智能电网中的物联网技术应用与发展

发表时间:2020/5/9   来源:《中国电业》2019年24期   作者:冯刘凯
[导读] 物联网技术作为新型技术

         摘要:物联网技术作为新型技术,针对物联网技术的应用可以实现网络和物品之间的有效连接。而针对电力系统而言,其中主要关系包括电力企业与用户之间联系、用户之间联系两种,而在物联网技术应用背景下,可以促使它们之间的联系更为紧密,并对电力系统运行的稳定性、安全性进行大幅度提升,为构建智能电网提供巨大帮助。鉴于此,本文对智能电网中的物联网技术应用与发展进行了分析,以供参考。
         关键词:智能电网;物联网技术;应用;发展
引言
         电力系统各个环节中都涉及到对物联网技术的有效应用,促使我国电力系统朝着自动化、智能化、高效化的方向不断发展。基于此,要想进一步促进电力系统的稳定发展,需侧重对物联网技术应用的深入分析。
1物联网的基本概念及特点
         1.1物联网的基本概念
         在1995年比尔·盖茨所著写的《未来之路》书籍当中提出了物联网。在此概念得以提出以后,并没有被人们所关注,也没有起到一定程度上的影响。在21世纪到来以后,我国科学技术与经济都得到了不断发展。在这样的新型环境下,物联网技术不断发展,并且展现了其具备的作用。物联网技术和互联网技术两者之间虽然存有明显的关联,但是两者之间存有的差异性也非常明显。一般情况下,将互联网技术运用其中的主体主要是人,在这样的情况下可以实现多种信息资源的共享。所以其实际活动主体主要是人。先进的物联网技术能够拓宽活动主体,实现物物之间的良好连接,将其理解成物联网技术可以有效拓宽互联网技术,用户范围得以有效拓宽到物体和物体的相应范畴当中。物联网通过多种方式的传感设施设备收集物体,根据相应的协议,实现互联网技术和多种物体之间的良好连接,实现多种信息的全面交换,最终实现通讯的目的,识别以及监控物体,有效提高其智能化水平与能力。
         1.2物联网的特点
         物联网是利用网络,使物体实现智能化的一种管理检测系统模式。物联网模式应用在输电线路中,可以更好的检测线路出现故障及问题,以便于及时的排出故障。由于智能化是未来科技发展的重要方向,智能电网也是在不断发展过程中。因此,要掌握物联网核心技术的基础上,科学的运用在实际生活和工作中,使物与物以及人与物进行信息联通。物联网具有以下特点:①物联网具有感知性的特点,可以收集物体信息。②物联网具有互通性的特点,物联网可以对接入网络的物品进行信息的查询和共享。③物联网具有智能化的特点,这也是其最主要的特点,物联网可以利用智能计算机技术,对物品的信息数据进行分析和处理,这极大的节省了人力成本,提升了其自动控制能力,有效提高智能化决策水平。
2智能电网
         纵观现阶段电力行业的发展,其能源资源紧张、电力需求日渐提升成为其行业发展主要趋势,而在此背景下,智能电网的应用就成为促进电力行业可持续发展的大势所趋。而随着通信技术、高压输电等技术、再生能源的深入研发和应用,促使电力系统朝着智能化、自动化、绿色化的方向不断发展。针对智能电网而言,其主要骨干网架是特高压电网,智能电网包括发电、变电、输电、配电等多个环节,并且该智能电网中涉及到对先进电力技术、通信技术等技术的应用,使得智能电网具备自动化、信息化、智能化的特点,在具体应用过程中可以适应各种电源与设备的灵活应用。与此同时,智能电网具备系统自愈能力、智能响应能力等,可以为电网系统的稳定运行提供保障,实现对人们实际用电需求的满足。在智能电网中,物联网技术为主要基础,通过对该技术的科学应用,实现对智能电网的运行状态、配电线路、发电厂、变电站、用户等环节进行实时监测,并进行信息互联、全息感知、智能控制,促进电力系统的稳定运行。
3物联网技术在智慧电网中的应用
         3.1电能质量
         用电设备的数字化对电力质量越来越敏感,电力质量问题可能导致生产线停止生产,对社会经济发展造成重大损失。因此,确保能源质量满足21世纪用户的需要是智能电力系统的另一个重要特点。但是,电力质量问题并不是一家电力公司的问题,商业用户和居民用户需要不同质量的电力,因此,结合用户的需要,需要制定从标准到质量的新的电力质量标准。这将使负荷敏感性与合理价格水平的电能质量平衡起来。物联网通过在不同价格水平上传输智能电力系统,满足不同质量水平的用户需求,提供不同水平的电力,而且电力服务合同必须包括优质价格和优异价格。智能电网减轻了发电和配电系统的电能质量事件。使用改进的监控网络基本元素快速诊断并准确地提出任何电能质量事件的解决方案。此外,智能电网的设计必须考虑减少闪点、开关启动电流、线路故障和谐波源引起的电能质量损害,同时应用超导材料、储能以及改善电能质量的电力电子学研究的最新进展,以解决电能质量问题。此外,智能电网将采用技术和管理手段,保护电网不受用户电子负荷的影响,并通过监测和执行相关标准,将用户负荷产生的谐波电流输入电网。智能电网将采用适当的滤波器,防止电网中的谐波污染和电网电能质量下降。


