智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)有著密切的聯(lián)系，二者都是在數(shù)字化技術(shù)發(fā)展的背景下產(chǎn)生的成果。智能電網(wǎng)是時代發(fā)展的趨勢，也是國家戰(zhàn)略的要求，同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能促進(jìn)智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，形成智能化管理，提高對智能電網(wǎng)信息的感知深度，實(shí)現(xiàn)對能源的節(jié)約。文章分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能電網(wǎng)的聯(lián)系，并對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的意義及應(yīng)用進(jìn)行了探討。

　　1 、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能電網(wǎng)的聯(lián)系

　　智能電網(wǎng)是一種利用數(shù)字控制、監(jiān)測與通信技術(shù)提高發(fā)電、輸電、配電網(wǎng)能力的網(wǎng)絡(luò)。智能電網(wǎng)不僅能提供實(shí)時、雙向的電力流，而且能支持雙向的自動化信息流。要使現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施具備更多的智能功能，并能從設(shè)備中提取有價(jià)值的、實(shí)際可用的數(shù)據(jù)，需要戰(zhàn)略性地部署新的數(shù)字設(shè)備和裝置，即所謂的“能耗因特網(wǎng)”[1]。物聯(lián)網(wǎng)的真正價(jià)值在于它能使現(xiàn)有的無關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)發(fā)揮價(jià)值，并能在電力供應(yīng)鏈的每一個環(huán)節(jié)上收集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)運(yùn)營商可以使用功能強(qiáng)大的分析、模擬模型和假定情景，更準(zhǔn)確地預(yù)測從電網(wǎng)狀態(tài)到天氣狀況等各種因素的影響。

　　2、 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智能電網(wǎng)建設(shè)的意義

　　2.1、 降低成本

　　利用智能電網(wǎng)，可以更加精確地對整個電網(wǎng)進(jìn)行配網(wǎng)。公司可以減少不必要的發(fā)電容量，以通過負(fù)荷預(yù)測滿足高峰需求，并確保最有效的分配方案，以最小化傳輸費(fèi)用，獲得運(yùn)行的最佳解。

　　2.2 、提高管理能力

　　通過對消費(fèi)模式的深入了解，以及更加準(zhǔn)確的預(yù)測能力，企業(yè)可以實(shí)施更多的節(jié)能方案，包括需求響應(yīng)、時段使用費(fèi)以及動態(tài)定價(jià)等。這樣可以幫助平衡供求關(guān)系，減少由于過度配置基本負(fù)載或峰值負(fù)載造成的浪費(fèi)。

　　2.3、 提高新能源利用

　　可將更多陸上和海上可再生能源發(fā)電納入能源結(jié)構(gòu)。企業(yè)在保證電力供應(yīng)安全的前提下，可有效應(yīng)對大規(guī)模可再生能源間歇性問題，實(shí)現(xiàn)小型分布式發(fā)電。

　　2.4、 降低維護(hù)成本

　　利用數(shù)據(jù)監(jiān)測各種發(fā)電、輸電、配電網(wǎng)資產(chǎn)的活動，幫助企業(yè)實(shí)施遠(yuǎn)程故障診斷，降低現(xiàn)場接入率，提高預(yù)測故障的能力，高效提供技術(shù)支持，使工程隊(duì)伍能集中精力在專業(yè)領(lǐng)域[2]。

　　2.5 、增強(qiáng)客戶參與

　　隨著競爭的加劇，為了滿足市場的節(jié)能目標(biāo)，公司可以更準(zhǔn)確地了解客戶的使用模式，提供更具針對性、競爭性的產(chǎn)品和服務(wù)。

　　3、 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

　　3.1、 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能電網(wǎng)關(guān)鍵要素

　　3.1.1、 安全性

　　如果不具備安全性，智能電網(wǎng)將和所有數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)一樣，無法正常工作。電網(wǎng)是需要提供保護(hù)以防范網(wǎng)絡(luò)威脅的重要目標(biāo)。作為一個大型分布式和互聯(lián)系統(tǒng)，智能電網(wǎng)非常容易成為攻擊對象，對關(guān)鍵元件的任何成功攻擊都會危害電網(wǎng)安全，導(dǎo)致整個系統(tǒng)斷電。保護(hù)智能電網(wǎng)所需的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和措施包括防火墻、入侵防御系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)，深度防護(hù)和系統(tǒng)強(qiáng)化。

