【摘要】文章通過研究智能電網及其關鍵技術，分析物聯網技術體系和應用前景，論述智能電網與物聯網之間相互滲透和深度融合。并結合電力系統通信的特點，提出了面向智能電網的物聯網解決方案，為中國物聯網技術在智能電網中的應用研究提供了參考。
　　
　　【關鍵詞】智能電網；物聯網；電力物聯網；RFID；數據采集
　　
　　1引言
　　針對目前電力運行環境的日趨復雜、電網基礎架構與不斷增長的電力需求之間的矛盾日漸尖銳、電能質量差、用戶與電網公司交互作用少等諸多問題，國內外對“智能電網”的研究牽起一股熱潮[1,2,3]。智能電網是以物理電網為基礎，將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網。而近年來提出的“物聯網”是通過傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接，進行信息交換和通信，以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡[4]。鑒于此，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，物聯網應用于智能電網最有可能實現原創性突破、占據世界制高點的領域。本文分析智能電網、物聯網發展現狀和關鍵技術，同時提出面向智能電網的物聯網技術的解決方案和技術架構。
　　2智能電網及其關鍵技術
　　國內外許多研究機構和企業正在積極推動智能電網建設，如知識電網（IntelliGrid）、現代電網（ModernGrid）、網絡智能（GridWise）、數字電網（DigitalGrid）與智能電網（SmartGrid）等，而本質內容基本相似，那就是以先進的計算機、電子設備和高級元器件等為基礎，通過引入通訊、自動控制和其他信息技術，從而實現對電力網絡的改造，達到電力網絡更加經濟、可靠、安全、環保的目標。
　　智能電網主要包括發電、輸電、變電、配電、調度、用電等環節，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合，是堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動的現代化電網。其中發電涉及風電、光伏接入、分布式電源建設等技術領域，輸電涉及互濟、超導、特高壓、網架等，配電涉及微網、虛擬電廠、先進電表網絡設施、需求側響應等，用電涉及智能用電、用電自動控制、電動汽車、儲能技術等。智能電網涉及面廣，為了理解智能電網，可以將智能電網分成基礎電網設施層、信息采集層、數據傳輸層、數據集成層、應用管理層的五層架構，如圖1。
　　
　　
　　圖1
　　智能電網具備可靠、自愈、經濟、兼容、集成和安全等特點[1]。其主要支撐技術是通信技術、信息技術、規劃控制技術，包括電能質量、功率因數、相位、故障時間、變壓器和線路負荷等數據在內的參考量測技術及相關傳感器技術，實現收集、儲存、分析、處理、顯示海量信息數據的可靠信息技術，高速、雙向、實時、集成的通信技術，具備資源優化配置、科學決策、電網運行高效管理、科學決策、電網運行高效管理、電網異常及事故快速響應的智能調度技術，電能量消費與預測技術，中壓或低壓配電網上的分布式能量介入技術等[5]。
　　3物聯網技術
　　物聯網的概念是在1999年提出的。物聯網的英文名稱為“TheInternetofThings”。由該名稱可見，物聯網就是“物物相連的互聯網”，指的是將各種信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等等，賦予物體智能，并通過接口與互聯網相連而成為一個物品與物品相連的巨大的分布式協同網絡。
　　“物聯網”是利用無所不在的網絡技術(有線的、無線的)建立起來的，其中非常重要的技術是RFID電子標簽技術。它是以簡單RFID系統為基礎，結合已有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，構筑的一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的，比Internet更為龐大的網絡。物聯網成為RFID技術發展的趨勢。在這個網絡中，系統可以自動地、實時地對物體進行識別、定位、追蹤、監控并觸發相應事件。
