基于物联网的智能电网信息化建设

2020-12-11张方周涵于鑫

电子元器件与信息技术 2020年8期

关键词：应用层计算技术电力设备

张方，周涵，于鑫

（国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司，辽宁丹东 118000）

0 引言

物联网技术中的射频识别技术、云计算技术、通信技术等解决了当前智能电网中存在的许多问题。文章首先对智能电网以及物联网进行简单介绍，进而再阐述这两者之间的关系，最后再着重介绍物联网技术的关键性技术以及电力物联网的功能应用。

1 智能电网与物联网的基本简介

1.1 智能电网的简介

智能电网是电网的一种最新型的表现形式，主要是将传统的电网进行智能化处理，智能电网是在特定的网络基础上所建立的，特定网络需要具有高速双向通信以及集成功能的特点。智能电网的优势主要有四点，①信息获取及时。由于将自动化控制技术以及互联网信息技术等运用到智能电网中，因此人们能及时且安全的接收到信息，并能根据信息及时预测出可能出现的问题，进而及时解决问题并维护了智能电网系统的安全运行。②基础和技术体系较为庞大。智能电网基础体系与技术体系的庞大，从而可以有效的抵御外界的攻击或者干扰，保障智能电网稳定、高效的运行。③现代管理技术与通信技术的综合运用。智能电网将通信技术与现代管理技术进行综合使用，使设备的电能损耗被有效降低，使用效率被有效增加，降低了智能电网的运行成本。④供电机构与用户实行双向互动。双向互动的服务模式在智能电网中的应用，系统可以通过对用户用电信息的获取进而为用户提高更加便捷的服务，而用户也可以及时的获取自身的用电状况，进而选择更优质的用电服务。

1.2 物联网的简介

物联网是当今信息时代的一种新型技术，物联网的建立还是基于互联网基础之上，物联网的高效运行主要是通过射频自动识别技术促使物品之间可以交换信息等，促使通信与信息交换等由人发展到物品。

1.3 智能电网与物联网之间的关系

由于物联网具有高强的信息感知功能、传输功能以及处理功能，而这些功能为智能电网的信息化建设提供了强大的技术保障，因此对物联网技术的高效使用可以促进智能电网的发展。

2 智能电网基于物联网的新型电网系统

2.1 电力物联网的概念

电力物联网是一个智能的电网体系，其建立与运行是基于物联网技术基础之上的。物联网的网络构架主要有三部分，分别为感知层、网络层以及应用层。

2.1.1 感知层

在智能电网的运行过程中，感知层的主要作用是利用智能采集器以及智能传感器等先进技术对感知子层进行控制，同时在延伸子层会有延伸网络形成，进而借助通信模块将各种物理实体传送到网络层以及应用层。

2.1.2 网络层

网络层主要由两部分组成，分别为接入网、核心网。网络层处于整个物联网网络架构中的核心位置，其主要功能是进行信息的处理。

2.1.3 应用层

应用层在日常运行的过程中运用了各种新型的、高级的信息技术，进而促使整个运行模式都更加高级。应用层中运用的信息技术主要有云计算技术、网络管理技术、信息处理技术、Web服务技术、解析服务技术以及应用集成技术等[1]。

2.2 电力物联网的关键技术

2.2.1 云计算技术

电力物联网在日常运行的过程中每时每刻都会有大量的信息产生，而庞大的信息量是以往的计算技术难以完成的，进而会影响电网系统的运行与发展。因此电力物联网的高效运行需要使用强大的计算技术进行数据的计算与处理，而云计算技术具有计算速度快、工作效率高等特点，进而云计算技术被高效运用到电力物联网中。

2.2.2 通信技术

智能电网对通信有较高标准的质量要求，要求通信技术具有标准化以及简单化的特点。在现代先进的信息技术中以Web为中心的可互操作通信技术不仅拥有便捷的网络和标准的接口，同时其内部的传感器还能实现网关与服务器之间的信息交流，即使在没有网关的条件下服务器也能同样进行信息的交流，从而可以高效满足智能电网对通信的高质量要求。

