面向智能電網的物聯網架構與應用方案研究

段英杰

摘要：近幾年隨著科學技術的快速發展，網絡已經使人們的生活習慣和行為方式發生了巨大的改變，計算機網絡的使用已經擴展到了利用所有可用的連接技術連接所有計算設備、智能設備甚至是所有可以連接的物體對象上，在這樣的大背景下，物聯網的基本思想正在逐步地形成并完善。智能電網是電網的智能化，它是建立于集成的、高速雙向通信網絡的基礎上的傳感知測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統技術的應用，能夠使電網更加的可靠、安全、經濟、高校，為用戶提供所需的電能質量，允許各種不同發電形式的接入。物聯網在智能電網中的應用能夠實現物聯網概念與電網的有機結合，促進電力行業的發展，因此，對于智能電網的物聯網架構和應用方案進行研究有著十分重要的意義。

關鍵詞：智能電網；物聯網架構；應用方案

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）30-0171-02

如今，智能電網和物聯網產業的發展越來越受到了人們的關注，國家也將發展智能電網和物聯網產業提到了戰略決策等方面，怎樣能夠使智能電網和物聯網相互之間更好的結合成為了電力行業發展中非常重要的問題，在這一過程中，不僅需要對電力通信網重新的整合，還需要利用各種網絡信息資源處理好傳感器網絡拓展中的物與物之間的直接通信方式，從而有效地增強電網的效率，提高電網的安全度。

1 物聯網與智能電網的關系

1） 物聯網的概念

目前物聯網已經被列為國家的五大新興戰略性產業之一，被列入了十一屆全國人大三次會議政府工作報告。在2005年國際電信聯盟發布的同名報告中，物聯網的定義和范圍發生了改變，其覆蓋的范圍較之前有了更大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯網。中國物聯網校企聯盟將物聯網重新定位為了當下幾乎所有技術與計算機、互聯網技術的結合，實現物與物之間的環境以及狀態信息的實施共享和智能化的收集、傳遞、處理、執行。從廣義的角度，目前涉及信息技術的應用范圍內的，都可以被列入物聯網的范疇。

2） 智能電網的概念

中國物聯網校企聯盟認為智能電網是由智能配電網、智能電能表、智能調度、智能用電樓宇、智能發電系統、智能城市用電網等。國家電網中國電力科學研究院認為智能電網是以物理電網為基礎，將現代先進的傳感測量技術、信息技術、通訊技術和控制技術、計算機技術與智能電網高度集成而形成的新型電網，它能夠滿足用戶對電力的需求，優化資源的配置，保證電能的質量，適應電力市場的發展。

3） 物聯網與智能電網的關系

從物聯網和智能電網的概念中可以發現，智能電網其實就是物聯網的子系統，在智能電網中的物聯網運用中包含了應用的服務層以及網絡層和感知層，其中的應用服務層是利用了模式識別等技術，完成了對智能電網內信息的分析和系統化的處理，從而能夠完成決策的智能化，實現良好的控制與服務，增強智能電網中不同部分的科技化、智能化；網絡層則是將電力光纖網作為了主要的基礎，通過無線寬帶網和電力線載波通信網完成了智能電網體系中的信息交換；感知層利用了RFID等技術將智能電網中的各部分的信息整合。不論是在電網中的發電部分、電能生產部分、能源監控部分、環境監控部分、輸電部分、變電部分等等方面，都能夠體現出面向智能電網的物聯網應用。

2 面向智能電網的物聯網架構

目前國內的電力行業中的智能化技術應用為促進電力行業的快速穩定發展起了重要的促進作用。但是現在電力信息通信的平臺還不能夠完全符合電力行業長遠發展的要求，所以需要從一個新的角度重新確定新時期信息通信網絡體系結構的建設，促使智能電網的ICT平臺能夠朝向更加可靠、穩定、適用的方向發展。

如圖1為智能電網的體系架構，體現了物聯網體系化進程的發展。

智能電網中的ICT平臺發展的主要目標為調整高度集成的開放式通信系統并將用戶、電網和電源的各個領域全覆蓋，同時還需要在資源的配置和綠色節能等方面加強技術的支持，從而能夠形成一個完整的體系。在數據的流傳送達上應當包含信息的傳輸、信息的展現、信息的采集等各方面；在控制和管理上應當包含運行的維護、設計、技術的改造、電網的規劃等方面；在業務上應當包含生產的調度、技術的管理等方面。

在智能電網數據收集的過程中仍然有許多的問題，例如：系統內部的信息缺少相互間的共享；系統的自恢復能力完全是依靠實體的冗余；對于客戶的服務信息比較簡單和單一；對于高壓輸電線路的狀態監控仍是依靠人工的巡檢等。種種問題導致電網系統不能夠完全形成一個統一的整體，系統中許多部分仍然處于分裂的狀態，不利于科技化的發展。對于智能電網發展中存在的問題，可以利用面向智能電網的互聯網應用框架，實現物聯網平臺的搭建，從而促電網的智能進全面感知和全境時系統的建立，在智能電網的ICT平臺中融合進多種技術，減少在數據的收集中問題的出現，增強智能電網通信平臺的實時監控能力。

3 面向智能電網的物聯網應用方案研究

1）智能電網電能生產方面的應用

面向智能電網的互聯網應用的主要作用是能夠使電力系統的電能生產信息化水平提高，在這一過程中需要重視電網生產環節中的傳感器網絡應用，在將數據分析處理后在ICT平臺上發出相應的指令，利用相同的方式，將數據逆向后傳輸到終端網絡節點，實現對整個智能電網的監控。圖2為面向智能電網生產環節的傳感網系統結構示意圖。

2）智能電網中用電方面的應用

在智能電網的用戶中既有工商企業用戶、居民用戶，也有電動汽車充電系統用戶等，在智能電網中用電方面物聯網的應用主要是能夠連接用戶的智能雙向電表，依據用戶實際用電的場合以及用途可以選擇具有不同功能作用的智能雙向電表，以完成對電能質量的檢測或者是對電能的計量。智能電網中利用智能雙向電表設備的應用可以對普通居民用戶、工商企業用戶或者其他用戶進行全面的負荷的管理和檢測，實現對用戶用電信息的收集，智能電表的主要原理是通過傳感器網絡、現場總線以及電力線的載波通信利用電力接入網和傳輸網的使電表的數據傳送到用電信息收集的平臺上。而物聯網在電動汽車充電系統中的應用是能夠對用戶的用電電能進行監測和計量，對充電站設施、充電車輛、充電車輛的電池狀態等實現有效的監控，在這其中的充電站設施包含了充電狀態檢測、視頻檢測、安防檢測、充電車位檢測等，利用在動力電池、充電設備等中設置的RFID系統能夠對電動汽車的電池情況和車輛行駛狀態進行感知。充電設備會將需要充電的車輛數量以及剩余的充電車位通過物聯網將信息傳送給調度指揮中心，調度指揮中心會就上報信息的情況協調最近的充電設施并將就近的線路圖發給等待著充電的用戶，能夠減少用戶等待的時間，利用物聯網技術能夠大大地提高電動汽車充電的效率。

4 結語

面向智能電網的物聯網能夠通過先進的科學技術增強電網的智能性和科技性，其中的ICT平臺是實現電網智能化的基礎。筆者通過面向智能電網的物聯網架構與應用方案的分析，充分展示出了物聯網的優勢，以及其對智能電網中信息傳遞中實現了多種組網方式的異構與融合，能夠對后臺中大量的數據進行分析、篩選和處理，有利于推進智能電網朝向安全、高效、實用的發展方向轉變。

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