         3.2通信在线监测
         智能电网通过高速通信网络实现对运行设备的在线状态监测,以获取设备的运行状态,在最恰当的时间给出需要维修设备的信号,实现设备的状态检修,同时使设备运行在最佳状态。系统的控制装置可以被调整到降低损耗和消除阻塞的状态。通过对系统控制装置的调整,选择最小成本的能源输送系统,可以提高运行的效率。
         3.3设备的检测
         首先,在工作中可以为输电设备贴上不同的标签,使有关人员能够监测电气设备的工作状况,保证设备在工作中的问题和故障能够及时发现,从而消除问题,使工作人员更容易完成任务,并提高工作的准确性。其次,物联网技术不仅能够满足设备维修的需要,而且能够收集设备中的相关数据,确保数据收集的准确性,并能够对信息数据进行分析;最后,物联网技术可以保证信息的交流,在网络信息畅通的情况下,电力设备的管理和运行可以通过远程终端进行,而且,物联网技术可以提高电器运行的效率,及时发现并消除设备运行中隐患,提高电网运行的效率。
4构建电力物联网的方法
         在规划好电力物联网应实现的目标之后,需要采用具体的构建电力物联网的方法和措施,实现能源、信息和数据等的融合统一。在构建电力物联网的过程中,可以采用云计算技术构建云平台,提高对于电力数据的处理能力。采用边缘计算技术,将电力网络分为若干个小型网络,分别对每一个小型网络进行计算,这样有利于提高电力网络承担风险的能力。采用现代移动通信技术,可以用户和电力之间的沟通。将目前发展起来的先进技术融合到电力生产和消费的全过程,并提供充足有效的信息和数据支撑。
         从电力物联网的结构方面,泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层等四个不同的层次,需要分别对每个不同的层次分别进行计算。对于电力物联网中的感知层,可以实现对电力运行数据的采集,并将采集到的实时数据经过网络进行传输。在感知层中需要借助先进的传感器,或者采集器,实现对电力数据的准确采集。在网络层,可以通过可靠的通讯通道和通信系统进行数据的可靠传输。当数据传输到平台中之后,可进行相关的应用操作,实现不同的应用功能。在电力物联网中,涉及到的数据除了电力数据之外,还包括其他的非电量数据,如温度、湿度等。未来在网络和平台的构建方面,将是构建电力物联网的重点。
5智能电网的发展愿景——透明配电网和泛在电力物联网
         5.1透明配电网
         物联网技术是构成透明配电网的重要基础,能为透明配电网提供有力的技术支持。透明配电网以全面的数据监测为基础,为了实现配电网的透明化,要求数据全面且数量足够多,而传统的测量装置无法实现大量数据的测量和实时传送,此时物联网便可以发挥其独有的优势。传感器技术可以解决透明配电网数据采集的需求,实时采集海量数据,实现配电网的数据透明。通信技术例如LORA、NB-IOT可以解决透明配电网的通信需求,可以实时传输可靠的数据,从而实现配电网的状态透明。云/边缘计算可以解决透明配电网海量数据处理的需求,快速处理上传海量数据,从而实现配电网的态势透明。因此,物联网技术的发展将使配电网透明化成为可能。
         5.2泛在电力物联网
         传统物联网架构采用的是分层体系,分为感知层、网络层、应用层三层,对应的层次特征分别是全面感知、可靠传递、智能处理。泛在电力物联网是物联网在智能电网高级应用的体现,可以分为感知层、网络层、平台层、应用层这四层结构。感知层通过传感器技术负责数据采集和处理,利用边缘计算处理一些区域化的计算任务,从而减轻平台层服务器的计算压力,提升实时性和建立统一的终端操作系统是未来感知层的发展方向。网络层负责对感知层和平台层之间的数据进行传输,利用多种通信方式实现数据的可靠传输与灵活调度,提高信息的传输速度和流量,电力载波通信技术和5G技术是未来网络层的发展方向。平台层通过云计算技术负责数据高效处理和物联管理,是实现高级应用的基础,提高协同计算与实时响应能力是未来平台层的发展方向。
结束语
         总之,基于物联网的应用程序可以大大扩展现有电信网络的范围,提高电力系统的安全性和抗故障能力,加强皇家备灾,与用户进行信息交流,最终实现智能网络的节能和减排目标,并兼容互操作、安全和可靠。随着智能电网和物联网技术的进一步发展,ION技术无疑将进一步渗透到智能网络的发展和建设中,并对科学研究具有重要的经济意义和意义。
参考文献:
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