以智能电网为导向的物联网技术及其应用_张莉萍.pdf

光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 光电技术与通信93以智能电网为导向的物联网技术及其应用张莉萍长江职业学院，湖北 武汉 430000摘要：随着社会经济快速发展，各行各业对电能的需求与日俱增，如何通过优化能源结构来推动智能电网可持续发展已成为电力领域面临的重要课题。智能电网由于其自身的许多特点，已经成为电力工业的一个重要发展方向。智能电网和物联网行业属于新兴高科技产业，将智能电网和物联网结合在一起，可以极大地提升智能电网信息感知深度。文章以智能电网为导向，分析如何将物联网技术引入智能电网，以供参考。关键词：智能电网；物联网；电力技术分类号：TM76；TN929.50引言作为新兴产业，智能电网和物联网已成为电力行业发展的重点方向。如今，国家高度重视发展智能电网和物联网技术，并且将二者列为国家战略内容，在智能电网和物联网示范工程、科技项目研发等方面给予了关键支持。智能电网和物联网技术的不断发展，催生出一大批具有国际先进水平的原创性研究成果，形成千亿级产业规模，抢占技术和工业制高点，极大地促进信息通信、智能电网和物联网的相互渗透与深度融合，引领了一场以信息化、自动化为基本特征的新一轮电力工业革命。1智能电网和物联网技术概述1.1 智能电网智能电网基于一个稳定的电网结构，利用通信网络技术和信息技术实现电力系统智能监测，是电力、信息、业务高度集成的系统。智能电网不仅具有智能化控制，还具有智能化处理与管理网络信息的功能。只有真正实现智能化信息管理，才能实现智能化控制。在智能电网的建设和运营过程中，其可观测、可控制、可自愈、自适应等特点都需要有信息技术的支撑1。信息技术和通信技术是新时代智能电网中必须应用的重要技术，可直接影响智能电网的运营和发展。目前，工业交换协议标准化实施已久，包括底层协议、网络冗余协议及管理协议，各种厂商之间互联互通，甚至可以实现混合组网。建设智能电网是一个浩大的工程，需要让全国大规模电网向智能化发展。我国早在十多年前就开始实施智能电网建设，至今已有一些成果，但智能电网还未完全建成，若要解决这一问题，必须与物联网技术相结合。1.2 物联网技术随着移动通信网络和计算机技术的不断发展，人们对物联网技术的认知也越来越深刻。可以将物联网看成一种“物物相连”的网络，其利用无线传感、无线射频识别、GPS 等技术对信息进行实时提取、识别和传递，根据通信协议，围绕产品信息、网络进行数据交流。将物联网技术与无线、有线网络相结合，可以实现对目标的跟踪、识别及管理的智能优化2。智能电网系统的建设和发展，少不了物联网技术的支持。例如，无线传感器是物联网的重要组成部分。通常来讲，无线传感器可以为人们收集自然环境中的物理数据，传感器通过感知、采集和处理网络覆盖区域内的监控数据，将其传输到工作人员手中，从而降低能源的损失，持续提高智能电网经济效益。在使用物联网技术进行信息采集时，需要注意以下两个方面。1.2.1 定期更新电子设备和技术物联网技术必须与电子设备相结合才能发挥其功能，需要综合考虑时间同步、信息融合、终端能源采集与存储等方面，充分应用最前沿技术和设备，确保物联网能够准确地传递信息。1.2.2 合理应用无线传感器无线传感器的种类不同，其运行过程中所需的费用也不尽相同3。无线传感器应用时，需要消耗人力、物力、财力等资源，从而间接地影响智能电网经济效益。需要合理选用无线传感器，应用物联网技术解决上述作者简介：张莉萍，女，硕士，副教授，研究方向为物联网应用技术。文章编号：2096-9317（2023）01-0093-03 光电技术与通信 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明94问题，通过网络技术对用户在不同时段内的用电量进行统计和分析，从而为电力公司提供技术支持，达到节约能源的目的。2以智能电网为导向的物联网技术的应用2.1 智能电网管理与维修智能电网是十分复杂、功能强大的系统，要得到多种先进科技手段的支持，因而必须建立准确、有效的管理制度，以保证相应管理工作的顺利开展。应用物联网中的 RFID 技术可以对各种标签进行正确识别。在智能电网管理与维修中运用 RFID 技术不但可以提高作业效率，而且可在一定程度上提高作业准确率4。在智能电网中应用物联网技术，可以让员工随时通过相应装置来查看设备工作状况，如果出现问题，可以第一时间发现并处理，从而为智能电网管理带来便利。在智能电网中应用物联网技术，既可以满足生产、设备维修高水平发展的需求，又可以实时采集设备电流、功率等相关信息，并根据实际情况对设备过载、重载情况进行统计和分析。物联网的一个特性是可以在有网络情况下使用，智能电网工作人员可以利用物联网进行远程通信。工作人员可以在最短时间内发现系统故障，并将信息传递给相关部门，让维修人员更好地解决智能电网设备问题，提高智能电网制造及维修效率，从而为电网稳定运行创造有利条件5。2.2 智能电网运行调度智能电网应用范围非常广泛，其操作起来也十分困难。在智能电网运作过程中，必须进行实时监控与预警。在物联网感知层面上，存在大量传感器和终端，这些传感器和终端能收集到所需数据，并实时地监控电网工作状态。在智能电网中应用物联网技术，可以监测天气、水文等方面的情况，可以为智能电网进行负荷预测、调度优化提供精准依据，保障智能电网安全运行及合理调度。