2.2.3 虚拟能量储存

利用现代的通信技术对能源的需求以及能源的分布进行合理的协调，同时还要建立可充放电的电力设备，进而实现电力设备双向潮流的虚拟能量储存。

2.2.4 智能电表

智能电表在电力物联网中属于智能化的硬件设施建设，智能电表的主要作用是服务用户，电力机构借助智能电表进而可以预测用户的电能使用模式，并根据预测结果为用户制定合理的供电量以及供电质量。

2.2.5 信息安全

安全保障的措施可以通过四方面实现：①利用物联网的感知能力进而对电力设备进行物理安全保护；②对访问人员进行严格审查与管控，同时还要在网络页面中设定相应的密码，进而保护网络的安全；③对于物联网中的重要数据，其保存方式可以选用安全模块进行保管，从而提高物联网的安全系数；④针对被保存的数据同样也需要设置级别较高的密码，促使数据的完整性可以得到有效保护，同时还要将软件的容错能力进行提高，对相关消息的来源还要进行全面的认证[2]。

2.3 电力物联网的功能应用

2.3.1 共享电网信息的实现

利用智能电网可以将智能用电服务、高级用电服务以及普通用电服务等进行统一。用户与电网机构之间双向互动模式的开启、物联网技术中感知层和网络层以及应用层的高效运用进而可以为用户提供多样化以及个性化的有关智能电网的服务需求[3]。

2.3.2 实现电力设备状态监测和状态检修的一体化

智能电网在运行的过程中需要参考电力设备的各种运行参数进而监测智能电网的运行状况，收集电力设备的运行参数成为智能电网的工作项目之一，电力设备便会完整的呈现出所监测到的信息，进而将电力设备的反映信息与电力设备的监测信息进行综合分析，便可以及时的了解到设备的在线状况[4]。通过物理网技术的支持以及合理的分析，智能电网便可以准确且详细的分析出异常现象的具体位置、异常现象的严重程度以及异常现象的发展趋势等。

2.3.3 预测电网外部的环境

影响电力设备正常运行的主要因素便是环境因素，而且环境因素还具有一定的不可控性。虽然气象部门会提供相应的气象信息，但是气象部门提供的气象信息所针对的范围较为广泛，而且及时性相对较差，因此电力机构需要对电网设备外部的各种环境信息进行持续的收集、整理以及分析[5]。电力机构将物联网技术收集到的风向、湿度、气压、光辐射、温度以及风速等相关的参数信息进行汇整，再利用后端的分析系统进而分析这些电网外部的环境信息，以方便对于电网外部环境的预测，最后会根据预测的结果对电力设备采取有效的预防措施以及提出更为有效的电网运行方案等[6]。

3 物联网技术面临的挑战

3.1 信息集成技术有待完善

在进行智能电网信息化建设的过程中，常常会出现信息孤岛的问题，而这一问题的出现则表明在智能电网中有障碍性介质影响信息的集成，进而还需要加强对信息集成技术的提升，从而保障在电网建设中所有的信息反映都能畅通无阻[7]。

3.2 信息安全保障系数较低

网络信息被恶意窃取、网络信息泄露等都是当今信息化建设中最常见的问题，进而影响着用户的个人信息安全，甚至是人身安全，这些现象进一步表明当前的物联网系统存在着信息安全保障性较差的问题，因此有关机构还应加强物联网系统的信息安全保障建设。

3.3 缺乏完善的标准化体系

由于物联网技术在我国发展起步相对较晚，因此物联网技术在我国暂未形成一个较为完善且统一的标准体系，而这一现象也会很大程度的影响物联网技术在智能电网信息化建设中的应用与发展，因此相关机构需要根据我国当前物联网技术的应用现状和未来发展方向以及国外优秀的物联网标准体系进而建立与完善适合自身发展的标准体系，从而促进物联网技术在我国的未来发展[8]。