　　3.1.2、 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

　　和任何其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)一樣，智能電網(wǎng)的最終成功取決于各個設(shè)備和系統(tǒng)安全、可靠地互聯(lián)，并相互共享信息的能力。在智能電網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)連接主要有兩種：在內(nèi)部封閉的環(huán)境中傳輸數(shù)據(jù)所需的連接;從外網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸回?cái)?shù)據(jù)中心的連接。這涉及各種協(xié)議，包括2G、3G、LTE、5G、LTN和WAN，這就需要專業(yè)電信服務(wù)提供商、硬件和軟件公司的參與。通過開放行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通用框架，使電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營商無需將電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)與任何公司的解決方案相關(guān)聯(lián)，亦能保證操作的連接性。

　　3.1.3 、可分析性

　　電網(wǎng)中可收集各種數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析，包括可提高維護(hù)計(jì)劃效率的實(shí)時運(yùn)營可視化，以及可實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)發(fā)電計(jì)劃和負(fù)載平衡的預(yù)測分析。從大量數(shù)據(jù)中獲取有效信息。在新能源發(fā)電中，可使用計(jì)算密集型仿真模型準(zhǔn)確預(yù)測能源需求，考慮天氣條件并優(yōu)化容量。

　　3.1.4、 可管理性

　　基于智能電網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)、最終用戶的各種設(shè)備以及包含各種軟件和硬件的技術(shù)，設(shè)備和通信的可管理性是打造成功智能電網(wǎng)的關(guān)鍵要素。可管理性涵蓋三大領(lǐng)域：設(shè)備、軟件和安全性，并且可以延伸到管理現(xiàn)場員工的移動電腦和平板電腦上。遠(yuǎn)程診斷、控制和維修能力可顯著提高設(shè)備可用性，提升維護(hù)和運(yùn)營效率。

　　3.2、 智能電網(wǎng)中物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

　　3.2.1 、傳感器技術(shù)

　　智能傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中獲取外部信息的一種重要手段。與傳統(tǒng)傳感器相比，智能傳感器具有可靠性高、精度相對較高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其中，小型智能電網(wǎng)中傳感器的應(yīng)用最為廣泛，它具有采集信息、分析信息、傳遞信息的能力，安裝方便，抗干擾能力強(qiáng)。將微型智能傳感器應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的感知層，可以在智能電網(wǎng)中完成對大量數(shù)據(jù)的測量和采集。它是智能電網(wǎng)中透明電網(wǎng)的重要基礎(chǔ)單元，在電力系統(tǒng)中廣泛存在著電壓檢測困難、功耗大等問題。除小型智能傳感器外，無線傳感網(wǎng)絡(luò)也廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)中。隨著智能電網(wǎng)無線傳感器技術(shù)的發(fā)展，越來越多地被應(yīng)用于智能自動抄表、遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域。

　　3.2.2 、通信技術(shù)

　　1)寬帶載波通信技術(shù)

　　寬帶載波通信技術(shù)相較窄帶載波技術(shù)，具有較強(qiáng)抗干擾能力、速率高、通信延時小，可以為智能電網(wǎng)提供更好的服務(wù)。而寬帶載波通信技術(shù)可以為智能電網(wǎng)在運(yùn)行過程中所需的信息采集提供安全穩(wěn)定的信息通道。采用寬帶載波通信技術(shù)，可以滿足智能配電系統(tǒng)對大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊�求，提高通信效率[3]。

　　2)5G通信技術(shù)

