基于物联网技术的智能电力计量系统研究

丁浩 杨楠

国网宁夏电力有限公司银川供电公司 宁夏 银川 750000

引言

物联网技术是建立在电子技术和计算机技术而形成的产物，其核心是通过电子芯片让物体接入到互联网平台，从而形成物物相关的局面。在互联网技术条件下，互联网中也可以通过电脑或者手机从电脑和手机开始向一个物品进行跨越。在这个过程当中，需要计算机和电子芯片连入到网络体系，从而进行相关的控制操作[1]。近些年，随着人们生活水平的不断提升，人们对供电质量和总量的要求也在不断提高，相关企业和主管部门正不断加大力度完善能源供应体系和供电系统，供电系统可持续发展更是成为电力行业亟须解决的重要难题。物联网技术与智能电网技术的有效融合，可充分展现物联网技术在数据信息收集以及资源综合利用层面的优势。这些数据信息的采集和分析，可有效提高智能电网的运转水平，满足复杂多元化的供电需求，实现智能化供电的最佳效果。在电力计量技术领域中，通常需要对用电设备进行计量，这就需要用到智能电力计量系统，通过该系统实现智能电能表、电压互感器、电流互感器、电力计量终端等不同的器具的计量和测量。

1 物联网技术概述

物联网技术是一门复杂学科，其不单指某一项技术，而是不同技术的融合。物联网技术将不同学科融为一体，如电子信息、生物科学、机械等。在传统模式下，这些技术毫不相关，而物联网技术却可将这些技术的优势综合利用、完美结合，构成AI智能机器人等全新技术[2]。因此，物联网技术可实现人与物、物与物之间的有效交流，技术人员在对其进行开发和优化后，可适用于各类社会生产和生活场景，进一步改善人们的生活质量和生产效率。因此，物联网技术的场景适应能力很强，对社会生产力的提升更是十分明显，其市场前景十分广阔。现阶段，因物联网技术自身具有的高度兼容性与发展空间，尚未对其形成明确定义，人们只是笼统地把信息技术与其他产业技术结合后的产物叫作物联网，而实际融合的技术资源以及对应的产业类别却是千变万化。通过物联网技术可对相关设备和物体进行扫描，获取与其相关的各类数据信息，进而让信息技术与物体连接成为可能，辅以数据交换以及远程操作等手段，可进一步提高人与物、物与物的交互效率。

2 物联网技术与智能电网

物联网是指通过射频识别（RFID）、激光扫描器、生物特征识别、智能传感器、视频监控、卫星定位等信息感知设备，按照约定的协议通过网络连接各种对象，进行信息交换和通信，以实现对象的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[3]。物联网总体上分为感知层、传输层、处理层和应用层4个层次。其中感知层主要负责数据采集，主要指各类传感设备；传输层主要负责数据的传送，主要指各类有线/无线通信技术；处理层主要负责对传感器采集数据的处理和分析；应用层主要指与行业需求结合的物联网系统应用，是物联网技术作用在各行业的基础。物联网不是一项单一的技术，只有以物联网技术为基础经云计算、移动互联等手段实现对物的泛在感知，并将得到的覆盖全面、数量庞大数据通过大数据处理提供给人工智能进行分析，并形成智能应用将结果反馈到现实世界的物，才可以实现从信息化上升到智能化的转变。

近些年，电网智能化发展已成为整个供电系统管理工作的重要趋势，产业工作者为提高整个供电系统管理智能化水平和安全系数，也在不断尝试更多的新兴技术。物联网技术可为智能电网建设的有效开展提供技术支持，而物联网技术与智能电网的结合又被称之为电力物联网。电力物联网借助信息传感设备以及分布式识读设备，可搭建人与电力机电设备实时沟通协作的网络架构。电力物联网强调对不同元素以及具体行为的感知和识别，并将这些行为联系到一起，最终实现电力网络智能化控制目标。电力物联网功能主要体现在3个层面，分别为感知层面、网络层面和应用层面。感知层面可完成感知控制和通信延伸等操作要求，并可对各类元素的信息进行收集[4]。网络层面承担数据传递以及数据安全保障，在智能电网内部保障数据信息安全是一项工作难点，而电力物联网会借助电力通信网络完成数据信息的传递以及对各类机电设备的控制。应用层面主要涵盖各类基础设施、中间件以及各类应用服务等，通过这些资源可对感知过程采集到的数据进行分析与处理，满足可视化需求，充分发挥物联网技术在智能电网中的应用优势。

3 智能电网中物联网技术的应用价值

一是可实时提供各发电机组和各类机电设备的运行状态以及各项技术指标和参数，进而提高发电过程中的运行维护水平。二是可实时监控水力发电站坝体各部位压力变化，以传感器群的方式监控坝体变形现状，进而为规避水库调度风险提供数据支持。三是利用气象传感器可快速完成风力发电厂和光伏发电厂所在区域的各类气象数据的收集，如风向、风速、温度、湿度、气压、降水量、光照强度等，进而为新能源发电体系提供有效辅助，提高整体发电效率。四是输电网络监控过程中，借助传感器可实时观测变电站和输电设备的微气象环境、线路覆冰、导线温度和弧垂幅度、输电线路风偏、杆塔倾斜度、绝缘子表面污渍程度等信息，将这些信息与电网运行数据组合，可及时发现输电网络存在的隐患，最大限度提升电力能源网络的可靠性和稳定性[5]。五是工作人员可在输电杆塔、输电线路以及各类机电设备上设置多类别传感器，完成目标识别以及侵害行为的具体分析和定位，提高对电力设备的全方位防护效能。六是物联网系统配属的传感器可实时监测电力作业现场人员、设备以及环境等信息，实现设备与设备、设备与人员的智能互动，尽可能减少人为因素对电力网络稳定性的破坏，消除安全隐患，提升作业质量。七是智能电网借助智能监控和实时反馈功能，可实时获取不同用户的用电需求，进而实现智能用电双向交互服务，有效改善供电可靠性和用电效率，为节能减排工作的顺利开展奠定技术基础。

