智能配电网正常运行。

2.4全面协调运营

智能配电网的优点是规模庞大，需要利用大量的设备和数据。在传统配电网中，这些数据基本不可能被相关设备所收集和处理，利用物联网技术则可以极大地提高数据处理效率[4]。同时，利用物联网技术还可以在不影响智能配电网正常运行的情况下实现信息稳定传输，提高智能配电网的工作效率，实现系统安全、稳定运行，减少运营支出，从而实现可持续发展。

3结语

为促进智能配电网的发展，技术人员需要利用物联网技术对其组织架构进行全面优化，同时完善数据监测系统，从而不断提高我国的电力服务水平。

参考文献：

[1]刘金榜.基于物联网技术的配电网智能监控系统探析[J].冶金管理，2019（21）：75+77.

[2]何奉禄，陈佳琦，李钦豪，等.智能电网中的物联网技术应用与发展[J].电力系统保护与控制，2020，48（3）：58?69.

[3]龚帅华，车泽耀，王杰，等.物联网在智能配电网系统架构中的应用[J].电子技术，2021，50（12）：256?257.

[4]陶顺，陈鹏伟，肖湘宁，等.智能配电网不确定性建模与供电特征优化技术综述[ J].电工技术学报，2017，32（10）：77?91.

作者简介：

黄奇峰（1985—），本科，工程师，研究方向：配网运行检修及供电可靠性管理。