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)技術能促進智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，形成智能化管理，提高對智能電網(wǎng)信息的感知深度，實現(xiàn)對能源的節(jié)約。文章分析了物聯(lián)網(wǎng)技術和智能電網(wǎng)的聯(lián)系，并對物聯(lián)網(wǎng)技術在智能電網(wǎng)中的意義及應用進行了探討。

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

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

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

　　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)進行配網(wǎng)。公司可以減少不必要的發(fā)電容量，以通過負荷預測滿足高峰需求，并確保最有效的分配方案，以最小化傳輸費用，獲得運行的最佳解。

　　2.2 、提高管理能力

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

　　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)在保證電力供應安全的前提下，可有效應對大規(guī)模可再生能源間歇性問題，實現(xiàn)小型分布式發(fā)電。

　　2.4、 降低維護成本

　　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)實施遠程故障診斷，降低現(xiàn)場接入率，提高預測故障的能力，高效提供技術支持，使工程隊伍能集中精力在專業(yè)領域[2]。

　　2.5 、增強客戶參與

　　隨著競爭的加劇，為了滿足市場的節(jié)能目標，公司可以更準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。

　　3、 物聯(lián)網(wǎng)技術在智能電網(wǎng)中的應用

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

　　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)絡一樣，無法正常工作。電網(wǎng)是需要提供保護以防范網(wǎng)絡威脅的重要目標。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，對關鍵元件的任何成功攻擊都會危害電網(wǎng)安全，導致整個系統(tǒng)斷電。保護智能電網(wǎng)所需的網(wǎng)絡安全技術和措施包括防火墻、入侵防御系統(tǒng)、網(wǎng)絡安全設計，深度防護和系統(tǒng)強化。

　　3.1.2、 網(wǎng)絡互聯(lián)

　　和任何其他數(shù)據(jù)網(wǎng)絡一樣，智能電網(wǎng)的最終成功取決于各個設備和系統(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)傳輸回數(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)電信服務提供商、硬件和軟件公司的參與。通過開放行業(yè)標準的通用框架，使電網(wǎng)系統(tǒng)運營商無需將電網(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)，并進行分析，包括可提高維護計劃效率的實時運營可視化，以及可實現(xiàn)更精準發(fā)電計劃和負載平衡的預測分析。從大量數(shù)據(jù)中獲取有效信息。在新能源發(fā)電中，可使用計算密集型仿真模型準確預測能源需求，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)基礎架構(gòu)、最終用戶的各種設備以及包含各種軟件和硬件的技術，設備和通信的可管理性是打造成功智能電網(wǎng)的關鍵要素。可管理性涵蓋三大領域：設備、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。遠程診斷、控制和維修能力可顯著提高設備可用性，提升維護和運營效率。

　　3.2、 智能電網(wǎng)中物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術的應用

　　3.2.1 、傳感器技術

　　智能傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術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、適應性強等優(yōu)點。其中，小型智能電網(wǎng)中傳感器的應用最為廣泛，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。將微型智能傳感器應用于物聯(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)絡也廣泛應用于智能電網(wǎng)中。隨著智能電網(wǎng)無線傳感器技術的發(fā)展，越來越多地被應用于智能自動抄表、遠程監(jiān)控等領域。

　　3.2.2 、通信技術

　　1)寬帶載波通信技術

　　寬帶載波通信技術相較窄帶載波技術，具有較強抗干擾能力、速率高、通信延時小，可以為智能電網(wǎng)提供更好的服務。而寬帶載波通信技術可以為智能電網(wǎng)在運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，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

　　5G通信技術是物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術之一，它具有高傳輸速率、大容量、低延遲等特點，可應用于智能電網(wǎng)中對電力生產(chǎn)的實時監(jiān)測，提高電能的利用率。并能根據(jù)電纜的運行狀況進行評估，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患。5G通信技術的應用可以實現(xiàn)無人機巡線傳輸，智能電網(wǎng)運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、 云計算技術

　　云計算技術具有很強的網(wǎng)絡傳輸能力，而且存儲容量大、計算量小，可應用于智能電網(wǎng)的智能調(diào)度、智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)分析等領域，對海量數(shù)據(jù)進行存儲和處理。

　　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)也變得越來越復雜，規(guī)模越來越大。要實現(xiàn)智能電網(wǎng)的實時監(jiān)測和合理調(diào)度，就必須采用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分析。基于物聯(lián)網(wǎng)的云計算技術，可以以總線技術為基礎，對分布在不同地區(qū)的調(diào)度系統(tǒng)進行功能整合，實現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度集成，從而構(gòu)建出實時、全面、準確的電網(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)。將云計算與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)對電網(wǎng)用戶、電力設備狀況的數(shù)據(jù)分析。智能網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析可以進一步提高電網(wǎng)透明度，從而更好地對智能網(wǎng)服務進行調(diào)整、優(yōu)化。

　　3.2.4、 智能化電力設備

　　智能化電力設備能以數(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的控制能力。物聯(lián)網(wǎng)可在幾個方面實現(xiàn)電力設備智能化。

　　1)信息感知

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

　　2)智能診斷

　　對電力設備狀態(tài)進行檢測與故障診斷，是提高設備可靠性、保障系統(tǒng)安全運行的重要途徑。物聯(lián)網(wǎng)技術可在信號采集、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最佳運動特性，及基于數(shù)字化的實現(xiàn)方法和技術，這是電力設備的智能操作。物聯(lián)網(wǎng)技術可以實現(xiàn)智能操作中的實時狀態(tài)采集、操作模式?jīng)Q策等功能。

　　4)信息交互網(wǎng)絡

　　信息交互網(wǎng)絡是智能電網(wǎng)的基本環(huán)節(jié)和紐帶。物聯(lián)網(wǎng)的無線組網(wǎng)技術可應用到電力設備較集中的環(huán)境中，利用無線通信技術簡化系統(tǒng)構(gòu)成，使得根據(jù)需要靈活自動重構(gòu)網(wǎng)絡，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)技術密切相關，并不斷推動著智能化、自動化的發(fā)展。伴隨物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)越來越多地應用于智能電網(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

　　[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)的電力設備智能綜臺診斷及監(jiān)控關鍵技術研究與推廣[J]電力設備管理, 2021(3):183-184.

　　[3]劉銳物聯(lián)網(wǎng)技術在智能電網(wǎng)中的應用[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, 2021.43(1):1-5.

　　作者：牟長斌

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