　　物聯網本質上是一個信號采集和處理的網絡。物聯網利用各種傳感器或人為設置的各種身份識別碼，把物質世界中的各種信息變為電信號，電信號通過信息傳輸網絡傳送到計算機處理系統和顯示系統，經過計算機處理后的數據存儲備查，在必要時計算機將發出報警信號或者是控制信號，報警信號或者是控制信號由通信網絡送到指定的地方報警或是由指定預設裝置執行控制。物聯網包含了傳感器（信息采集系統）、電子標簽、網絡傳輸系統、數據處理系統、顯示系統、報警系統以及控制執行系統。物聯網技術體系如圖2所示。
　　物聯網技術體系可以分為三個層次，一是感知延伸層，即以傳感器、二維碼、RFID、多媒體信息為主，實現數據采集。為了連接物聯網的“智能信息感知末梢”設備以及解決前端預處理問題，需要用到無線/有線傳輸、組網技術、信息處理技術和中間件技術。二是網絡層，即通過現有的互聯網、移動通信網、M2M無線連接或者下一代承載網，實現數據的傳輸和計算。物聯網前端設備采集的數據量超大，而且需要處理數據異構問題和網絡層與感知層/延伸層互通，因而應用了異構網融合技術、資源和存儲管理、云計算、電信網增強和遠程控制等技術。三是應用層，包括應用支撐（信息處理）子層和信息應用層，最終通過對收集的數據進行處理，應用強大的計算機系統和智能軟件的識別判斷，把結果輸出到顯示系統，或者進行相應的報警，最終反饋到控制執行系統中。在整個物聯網技術體系架構中應用到的公共技術包括，網絡管理、QOS管理、安全技術、標識解析、網絡架構和業務需求。
　　
　　圖2
　　
　　4面向智能電網的物聯網應用
　　智能電網與物聯網的相互滲透和深度融合是信息通信技術發展到一定階段的必然結果，能有效整合通信基礎設施資源和電力基礎設施資源，提高電力信息化水平，改善現有電力基礎設施利用效率。一方面，作為“智能信息感知末梢”，物聯網以其獨特的優勢，能在多種場合滿足智能電網信息獲取的實時性、準確性、全面性等需求，有助于實現對電力設備資產、生產過程的全方位采集和監控，有助于降低線損、提高電能傳輸效率和使用效率，有助于提升電網企業與用戶的互動能力。另一方面，電網智能化是物聯網的重要應用領域。在文[6,7]中提出“電力物聯網（InternetofThingsinPowerSystems,IOTIPS）”的概念，指的是電力系統各種電氣設備之間以及設備與人員之間通過各種信息傳感設備或分布式識讀器，如RFID裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描等種種裝置，結合已有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，形成一個巨大的智能網絡。結合智能電網系統架構和物聯網技術體系結構，可提出面向智能電網的物聯網解決方案，如圖3所示。
　　
　　圖3
　　
　　上圖可以看到智能電網與物聯網的有效結合應用。物聯網在智能電網中的應用有：用電信息采集系統；智能電表；智能插座；智能互動終端；智能家電及智能家居；分布式能源接入及控制系統；智能用戶服務系統；智能輸電線路巡檢系統、智能輸電線路視頻監控系統；智能型全方位電力戶外設施防盜綜合預警系統；變電站全方位多媒體遠程監控。
　　傳感器作為智能電網終端設備的一個基本的環節，在電力系統中具有廣闊的應用空間，將在電網建設、電網安全生產管理、運行維護、信息采集、安全監控、計量及用戶交互等方面發揮巨大作用，可以全方位提高智能電網各個環節的信息感知深度、廣度以及密度，為實現電力系統的智能化以及電力流、信息流、業務流的高度融合提供基礎數據支持。物聯網的相應技術和產品將可以廣泛應用于電力系統的發、輸、變、配、用環節，并產生巨大的經濟效益和社會效益。
　　
　　5結論
　　隨著智能電網和物聯網技術的進一步發展，物聯網技術必將進一步滲透到智能電網的發展和建設中，并成為推動智能電網發展的重要技術手段，有助于解決電網各環節重要運行參數的在線監測和實時信息掌控。本文分析智能電網、物聯網發展現狀和關鍵技術，同時提出面向智能電網的物聯網解決方案和應用前景，具有重要的研究意義。
　　
　　參考文獻
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