无线射频识别技术在智能电网中的应用研究

宿 鹏

（中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，吉林 长春 130021）

无线射频识别技术在智能电网中的应用研究

宿 鹏

（中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司，吉林 长春 130021）

为了解决智能电网中无线传输问题，将物联网中无线射频识别技术应用到网络体系，形成以无线射频识别技术（RFID）为基础的智能电网体系网络，从而更好地实现电网间无线传输，达到自动化、实时化的互动模式。该文提出将RFID和信息技术结合推动智能电网的快速发展。实践证明，该模式的构建可以最大化增加电力企业的经济效益和社会效益，为同类应用提供了有价值的参考。

智能电网；无线射频技术（RFID）；物联网；Tag编码

物联网是运用多种识别技术与传感技术从周围环境各方面进行数据收集，然后通过网络传输至服务器进行分析与计算，得出需要的核心数据，实现以网络为载体，让物和物、物和人信息交换［1－3］。

物联网是实现智能管理的基础，扮演着无可替代的角色。电网是信息传输的媒介，信息化电网以物联网为基础，实现电网智能化［4－5］。

智能电网是以电网作为信息传输媒体并集物联网各种技术而形成现代化智能的电力传输网络。美国在2003年发布的Grid2030中提出智能电网的概念，一些发达国家在之后便陆续规划对智能电网的研究，而我国由于基础问题智能电网的提出相对较晚，如今也在迅猛发展，取得不少可喜成果，并将物联网技术运用在智能电网的很多领域［6－8］。

1 相关研究技术

1.1 RFID的概念

RFID和条形码的扫描相似，条形码的扫描是利用特有专用的扫描器通过将信息的光信号转换为磁信号并将做完编码工作的条形码贴附在扫描对象上；RFID则是利用特有专用的RFID读写器和贴附在对象的RFID标签，通过使用频率信号将储存在RFID标签的数据信息传递到RFID标签［9］。

RFID从整体结构组成上来讲属于一种简易式的无线系统，通过利用标签和读写器两种基本器件来实现监控和追踪目标。系统的组成是1∶n的询问器和应答器，应答器最初只是表示能够实现信息传送反馈的电子集成模块，近年来，随着无线射频技术的高速发展拓新，对应答器进行了重新定义和规定说法，现在称为智能标签。RFID标签的读写器通过利用RFID标签和天线的信息传输进行无线即时通信，从而完成对标签的标志码的识别和实现标签内数据信息的读写操作。RFID的另一种优点在于可以在识别高速运动的对象目标的同时对多个对象标签进行识别，并且执行动作简便快捷。对于物联网领域，正在迅猛发展的RFID技术有着非同一般的重要性［10］。

1.2 RFID的技术原理

RFID技术利用射频信号在数据传输上的非接触性在读写器和标签进行全双工的信息传输，从而实现对象的识别和进行数据读写的操作。开始时，当应答器进入读写器所形成的磁场时，应答器接收到从读写器发送出的无线射频信号，接着通过利用电感耦合效应所获取的能量传送标签中储存的数据，或者标签本身通过利用自身储存的能量主动地传送出某一固定频率的射频信号，由读写器接收数据信息并进行译码后，传递到中央信息系统并进行相关的数据处理，如图1所示。

图1 RFID传输原理

电子标签和阅读器的通信以及能量传输可分为两种方式：主要用于低频率的感应耦合和较高频率的散射耦合。

RFID系统的基本组成部分有：读卡器、标签、系统软件。

a.读卡器的作用是为无源的电子标签通过电磁波提供能量，并且用于读取标签中的数据。是RFID系统读取和处理核心。其原理是由读卡器编码芯片上载数据，再由天线发射出特定频率的电磁波，电磁波可用于为驱动电子标签内部电路提供能量，并且载有特定的信号。

b.标签由天线和运算电路两大部分组成。天线用于感应读卡器发射的电磁波，产生一定的感应电流，驱动芯片，从而读取芯片中储存的信息。

c.系统软件可以用于对信号编码，信号译码，以及将信息导入数据库等。

2 无线射频识别技术在智能电网中的应用

2.1 RFID在电力中的应用综述

智能电网对数据的采集密度要求非常高，要求信息采集端准确地采集环境各种信息参量。并能通过电网及时传输至应用系统端。RFID作为一种非接触式的自动识别技术，能够满足上述需求；RFID Tag采用EPC码，信息存储量大，Tag编码具有唯一性，使被标识物体具有唯一性；Tag体积小、形状多样，读取时不受尺寸大小的限制；RFID通过无线传输数据信息，并且信号可以穿过非金属物质等传输。鉴于RFID技术以上优点，将此技术运用于智能电网系统，实现信息实时收集，电路自动检测，产品自动标注等功能，如图2所示。

图2 RFID工作原理

2.2 RFID技术在信息管理方面的运用

基于RFID电力检测系统，电力检测工人工作时，只需运用随身的迷你型PDA终端对电力系统故障进行排查。这样的故障排查方式相比传统的工作方式不但可以大大减轻工作人员的工作负担，提高工作的效率，还可以降低故障误查率，增加检测的准确性。

