智能电网环境中的物联网技术应用

智能电网环境中的物联网技术应用

荣丽芳冯梦娉张坤刘有盈

安徽省电力有限公司阜阳供电公司营业及电费室安徽省阜阳市236000

摘要：物联网技术在智能电网的各个环节均有广泛的应用，以物联网在智能配电网中的应用作为研究点，发现与展示物联网与智能电网的结合。通过广域测量、在线监测、用电服务等方面的应用实例，介绍了两者的结合。

关键词：物联网智能电网智能配电网广域测量

一、智能电网概述

由于普通电网的安全性、稳定性无法满足当今电力系统的要求，所以运用先进的传感和测量技术、控制方法以及决策支持系统技术使电网系统的各个环节进行智能化交流，实现电网的可靠、安全、精确、高效的利用，这种完全自动化、智能化的电网就被称为智能电网。

智能电网的特征主要有坚强、自愈、兼容、经济、集成以及优化。当电网发生巨大的扰动和故障时，能够有效的抵御外界的干扰和破坏，保持有效的供电能力；具有实时、在线和连续的安全评估和分析能力，及时发现并自动隔离故障，进行自我快速恢复；可以兼容多种发电方式，满足多样化的电力需求，实现与客户的高效互动；实现资源的合理分配，提高电力设备以及能源的利用率，降低损耗；实现整个信息网络的高度集成，优化资产的利用，做到标准化、规范化、精益化的管理。

二、物联网的概述

物联网就是指通过射频识别RFID技术、无线传感器技术和定位技术获取物品以及环境的信息，经过网络传输到达指定的信息处理中心进行智能化处理，从而将客观存在的物品与互联网连接起来的新型网架结构。其核心以及基础依然是互联网，并且完全依赖于对电网的各个环节运行参数的监控以及实时信息的掌控，在整个构架中处于末梢位置，通过分析和优化技术，实现对结果的最优化控制。

物联网这一新型构架有全面感知、可靠传递和智能化处理三个要素。全面感知是在感知层通过包括RFID、传感器、二维码和GPS等感知终端随时随地的感知物体，收集信息。采集信息后，物联网能够适应各种异构网络和协议，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。最后物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算，模式识别等各种智能计算技术，扩充其应用领域，对海量的数据和信息进行分析、加工和处理，从而对物体实施智能化控制。

三、物联网与智能电网的关系

物联网即物物相连的互联网，融合了传感、通信、计算机等多种技术，具有广大的外延。我国智能电网是在现有电网的基础上，通过多种先进技术整合完成的现代电网，具有自愈性、互动性等多种优秀特点，涵盖了电力系统的各个环节。因此，物联网与智能电网的关系，至少有以下几个方面：

3.1具有较多的共性技术

智能电网的智能化主要体现在可观测、可控制、实时分析与决策、自适应和自愈，而物联网可以在观测、控制、分析、决策等方面发挥重要作用，因此二者不可避免的存在很多共性技术。这些共性技术，主要体现在感知与观测方面，如传感器技术、通信与自组网技术、地理信息系统等。

3.2智能电网是物联网重要的应用平台

物联网技术有众多应用方向，如智能交通、数字家庭网络、广播电视、智能城市、金融支付等方面。然而，智能电网与这些方向相比，有很多不同之处，如智能电网本身就是以网络形式构成，采用金属线材便于传递信号。智能电网建立在现有电网的基础上，现有的网络建设已较为完善，且深入千家万户，直接与广大群众生产生活相联系，为物联网的应用提供了最为广大的应用平台。

3.3物联网技术是智能电网的重要支撑

为了实现智能电网的内在要求，体现智能电网的优越性，必然需要物联网技术的支撑。以互动性为例，电网与用户的互动是智能电网的一个重要特征，改变当前用户信息向电网侧的单向传递，必然需要物联网技术的支持。只有灵敏实时的数据收集与传递，状态信息的可靠快速传递，才能使电网与用户的双向互动成为可能，这必然需要物联网中传感技术、数据传输与通信的必要支撑。

四、物联网与智能电网的结合实例

物联网与智能电网的结合，或者说物联网技术在智能电网中的应用，必然涉及智能电网的方方面面，必然涉及的有以下几个方面：

4.1智能电网的广域测量

广域测量技术当前已经在500kV以上电压等级的电网中取得了广泛的应用，并收到了良好的效果。然而当前的广域测量，仍然局限在以电压、电流等电气量信息上，而无法对如温度、风速、降水、覆冰等与电网运行安全密切相关的非电量信息进行监测，凭借物联网技术，特别是多种类型的智能传感器，可以灵活的获取所需的非电量信息，更好地为分析、决策、控制服务。广域测量技术可以实现配电网全局的监测、保护和控制方案，如故障的预告、故障测距与定位、电能质量检测与调节、分布式电源的保护与控制等。

4.2智能变电站的在线监测

变电站设备的在线监测，是物联网技术发挥作用的重要方向，也是当前物联网技术与智能电网结合方面的主要方面。

对于110kV及以上变电站，由于越来越多的采用无人值守的运行模式，必然需要对变电站设备、变电站场所进行更为有效的监测和控制。由于现有变电站已经有了较为完善的站内保护、控制设备，而远方控制主要由调度中心或集控站来完成，整个网络的集成、自动化水平已经达到了较高的水平，已经能够实现远程监控和电网工况的自动识别与反应，因此物联网技术在这些变电站中的应用，主要体现在各个独立监控系统的协作、变电站场所的安全保障、远程视频监控等方面。

对于110kV以下的变电站，物联网技术的作用则更为突出。传统的配电网中，配电变电站一直处于无人、少人监管的状态，且缺少必要的自动监测装置。虽然伴随着城市建设及电网改造，大量的10kV配电变电站逐步摆脱了杆上变电站任由风吹日晒的局面，逐步替换为箱式变电站，降低了由于自然原因导致的故障，但仅靠巡查等人为方式对于变电站进行管理，难以及时发现问题和隐患。物联网技术，特别是智能传感器与无线传输技术的应用，能够很好地应对配电变电站分布分散、数量多等问题。

4.3智能电网下的用电服务

智能配电网、智能小区等必将成为物联网与智能电网结合的突破点，由于直接关系到电力用户的利益与体验，成为了电力企业必须关心的服务部分。从用户的体验的角度，有两个方面最容易被用用户感知到变化：

（1）物联网技术导致的服务提升。传统电网中，由于缺少与用户之间的信息通道，用户能够享受的服务只有使用电能、查询电量、维修服务等，用户只能被动的接受。物联网技术的引入，使用户与电力企业之间建立了信息通道，用户可以根据实时的电价情况，通过对家庭内的用电设备、分布式发电设备的灵活调整，从而获取自身最大的利益，成为电力管理的重要组成部分。

（2）智能居家。智能居家是未来生活发展的重要方向，物联网在家庭的应用，可以为电力用户带来的更大改变是舒适的居家生活。智能传感器可以根据室内不同位置的温度，以及人员在室内的位置，将这些信息传递给中央控制设备，通过控制空调来调整室内温度。还可以依据时间以及屋内人员的活动情况，自动控制电灯的明暗。当您外出时，可以通过手机来控制屋内用电设备的启停，再也不用担心外出后用电设备尚未关闭，还可以在到家前控制好热水、空调等设备的运行。

五、总结

物联网在智能电网中的应用为全世界的电力工业在安全性、高效性以及智能化上都开辟了新的发展空间，但是物联网的安全性一直没有得到很好的解决，这将成为其应用在智能电网中的最大障碍。

参考文献

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