面向智能电网的物联网架构与应用方案研究

段英杰

摘要：近几年随着科学技术的快速发展，网络已经使人们的生活习惯和行为方式发生了巨大的改变，计算机网络的使用已经扩展到了利用所有可用的连接技术连接所有计算设备、智能设备甚至是所有可以连接的物体对象上，在这样的大背景下，物联网的基本思想正在逐步地形成并完善。智能电网是电网的智能化，它是建立于集成的、高速双向通信网络的基础上的传感知测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，能够使电网更加的可靠、安全、经济、高校，为用户提供所需的电能质量，允许各种不同发电形式的接入。物联网在智能电网中的应用能够实现物联网概念与电网的有机结合，促进电力行业的发展，因此，对于智能电网的物联网架构和应用方案进行研究有着十分重要的意义。

关键词：智能电网；物联网架构；应用方案

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）30-0171-02

如今，智能电网和物联网产业的发展越来越受到了人们的关注，国家也将发展智能电网和物联网产业提到了战略决策等方面，怎样能够使智能电网和物联网相互之间更好的结合成为了电力行业发展中非常重要的问题，在这一过程中，不仅需要对电力通信网重新的整合，还需要利用各种网络信息资源处理好传感器网络拓展中的物与物之间的直接通信方式，从而有效地增强电网的效率，提高电网的安全度。

1 物联网与智能电网的关系

1） 物联网的概念

目前物联网已经被列为国家的五大新兴战略性产业之一，被列入了十一届全国人大三次会议政府工作报告。在2005年国际电信联盟发布的同名报告中，物联网的定义和范围发生了改变，其覆盖的范围较之前有了更大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。中国物联网校企联盟将物联网重新定位为了当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物与物之间的环境以及状态信息的实施共享和智能化的收集、传递、处理、执行。从广义的角度，目前涉及信息技术的应用范围内的，都可以被列入物联网的范畴。

2） 智能电网的概念

中国物联网校企联盟认为智能电网是由智能配电网、智能电能表、智能调度、智能用电楼宇、智能发电系统、智能城市用电网等。国家电网中国电力科学研究院认为智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、信息技术、通讯技术和控制技术、计算机技术与智能电网高度集成而形成的新型电网，它能够满足用户对电力的需求，优化资源的配置，保证电能的质量，适应电力市场的发展。

3） 物联网与智能电网的关系

从物联网和智能电网的概念中可以发现，智能电网其实就是物联网的子系统，在智能电网中的物联网运用中包含了应用的服务层以及网络层和感知层，其中的应用服务层是利用了模式识别等技术，完成了对智能电网内信息的分析和系统化的处理，从而能够完成决策的智能化，实现良好的控制与服务，增强智能电网中不同部分的科技化、智能化；网络层则是将电力光纤网作为了主要的基础，通过无线宽带网和电力线载波通信网完成了智能电网体系中的信息交换；感知层利用了RFID等技术将智能电网中的各部分的信息整合。不论是在电网中的发电部分、电能生产部分、能源监控部分、环境监控部分、输电部分、变电部分等等方面，都能够体现出面向智能电网的物联网应用。

2 面向智能电网的物联网架构

目前国内的电力行业中的智能化技术应用为促进电力行业的快速稳定发展起了重要的促进作用。但是现在电力信息通信的平台还不能够完全符合电力行业长远发展的要求，所以需要从一个新的角度重新确定新时期信息通信网络体系结构的建设，促使智能电网的ICT平台能够朝向更加可靠、稳定、适用的方向发展。

如图1为智能电网的体系架构，体现了物联网体系化进程的发展。

智能电网中的ICT平台发展的主要目标为调整高度集成的开放式通信系统并将用户、电网和电源的各个领域全覆盖，同时还需要在资源的配置和绿色节能等方面加强技术的支持，从而能够形成一个完整的体系。在数据的流传送达上应当包含信息的传输、信息的展现、信息的采集等各方面；在控制和管理上应当包含运行的维护、设计、技术的改造、电网的规划等方面；在业务上应当包含生产的调度、技术的管理等方面。

在智能电网数据收集的过程中仍然有许多的问题，例如：系统内部的信息缺少相互间的共享；系统的自恢复能力完全是依靠实体的冗余；对于客户的服务信息比较简单和单一；对于高压输电线路的状态监控仍是依靠人工的巡检等。种种问题导致电网系统不能够完全形成一个统一的整体，系统中许多部分仍然处于分裂的状态，不利于科技化的发展。对于智能电网发展中存在的问题，可以利用面向智能电网的互联网应用框架，实现物联网平台的搭建，从而促电网的智能进全面感知和全境时系统的建立，在智能电网的ICT平台中融合进多种技术，减少在数据的收集中问题的出现，增强智能电网通信平台的实时监控能力。

3 面向智能电网的物联网应用方案研究

1）智能电网电能生产方面的应用

面向智能电网的互联网应用的主要作用是能够使电力系统的电能生产信息化水平提高，在这一过程中需要重视电网生产环节中的传感器网络应用，在将数据分析处理后在ICT平台上发出相应的指令，利用相同的方式，将数据逆向后传输到终端网络节点，实现对整个智能电网的监控。图2为面向智能电网生产环节的传感网系统结构示意图。

2）智能电网中用电方面的应用

在智能电网的用户中既有工商企业用户、居民用户，也有电动汽车充电系统用户等，在智能电网中用电方面物联网的应用主要是能够连接用户的智能双向电表，依据用户实际用电的场合以及用途可以选择具有不同功能作用的智能双向电表，以完成对电能质量的检测或者是对电能的计量。智能电网中利用智能双向电表设备的应用可以对普通居民用户、工商企业用户或者其他用户进行全面的负荷的管理和检测，实现对用户用电信息的收集，智能电表的主要原理是通过传感器网络、现场总线以及电力线的载波通信利用电力接入网和传输网的使电表的数据传送到用电信息收集的平台上。而物联网在电动汽车充电系统中的应用是能够对用户的用电电能进行监测和计量，对充电站设施、充电车辆、充电车辆的电池状态等实现有效的监控，在这其中的充电站设施包含了充电状态检测、视频检测、安防检测、充电车位检测等，利用在动力电池、充电设备等中设置的RFID系统能够对电动汽车的电池情况和车辆行驶状态进行感知。充电设备会将需要充电的车辆数量以及剩余的充电车位通过物联网将信息传送给调度指挥中心，调度指挥中心会就上报信息的情况协调最近的充电设施并将就近的线路图发给等待着充电的用户，能够减少用户等待的时间，利用物联网技术能够大大地提高电动汽车充电的效率。

4 结语

面向智能电网的物联网能够通过先进的科学技术增强电网的智能性和科技性，其中的ICT平台是实现电网智能化的基础。笔者通过面向智能电网的物联网架构与应用方案的分析，充分展示出了物联网的优势，以及其对智能电网中信息传递中实现了多种组网方式的异构与融合，能够对后台中大量的数据进行分析、筛选和处理，有利于推进智能电网朝向安全、高效、实用的发展方向转变。

参考文献：

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