基于物联网的智能电网监控系统研究

基于物联网的智能电网监控系统研究

朱慧清陈岳晟林晨杰蔡述圣

（国网福建省电力有限公司宁德供电公司福建宁德352100）

摘要：国家经济的发展，电力水平的不断提高，使人们的生产生活有了很大的提高。随着电力系统的不断升级发展，电力系统服务的地区和人群也越来越广和越来越多，因此要求电力系统具备极高的容错性。加强对智能电网的稳定性、可靠性和安全性的有效监控对提升电力系统的服务质量具有非常重要的意义。采用物联网技术构建三层体系结构的智能监控系统，以2530-F256作为射频芯片构建底层数据传感层，采用GPRS和4G技术构建通信网络层，以关系型数据作为上层的数据存储层，从而实现整个智能监控系统的高效运行。

关键词：物联网；智能电网；监控系统

引言

近年来，随着国家科技产业的不断进步，各行各业也都实现了科技现代化。给我国的经济产业有一个很大的提升发展空间。绝大部分研究者均觉得物联网是运用射频识别技术、无线传感器技术和GPRS定位技术等进行自动化识别、采集与感知获得物品的标识性信息，并运用灰色神经元等各类智能算法对物体的信息实施加工处理的一种技术。智能电网本质上是数字化的电力网络，是一种基于先进通信技术的动态调节网络系统，它通过在网络终端部署大量的传感节点对整个网络状态进行快速检测和反馈，能够实现在高峰时段对电力调度的快速决策。可见智能电网的研究与发展已经对国民改革产生了非常深远的影响，这在一定程度上也对智能电网的升级提出了更高的要求。越来越多的科研工作者都投入了大量的精力进行智能电网监控系统的研究。

1物联网的技术体系分析

物联网是一个可以实现多种智能活动的智能网络，它需要借助一些设备，如红外感应器、二维码、电子标签等，将接口和无线网络进行连接，实现人与物以及物与物的沟通和对话，并且物联网还可以同时进行信息与数据的交换和沟通，从而对物体进行识别、定位、跟踪和管理。物联网技术在很多领域都有涉及和应用，特别是在智能电网中进行的广泛的应用和融合，大大推动了智能电网的发展。由于物联网属于开放的体系结构，因此需要多种技术的支持，主要包括通信技术、射频识别技术、物流管理技术以及中间件技术等，其中主要涉及到三个方面的关键技术：1.智能处理技术。所谓的智能处理技术主要是指运行各种计算机技术、模糊识别技术等对大量的数据和信息进行分析和处理，从而实现对物品有效控制的技术。2.感知技术。感知技术就是指利用射频识别技术、二维码、摄像头、传感器等多种技术和设备，随时随地对物品进行信息采集的技术。3.信息传递技术。这种技术主要是指借助互联网技术和电信网络对物品信息进行有效的传递。物联网的总体技术架构主要分为三个层次，即数据采集层、信息交换层以及应用层

2物联网的智能电网监控系统调度研究

智能电网监控系统的核心是终端数据的实时获取，智能电网服务的区域通常跨度非常大，在设计智能电网的数据传输时需要综合考虑数据传输有效性和数据完整性，因此大多数电网系统采用分布式系统。智能电网采用分布式架构时，在多个区域都分布大量的终端，若终端直接与电网服务端直连必然导致大量的网络消耗和数据延迟，故设计多个终端数据调度节点和数据存储节点进行负载均衡，终端数据通过数据传输层汇聚到数据存储节点，数据存储节点根据数据调度节点进行智能调度，将数据分发到不同服务终端智能电网分布式架构通过调度节点和数据存储节点链接终端和服务节点，调度节点和数据存储节点作为终端和服务节点的中间缓存区，能够提高整个系统的吞吐量，同时可以在数据存储节点内置适配模式来进行数据异常检测。调度节点和存储节点的设计遵循能量消费最小的原则，即保证系统正常运转的前提下最小化节点数量。存储节点的数量可以保持与调度节点数量持平或者略多于调度节点，方便数据容错。调度节点通过内置适配模式来识别异常的数据源，适配模式通常采用分类算法进行监督式学习，定义传感器采集的各类数据指标为特征，在时刻时各类传感器采集的数据定义，时刻时对应的系统状态定义，通过采集大量的数据样本用机器学习的方式学习系统的适配模式。