其中电力检测系统的核心技术就有：系统对RFID电子标签的准确读取与写入；运用GPRS远程数据传输技术实现PDA运用程序与服务端进行数据传输。

电力设备检测系统主要由以下3部分组成。

a.电子标签。保存并标识设备的详细数据和历史核查等信息。

b.数据传输与核查端。用可以读取电子标签的嵌入式PDA设备，对电子标签进行读写处理，并将数据保存在PDA设备中进行对比检测，判断出受检设备的合法性。也可现场设置所在电力设备上的电子标签信息，以标注此电子设备的各项参数。当PDA设备连接到GPRS网络时，自动地将未上传数据进行传输。由于PDA设备实线具有多元化数据传输接口，还可通过无线网、蓝牙、USB等进行数据上载。

c.后台服务器系统。用于存储各电力电路设备的详细信息，如设备安装日期，故障统计信息，设备的实时工作状况等。运行统计分析软件，对PDA传输回来的数据进行计算与统计，实现对各设备的工作状态的预测评估和参数调整。实现对智能电网的通路的统筹和调整，减少信息传输阻塞，让信息传输更加快速。后台服务器系统是以Linux系统作为服务器操作系统，兼有安全、稳定、高性能等优点。

2.3 RFID技术在电网设备全寿命周期管理中的应用

在电网资产全寿命周期管理的多个层面上，RFID技术已经开展了众多应用，此项技术实现的方法是将实物标签贴附在相关设备上，完成对设备信息的存储、非接触批量读取以及内存数据信息的交换。此方式通过对已粘贴标签设备的数据信息的日常运作和维护，来实现对相关设备的动态追踪和管理，进而克服了资产管理的难度大和盲目性等问题，打破资产管理的阻碍，实现对设备的精准定位管理，最后完成对设备全寿命周期的精确管理。

电网设备PMS系统的异动管理涵盖设备新投、退运、调拨、报废和变更五大方面，所以以物联网RFID技术应用为核心的有关设备的数据信息收集和中间件开发必须与PMS系统相协调。同时，PMS系统与pm、am模版联动协调后才能适用于电网资产管理的实际管理。另一方面，电网公司在使用RFID技术展开资产全寿命周期管理时多设想电网行业资产管理的具体情形是至关重要的。

由RFID技术在具体电网企业长久以来的实际应用探索和归纳，该技术在电网资产全寿命精确管理的主要应用方式可分为以下几个方面。

a.设备入库后标签识别业务。智能电网和RFID相关技术的协调统一对智能电网的进步有着不可或缺的促进功效，在电网中结合RFID技术充分体现了智能电网的互动化、自动化和信息化。将采购的设备入库以后，其中一部分设备的物资代码和设备类型、资产分类建立关系的物资，可以提前实施打印实物标识。再由管理人员根据入库信息生成“实物标识粘贴业务单”，并将标签贴到对应的物资上。该阶段可实现以下功能：更改新入库设备为“已收敛”状态；更改经过技改、维修地点等设备为“拆除待处理”状态。

b.物资直送现场标识业务。一般电网设备都是直接送往施工的现场，员工在RFID中间件系统发出“实物标识粘贴的任务”，发出通知，并由管理人员通过手持式RFID终端下载任务单，现场验收物资设备。该阶段可实现以下功能：实现送往施工现场的物资当场验收；安装实物标识后，标识更新为“在建”状态。

2.4 完工投运后标识信息

完工投运后，尽快将设备信息、调度名称录入PMS系统，再由工作人员发出“设备信息维护单”，最后通知工作人员下载任务单，现场实现对标识信息的更改，以完善相关信息。该阶段可实现以下功能：现场完善设备的标识信息；将标识信息更改为“投运”状态。

3 结束语

将RFID技术运用到电网中，可以最大化促进智能电网的高速发展。然而目前针对智能电网与RFID技术的融合仍没有较为规范的思路，本文通过对智能电网特征的分析和智能电网中RFID技术具体应用的讨论，为更加积极有效构筑基于射频识别技术的智能电网系统，全面提升智能电网的信息化水准，提高电力企业的经济效益和社会效益提供有益的参考。

［1］汤 琳.基于智能电网的物联网技术及其应用研究［J］.绵阳师范学院学报，2016（5）：79－83.

［2］张 丽.物联网技术在智慧城市建设中的应用［J］.信息通信，2015（8）：140－141.

［3］潘 宁.面向智能电网的物联网信息聚合技术研究［J］.信息通信，2016（5）：135－136.

［4］李 婷，刘 沁，刘 园.智能电网在中国的发展以及面临的困难探讨［J］.中国新通信，2016（10）：108－110.

［5］秦 恒.基于物联网技术的智能电网系统分析［J］.江西建材，2016（5）：242－246.

［6］吴作君.物联网技术在智能电网建设中的应用研究［J］.通讯世界，2016（3）：193.

［7］王金鹏，殷璐璐，李文辉，等.物联网技术在智能电网中应用研究［J］.机电元件，2016（2）：33－36.

［8］姜家寅，刘晓光，崔传波.农村电网智能化建设技术［J］.农村电气化，2016（3）：43－44.

［9］亓宏波.智能电网中无线传感器网络的应用［J］.山东工业技术，2016（8）：186－187.

［10］黄留锁，宋 艳.智能电网体系中的物联网相关研究［J］.电子测试，2016（Z1）：110－111.

Application Study on Wireless Radio Frequency Identification Technology in Smart Grid

SU Peng
（Northeast Electric Power Design Institute Co.，Ltd.of China Power Engineering Consulting Group，Changchun，Jilin 130021，China）

In order to solve the problem of wireless transmission in intelligent power network，the networking of wireless radio frequen⁃cy recognition technology is applied to the network system.The formation of smart grid system network is based on the radio frequency identification（RFID）technology in order to better achieve the wireless transmission of power grid and achieve automation，real⁃time interactive mode.In this paper，the combination of RFID technology and information technology are presented to promote the rapid development of smart grid.Practice has proved that this model can maximize the economic benefits and social benefits of power enterprise.It provides a valuable reference for similar applications.

smart grid；RFID；internet of things；Tag coding

TM76；TN92

A

1004－7913（2016）12－0025－03

宿 鹏（1983），男，工程师，研究方向为电气工程及其自动化。

2016－07－22）