在智能电网运行变电环境中，物联网技术发挥着重大作用。变电环节工作复杂，包括设备状态检修、资产全寿命管理、变电站一体化管理等方面的内容。当今，变电设备的健康水平等还远远不能满足电力系统的建设和自动化的需求。变电站的自动化技术不完善，变电站的智能化技术、运行管理体系还有待健全，设备维修方法较落后，设备状况的系统化评估工作还不成熟。采用物联网技术，可将关键设备的运行数据通过传感器传输至监控中心，以实时监控、预警设备状况，并通过设备更换、检修、故障预判等，达到设备安全运行的目的。随着变电站的信息化发展全面引进物联网技术，能针对设备和环境进行有效的检测，做好安全防护，这对智能电网的运行和调度具有重要的支持作用。2.3 智能用电管理将物联网技术应用于智能电网中，可以最大限度地优化电力系统的电能和能源管理，这些业务的实施有赖于通信信道、主站及智能监控系统。在智能电网中引入物联网技术，能实现智能化服务，通过远程监控电量，可以减少能耗及节省能源。通过对电力系统进行智能化管理（见图 1），可以为电力系统智能化发展提供有力支持，如为分布式电源接入和充电桩建设等方面提供技术支持。如果在充电设施中安装传感器、无线射频识别设备，能实时感知电动汽车运行状态，保障电动汽车稳定运行，达到智能用电管理的效果。将智能数据采集和通信模块嵌入各类家电，可以使家电智能化、网络化，从而实现对家电的监测、分析和控制6。在特定情况下，可以将用户与家电进行高效互联，这是智能住宅的改造方式，用户通过终端可以查看用电量，并对其进行实时监控。近些年，智能家居作为智能电网中的重要分支，其营销渠道得到了极大扩展。将物联网技术引入智能电网，能监控用户的个人信息，通过收集、分类信息，可以为用户提供优质服务，提升整个电网的服务水平，优化智能电网各阶段运行质量，增强其市场竞争力7。2.4 配电网监控智能电网中存在大量流程和环节，任意一个环节存在问题，便会导致系统运行失效，因此，需要对智能配电网进行实时监控。采用物联网技术，对变电站设备运行状况进行实时监控和故障分析，可优化配电网。在此基础上，通过人工对系统进行诊断，对设备进行维修规划，能在设备出现故障之前，通过曲线图、树状图等直观了解设备运行状况，从而及时排除安全隐患，减少不必要的经济损失，控制维修费用，提高设备经济性和稳定性。智能电网监控是电力用户了解智能电网运行状态的重要载体，随着智能电网的不断发展，用户和电力系统的联系日益频繁，电力利用率和供电可靠率有所提升。如今，电网内接入了电动汽车充放电和微网等系统。因此，为了满足日益增长的用电需求，针对不断变化的用电方式，需要针对物联网关键支撑技术做光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 光电技术与通信95进一步分析和创新。在将来的智能用电领域，物联网技术发挥着更大的应用价值，将在智能插座、高级测量、智能仪表、用电服务等方面发挥着突出的作用。2.5 售后服务智能电网的建设目标是建立一流电力服务平台，提高服务品质，赢得用户的认同。目前，随着电力市场化改革工作的不断深化，对电网信息的披露也日趋透明，用户可以通过 App 查询电网的相关信息，并通过多种途径对供电质量、供电服务等进行评估，对不满意之处进行投诉。因此，在发展智能电网时，需要改善整体服务观念，使用户满意。随着物联网技术的不断普及，用户也成为电力供应的一方，其既消耗电能，又向电网提供电能，这是一种新型的电力销售方式，对电力系统的服务质量提出了更高的要求。利用物联网技术能进一步完善售后服务流程，提高智能电网售后服务质量，为更多用户带来便利服务8。3结束语综上所述，随着智能电网的快速发展，对电网信息化、自动化及交互性提出了更高的要求。因此，必须将物联网技术运用到智能电网的各个方面。实践证明，整合智能电网和物联网技术，能进一步整合电力系统基础设置资源，促进智能电网信息化发展，增强智能电网电能传输效率。因此，需要针对物联网技术的使用方案加以研究，并进一步完善，以充分发挥物联网技术在推动智能电网发展中的优势作用，提高智能电网的发展质量。参考文献1 白钒,胡杰,何鹏,等.基于物联网技术的智能电网基础设施建设数字化管理平台研究J.机械与电子,2022,40(10):77-80.2 孙浩瀚.智能电网及其在配电网设计中的应用J.光源与照明,2021(10):137-139.3 白雪杰,郭雷岗,姜丽鸽.物联网技术在智能电网中的应用研究J.物联网技术,2022,12(3):83-85,88.4 厉媛媛.电力工程技术在智能电网建设中的应用研究J.光源与照明,2022(8):219-221.5 牟长斌.物联网技术在智能电网中的应用研究J.智能建筑与智慧城市,2021(11):162-163.6 王启禄,胡浩博.基于IPv6技术智能用电采集管理方法的研究J.水电能源科学,2018,36(7):174-176.7 陈伟根,张知先,李剑,等.电气设备状态参量智能传感技术J.中国电机工程学报,2020,40(S1):323-342.8 周春雷.面向智能电网的物联网技术及其应用J.智能建筑与智慧城市,2018(9):69-70.图 1智能用电管理系统示意图大电网电力交易中心光伏发电风力发电电力监控电能质量电气安全建筑能耗工业能耗中央空调电动机照明储能充电桩设备档案运维管理用户报告信息流边缘网关边缘网关能量流监控中心运维储充荷网源预付费变电站综合自动化