4 电力计量资产全生命周期管理方法

针对前言中提出的技术不足，研究设计出基于物联网技术的智能电力计量系统，该技术具有以下创新点[6]。一是在智能电力计量系统中融入物联技术，通过物联网实现实现电力计量设备运行信息采集、信息整合、风险评价、完整性评价、维修与维护、能效评估、计量设备运维管理、监控管理、数据管理、维修和设计等多种数据的综合管理。二是在物联网技术中加入改进型无限深度神经网络模型，实现电力计量资产数据的全寿命周期管理，深入挖掘电力表相关的不同数据，进而实现电力表全寿命周期管理。基于物联网技术的电力计量资产全生命周期管理系统包括电力设备层、数据处理层和数据应用层，舍弃传统技术的弊端，将物联网技术引入到智能电力计量系统内，实现了电力计量数据的自动化、智能化处理，有效地实现了移动互联技术、人工智能技术和通信技术的结合，将分布式电力设备数据有机结合起来[7]。在电力设备层中，多种不同类型的电力计量数据信息被存储在电力计量资产全生命数据库中，通过数据融合技术将不同类型的数据信息有机融合在一起，用户在分析数据信息时，在电力数据库中抽取数据信息，通过改进型无限深度神经网络模型实现电力数据信息的学习和训练，通过挖掘、分析电力计量数据之间的关系实现电力计量资产全生命周期的分析和挖掘。在数据处理层中，通过大数据算法模型实现不同类型电力数据信息的处理和挖掘，采用深度挖掘的数学算法实现电力计量资产全生命周期数据分析。采用的分析方法是构建无限深度神经网络模型，采用该无限深度神经网模型进行电力计量资产全生命周期数据分析，目的在于提高电力计量资产全生命数据分析的能力，使得用户获取的电力计量宏观资产数据信息或者比较表面的数据信息转换为数学建模分析的方式，将表面数据信息通过微观数据更加深刻体现出来，从而提高电力计量资产数据分析能力。

5 关键技术设计

5.1 物联技术

电力物联技术能够将移动互联技术、人工智能技术以及数据信息通信技术有机地融合在一起，在具体工作时，为了数据化物联网的技术核心，在采集层中，采集到的电力计量设备类型[8]。感知层在采集电力数据信息时，采集到的电力数据集借助于网络层实现数据传递，数据信息通过平台层被传递到应用层进行计算，该计算中心通过接收的数据集，然后进行数据整理，通过上述数据中通过感知层负责采集电力计量设备信息，通过网络层实现数据传递，通过平台层接收处理后的数据信息，通过大数据处理技术实现数据处理和计算，供用户使用。

5.2 大数据管理模型的构建

设计中，通过构建大数据管理模型能够实现不同种类电力计量数据的计算，各种数据元素通过不同层次的关系在网络模型的作用下，能够直观地展现出来。在应用架构上包括输入层、隐层和输出层，通过数据展开，使得输入层具有不同种类的电力计量数据信息，该电力器具包含有多种传感器，传感器能够实现不同种类电力计量设备数据采集的输出和计算。输入的原始数据信息包括计量标准数据、电力计量资产试验设备运行数据、计量输出数据、外观数据信息等。由于这些数据种类不一、数据混乱，用户在应用过程中就难以实现数据的整理[9]。将这些杂乱无章的数据信息输入至无限深度神经网络模型后，这些数据信息将被展开，展开后的图形能够形象地展示出采集到数据信息中任意时刻的电力计量数据信息。然后通过构建数据模型，对不同种类的数据信息进行挖掘与处理，模型内的每根神经元都与电力计量数据信息接触，不同神经元之间相互交错连接，通过自身关系构成了闭合反馈回路。根据处理数据的深度可以设置网络模型的维度，由于维度的不同，能够使网络模型中的每根神经表现为“无限深”。

6 结束语

总而言之，随着我国社会生产生活水平的提升，人们对供电系统的要求更高。针对电力设备计量过程中出现的数据采集速度慢、传递效率低、数据处理困难等问题，本研究融入包括感知层、传递层、平台层和应用层的物联架构，将物联网技术应用到智能电力计量系统中，实现智能电力计量系统数据的自动化传递。构建了无限深度神经网络模型，将电力计量数据信息通过无限深度神经网络模型实现数据的处理和计算，提高了电力计量数据的管理和分析能力。因此，电力企业应快速推进物联网技术与智能电网的融合，多角度开展智能电网的科学管控，不断改善电能的调配能力和电力能源的供应水平，让智能电网变得更具智能化特征，确保能源转运的安全可靠，全面推动电力产业的可持续健康发展。