物联网技术在电力系统中的应用

2019-09-13李进

通信电源技术 2019年8期

李进

（江苏句容供电公司，江苏镇江 212400）

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物联网技术快速发展背景下，将其应用到电力系统中，对促进物联电力系统的发展具有重要意义，尤其是智能感知技术与自动化技术的应用，能够进一步推动电力行业的发展。基于物联网特点，针对电力系统建设与运行存在的不足进行研究分析，确定技术应用方向与要点，以建立一个高可靠的电力系统[1]。

1 物联网技术特点

1.1 技术特点

物联网技术主要就是通过数据通信技术和通信射频识别技术建立一个整合性网络，达到信息共享的效果，为行业信息交流以及发展创造有利条件。以物联网为载体，能够实现整个世界所有虚拟网络的有效连接，使其形成一个统一的整合网络，并以此推动社会经济的发展。

1.2 体系架构

1.2.1 感知层

感知层主要由分布在各感知对象的若干个感知节点组成，以自组织方式组建成感知网络，以实现对电网对象、运行环境的智能协同感知、智能识别、信息处理以及自动控制等[1]。以新型微机电系统传感器为基础，应用智能采集设备和智能传感器等方法，有效识别和采集电网发电、输电、变电、配电、用电以及调度等不同阶段的实际状态信息。

1.2.2 网络层

对多种类型通信网络进行有效融合与扩展，如电力无线宽带、无线传感网及无线公共通信系统等，做到感知层与应用层两者间信息传递、路由以及控制等功能，提高感知信息大规模传输的安全性与可靠性。对于智能电网，主要是以电力通信网作为支持，以公共电信网为补充，才能够实现信息传递、汇聚以及控制。电力通信网为电力物联网创造了一个带宽更高的双向通信网络平台。

1.2.3 应用层

应用层可以根据不同业务需求，对感知层信息和数据进行分析处理，主要由基础设施、中间件以及各种应用组成[2]。且应用层的各种应用会涉及到整个智能电网生命周期的生产、管理所有环节。以智能计算、模式识别等技术作为支持，以完成电网信息综合分析与处理，且实现网络智能化决策，进一步推动控制与服务水平的提高，对促进整个电力行业的发展具有重要意义。

2 物联网在电力系统中应用

2.1 智能电网建设

将物联网技术应用到电力系统中，基本可以确定为感知控制层与通信延伸层两个方向，主要负责智能信息识别控制和物力实体联接。对于智能电网，以智能采集设备作为支持，可实现感知控制层对电网运行信息的获取；通信延伸层以光纤通信与无线传感技术作为支持，能够可靠收集电网运行信息，并对系统内所有电气设备的运行状态进行在线动态监测，实现电网可靠供电以及智能化用电[3-4]。电网建设时通过敷设电力光纤网络和载波通信网等，以多种无线网络技术作为支持，有效转发传输感知层所采集到各类数据信息，且保证信息传输过程的安全性与稳定性，为高质量的电网通信提供保障。

2.2 设备状态监测

以物联网技术作为支持，可以有效实现对电力系统中设备运行状态的可靠监测。基于配电网自动化建设与体系架构，应用以太网无源光网络技术与配电线路载波通信技术，可实现对设备运行信息的感知与采集。采集数据的过程中，还可以做到对配电网设备的远程监控，包括操作人员身份识别、远程互动以及电子票证管理等，为系统运行管理以及检修维护提供可靠支持。

2.3 设备状态检修

将物联网技术应用到电网设备状态检修中，可以更准确地获得设备实际状态信息，以准确判断其运行寿命，并为所存缺陷的处理提供依据。相比常规检修方式，状态检修可以构建变电站与线路的监控统一，提高设备检修的智能化水平[5]。以大量传感器作为支持，可以更便捷可靠地获取设备实际状态信息，为下一阶段检修计划的编制提供数据支持。尤其是现在物联网技术水平不断提高，在一定程度上推动了电力系统设备状态检修工作效率的提高。

2.4 系统设备巡检

物联网技术在电力系统智能设备巡检中的应用，可以通过电网内部数据库系统，搭配激光扫描技术，对系统中各类设备状态进行准确识别，再以RFID技术和红紫外监测技术为支持，完成设备状态的检测。此外，通过GPS定位系统，还可以对扫描得到的数据进行定位、定项分析，确定设备所存问题与缺陷，并将结果整理完毕上传到数据库内存储，便于后续设备检修工作的展开。

3 物联电力系统关键技术

3.1 传感器应用

3.1.1 导线温度传感器

应用导线温度传感器可以对输电线路进行在线测温，如图1所示。其中，测温终端所应用的是微功耗技术，供电方式为锂亚电池，具有消耗低、寿命长的特点，可满足至少5年的使用需求。两者相互搭配使用，能够有效解决测温终端单元取电问题。

图1 导线温度传感器

3.1.2 激光测距传感器

激光测距传感器的主要功能是对输配电路周边存在的树木等危险物是否满足输配电线路安全距离范围要求进行测量，且可以辅助测量线路弧垂度，为线路的检修维护提供支持。

3.2 电力系统组网需求

电力传感网络场景复杂度高，设计难度大。为达到实时感知电网运行状态的效果，需要对所有电力设备安装大量传感器，负责对运行信息的采集与传输。其中，传感器节点收集的数据对象包括电压、电流、温度、压力及湿度等。通过所收集到的数据来对电网整体运行状态进行分析，掌握每个设备实际情况和环境状态[6]。为保证电力环境下可以满足电网感知需求，传感器网络服务对象以及数据传输必须要达到如下3点要求。第一，多个无线通信中断。为实现对电力系统运行状态的实时监控，必须要配置大量的传感器节点，负责对用户电气设备运行数据进行采集。第二，大量传输数据。设置的所有传感器节点能够对用电设备运行信息进行周期性发送，且因为传感器基数大，网络内待传输的数据量也比较大。第三，较高实时性。只有保证收集到的所有数据信息及时传输给电力控制中心，才能够对电网运行态势进行可靠分析，确保遇到问题后能及时对线路进行调控处理[7]。

3.3 应用系统体系架构

在实时感知输变电系统运行状态的基础上，根据不同业务需求对感知层感知到的信息进行针对性地分析与处理，形成包括应用基础设施、中间件以及各种应用的体系架构，并对物联网的各种应用有效实现[8]。电力传感器网络可以对智能电网全寿命周期中的所有环节产生的信息进行分析处理，为下一阶段电网智能化决策、控制以及服务提供依据。