3基于物联网的智能电网监控系统研究

3.1对供电企业生产设备进行监控

供电企业的生产设备与电网对比起来，运用的是并联结构，而且均编上了相应的号码。一旦某个设备产生了故障或者周边环境产生了变化之后，运用物联网技术，可用采集器搜集到各类数据，在进行判断之后即可把必要预警与报告信息精准地发给有关负责人员。比如，发电企业基础建设设施，分布式电力企业监控、供电企业监控污染物和气体监控、抽水蓄能专门监控、功率预计等，运用供电企业的生产监控系统，可以协助其从定时化人工监控转换成为二十四小时自动监控。以上应用均是以物联网为基础，对传感器数据进行采集的。

3.2对输配电设施设备进行监控

对输变电设备状态进行监测，主要是为了应对好特高压的接入，这是智能电网推进精准化管理的重要要求，以状态可视化、平台集约控制化、信息互动交流化为主要目标，推动设备运行状态的可检测，生产过程的可监控，风险的可预警。这一系统能够运用物联网技术，通过先进的传感网络，依据国家电网所下达的输变电状态来实现系统技术的规范化，可以把微气象、视频、弧垂以及铁塔倾斜等各类输电线路的在线化检测装置、局部放电等相关变电设备实现在线化监测，进而推动设施设备状态的可视化。

3.3对变电设施设备进行巡检

对变电设备进行巡检，通常是指运用在电力设备、杆塔中安装相应的RFID标签，记录下其所有的信息，主要包括了编号、建立日期、日常维护情况、修理全过程等，同时还可记录杆塔有关的地理位置以及经纬度坐标信息，这样一来即可形成以地理信息系统为基础的电力网分布图。依据以GIS为基础的电力网分布图来观察杆塔和设备分布状况，就能快速确定问题杆塔的具体位置，进而为巡检工作者提供清晰的标识信息。该系统是建立于物联网基础之上的，变电站与电网运行维护工作人员均可透过海量化传感与传输网络来实时检测各个区域之中的电量安排与使用状况，对全网用电数加以分析，并运用数字化手段来控制送配电网络，做到实时化调整各个区域之内的电能分配，进而做到电能改进与分配的自动化。在该系统之中，智能电表是被视为家域网接进智能电网之中的，以物联网技术为基础，把居室之中的各种电器应用智能电表接入到网络之中，从而让家用电器变得更为智能可控化。当然，主人还可运用家域网做到远程监控各电器具体应用状况、耗能状况，而且还可实施远程化操控，如此即可组建起智能家庭。运用智能电表等技术，还能响应电网企业制定出相关激励性举措，支持用户更加灵活地运用分时段计价等手段来加以管理。

结语

今后的物联网智能电网监控系统研究建设肯定会产生全球最大、最智能，而且在信息感知上也最全面的物联网体系，但其发展也面临着诸多挑战。应当创建标准化机制，切实规范本行业的基础型标准，而且应当不断强化对核心技术所进行的研究，一定要研发出中国自身的专利技术，并且强化对安全与个人隐私的保护，做到物联网异构系统通信协议的合理转换，做到传感节点的安全性接入，有效保障智能电网诸多环节的安全可靠。因此，电力领域的科研人员应该进一步加强对智能电网的研究，将物联网智能电网监控技术应用到智能电网的各个环节，从而使电网运行产生更大的经济效益和社会效益。

参考文献：

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[2]黄春慧，杨勇.基于物联网技术的智能电网监控系统[J].物流工程与管理，2014，36（5）：193-194.

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