　　5G通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它具有高傳輸速率、大容量、低延遲等特點(diǎn)，可應(yīng)用于智能電網(wǎng)中對電力生產(chǎn)的實(shí)時監(jiān)測，提高電能的利用率。并能根據(jù)電纜的運(yùn)行狀況進(jìn)行評估，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患。5G通信技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)無人機(jī)巡線傳輸，智能電網(wǎng)運(yùn)行過程的圖像和視頻拍攝，提高巡線傳輸?shù)闹悄芑�和可靠性[4]。

　　3.2.3、 云計(jì)算技術(shù)

　　云計(jì)算技術(shù)具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，而且存儲容量大、計(jì)算量小，可應(yīng)用于智能電網(wǎng)的智能調(diào)度、智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理。

　　1)智能電網(wǎng)調(diào)度

　　隨著智能電網(wǎng)的完善，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜，規(guī)模越來越大。要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測和合理調(diào)度，就必須采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分析。基于物聯(lián)網(wǎng)的云計(jì)算技術(shù)，可以以總線技術(shù)為基礎(chǔ)，對分布在不同地區(qū)的調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行功能整合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度集成，從而構(gòu)建出實(shí)時、全面、準(zhǔn)確的電網(wǎng)調(diào)度平臺，存儲海量數(shù)據(jù)，完成智能電網(wǎng)調(diào)度。

　　2)智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析

　　隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，智能電表、傳感設(shè)備、信息系統(tǒng)等各類數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，最終形成海量數(shù)據(jù)。將云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)用戶、電力設(shè)備狀況的數(shù)據(jù)分析。智能網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析可以進(jìn)一步提高電網(wǎng)透明度，從而更好地對智能網(wǎng)服務(wù)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化。

　　3.2.4、 智能化電力設(shè)備

　　智能化電力設(shè)備能以數(shù)字方式全面提供系統(tǒng)的各種狀態(tài)信息，并具有自我診斷和自適應(yīng)的控制能力。物聯(lián)網(wǎng)可在幾個方面實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備智能化。

　　1)信息感知

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)電量和非電量監(jiān)測信號的分布式傳感、傳輸與處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流的非接觸測量。

　　2)智能診斷

　　對電力設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢測與故障診斷，是提高設(shè)備可靠性、保障系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要途徑。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可在信號采集、信號傳輸、信號處理等方面輔助智能診斷。

　　3)智能操作

　　研究不同工況下的開關(guān)最佳運(yùn)動特性，及基于數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)方法和技術(shù)，這是電力設(shè)備的智能操作。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能操作中的實(shí)時狀態(tài)采集、操作模式?jīng)Q策等功能。

　　4)信息交互網(wǎng)絡(luò)

　　信息交互網(wǎng)絡(luò)是智能電網(wǎng)的基本環(huán)節(jié)和紐帶。物聯(lián)網(wǎng)的無線組網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用到電力設(shè)備較集中的環(huán)境中，利用無線通信技術(shù)簡化系統(tǒng)構(gòu)成，使得根據(jù)需要靈活自動重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，提高了供配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

　　4 、結(jié)語

　　智能電網(wǎng)的各種結(jié)構(gòu)都與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)密切相關(guān)，并不斷推動著智能化、自動化的發(fā)展。伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)越來越多地應(yīng)用于智能電網(wǎng)，智能電網(wǎng)也向更自動化、更智能化的方向發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]佘蕊,張寧池,王艷茹,郭丹丹,驅(qū)潔, 劉卉,張潔.面向電力物聯(lián)網(wǎng)的5G通信認(rèn)知無線電NOMA系統(tǒng)研究[]中國電力, 2021,54(5):35-45.

　　[2]戴吉勇, 鑌,孫建瑞，趙坤 .李保原,劉書圻于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的電力設(shè)備智能綜臺診斷及監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究與推廣[J]電力設(shè)備管理, 2021(3):183-184.

　　[3]劉銳物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技, 2021,18(4):18-19.

　　[4]魏佳棟，許飛,曹輝,繆忠杰,葉長徽,周念成于物聯(lián)網(wǎng)的配電變壓器智能感知平臺及其安全構(gòu)架[J]華電技術(shù), 2021.43(1):1-5.

　　作者：牟長斌

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用研究相關(guān)推薦5G移動通信支撐下的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)