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物聯網技術在智能電網的應用

時間:2014-04-24 07:31 來源:ob体育竞彩作者:chenhua

物聯網作為智能電網末梢信息感知不可或缺的基礎環節，在電力係統中具有廣闊的應用空間，智能電網約80%的業務跟物聯網相關。物聯網將滲透到電力輸送的各個環節，從發電環節的接入到檢測，變電的生產管理、安全評估與監督，以及配電的自動化、用電的采集、以及營銷這方麵都要采用物聯網，在電網建設、生產管理、運行維護、信息采集、安全監控、計量應用和用戶交互等方麵將發揮巨大作用。物聯網技術可以實現電力設備狀態檢測、電力生產管理、電力資產全壽命周期管理、智能用電，從而實現按需發電，避免電力浪費;促進分布式發電;保證輸電安全;提升服務水平;節約電能使用。國家電網公司的發展大局出發，從服務於堅強統一智能電網的建設出發，緊跟國際最新的信息通信技術，開拓進取，力爭在未來3年內實現物聯網技術在電力係統應用多項核心技術的突破。
物聯網是通過RFID技術、無線傳感器技術以及定位技術等自動識別、采集和感知獲取物品的標識信息、物品自身的屬性信息和周邊環境信息，借助各種電子信息傳輸技術將物品相關信息聚合到統一的信息網絡中，並利用雲計算、模糊識別、數據挖掘以及語義分析等各種智能計算技術對物品相關信息進行分析融合處理，最終實現對物理世界的高度認知和智能化的決策控製。智能電網的實現，首先依賴於電網各個環節重要運行參數的在線監測和實時信息掌控，基於此，物聯網作為“智能信息感知末梢”，可成為推動智能電網發展的重要技術手段。未來智能電網的建設將融合物聯網技術，物聯網應用於智能電網最有可能實現原創性突破、占據世界製高點的領域。
一、物聯網技術在智能電網領域應用大有可為
智能電網主要是通過終端傳感器在客戶之間、客戶和電網公司之間形成即時連接的網絡互動，實現數據讀取的實時、高速、雙向的效果，從而整體提高電網的綜合效率。國家電網公司智能電網實現電力流、信息流、業務流高度一體化的前提，在於信息的無損采集、流暢傳輸、有序應用。各個層級的通信支撐體係是堅強智能電網信息運轉的有效載體。通過充分利用堅強智能電網多元、海量信息的潛在價值，可服務於堅強智能電網生產流程的精細化管理和標準化建設，提高電網調度的智能化和科學決策水平，提升電力係統運行的安全性和經濟性。
智能電網的核心在於，構建具備智能判斷與自適應調節能力的多種能源統一入網和分布式管理的智能化網絡係統，可對電網與客戶用電信息進行實時監控和采集，且采用最經濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實現對電能的最優配置與利用，提高電網運行的可靠性和能源利用效率。智能電網的本質是能源替代和兼容利用，它需要在開放的係統和共享信息模式的基礎上，整合係統中的數據，優化電網的運行和管理。
麵向智能電網的物聯網從技術方案的角度來講，網絡功能仍集中於數據的采集、傳輸、處理三個方麵：一是數據采集傾向於更多新型業務。由於寬帶接入技術的支持，物聯網應用不局限於數據量的限製，在未來的大規模應用中可以提供更多的數據類型業務，如重點輸電線路監測防護、大規模實時雙向用電信息采集。二是網內協作模式的數據傳輸。以網內節點的協作互助為基本方式，解決數據傳輸問題。以各種成熟的接入技術為物理層基礎，從MAC層以上，通過多模式接入、自組織的路由尋址方式、傳輸控製、擁塞避免等技術實現節點協作數據傳輸模式。三是網內數據融合處理技術。物聯網不僅僅是一個向用戶提供物理世界信息的傳輸工具，同時還在網絡內部對節點采集數據進行融合處理，是一個具有高度計算能力和處理能力的雲計算信息加工廠，用戶端得到的數據是經過大量融合處理的非原始數據。
物聯網作為智能電網末梢信息感知不可或缺的基礎環節，在電力係統中具有廣闊的應用空間，物聯網將滲透到電力輸送的各個環節，從發電環節的接入到檢測，變電的生產管理、安全評估與監督，以及配電的自動化、用電的采集、以及營銷這方麵都要采用物聯網，在電網建設、生產管理、運行維護、信息采集、安全監控、計量應用和用戶交互等方麵將發揮巨大作用。可以說80%的業務跟物聯網相關。傳感器網絡可以全方位提高智能電網各個環節的信息感知深度和廣度，為實現電力係統的智能化以及信息流、業務量、電力流提供高可用性支持。
麵向智能電網應用的物聯網應當主要包括感知層、網絡層和應用服務層。感知層主要通過無線傳感網絡、RFID等技術手段實現對智能電網各應用環節相關信息的采集;網絡層以電力光纖網為主，輔以電力線載波通信網、無線寬帶網，實現感知層各類電力係統信息的廣域或局部範圍內的信息傳輸;應用服務層主要采用智能計算、模式識別等技術實現電網信息的綜合分析和處理，實現智能化的決策、控製和服務，從而提升電網各個應用環節的智能化水平。
物聯網技術在於智能電網的主要應用見圖1。

圖1 物聯網技術在於智能電網的主要應用
物聯網技術主要應用於智能家電傳感網絡係統、智能家居係統、無線傳感安防係統、用戶用能信息采集係統等，主要硬件設備包括智能交互終端、智能交互機頂盒、智能插座等。該係統與外部的通信主要通過電力線通信(PLC)、電力複合光纖到戶(PFTTH)、無線寬帶通信等通信方式相結合的寬帶通信平台來實現。物聯網應用於智能電網用戶服務的網絡架構見圖2。

圖2 物聯網應用於智能電網用戶服務的網絡架構
麵向智能電網的物聯網將具有多元化信息采集能力的底層終端部署於監測區域內，利用各類儀表、傳感器、RFID射頻芯片對監測對象和監測區域的關鍵信息和狀態進行采集、感知、識別，並在本地彙集，進行高效的數據融合，將融合後的信息傳輸至中間一層的網絡接入設備;中間層網絡接入設備負責底層終端設備采集數據的轉發，負責物聯網與智能電網專用通信網絡之間的接入，保證物聯網與電網專用通信網絡的互聯互通。在物聯網中，網絡設備之間的數據鏈路可采用多種方式並存的鏈路連接，並依據智能電網的實際網絡部署需求，調整不同功能網絡設備的數量靈活控製目標區域/對象的監測密度和監測精度，以及網絡覆蓋範圍和網絡規模。
二、物聯網技術應用在智能電網的作用
我們感覺智能電網是與物聯網最為密切的一個行業，未來智能電網的建設必然產生世界上最大、最為智能、信息感知最為全麵的物聯網。物聯網技術可以實現電力設備狀態檢測、電力生產管理、電力資產全壽命周期管理、智能用電。利用物聯網技術將有助於實現智能用電雙向交互服務、用電信息采集、智能家居、家庭能效管理、分布式電源接入以及電動汽車充放電，為實現用戶與電網的雙向互動、提高供電可靠性與用電效率以及節能減排提供技術保障。