泛在物联网技术在电网建设中的应用研究

发表时间:2020/7/2   来源:《电力设备》2020年第5期   作者:丁志军
[导读] 摘要:电是人们赖以生存的基础,而为了满足人们较大的需求,在大规模分布式发电和储能的接入下,能源行业结构需要不断调整。
        (国网新疆电力有限公司塔城供电公司  新疆塔城  834700)
        摘要:电是人们赖以生存的基础,而为了满足人们较大的需求,在大规模分布式发电和储能的接入下,能源行业结构需要不断调整。泛在物联网的概念相继被提出,要实现电网建设中电力系统数据的泛在连接,电网建设进入新阶段。泛在物联网技术飞速发展,有着带宽更大、传输速率更高、时延更低的特点,与泛在电力物联网网络层的建设紧密结合。
        关键词:泛在物联网技术;电网建设;应用
        引言
        物联网和智能电网的高效组合必将掀起一阵轩然大波。它是时代进步和发展的重要标志,也给社会带来深远的意义和作用,我们要有效地利用这些重要的资源手段,进一步发展。发展的过程中必然存在着很多的问题和困难,我们要正确面对这种现状,通过解决的过程体会新的技术概念的形成,不断丰富自身条件,以便谋求最大化发展。
        1泛在物联网技术在电网建设中的重要性
        首先,泛在物联网技术能对电能源的生产、输送及消耗等环节进行整体把控,促进电网体制内外相关建设方面的配合,提高数据资源共享的开放水准,创新发展模式,构建电网行业发展的新生态。其次,电网在能源的汇合、输送及转化的过程中已经成为桥梁,促进各类物理能源和化学能源的转化。优化我国能源的结构类型,可以降低电力系统传输中的能耗。电网可以进行信息与电能之间的切换,使其成为一个综合性的服务平台,体现了电网建设具有的独特优势。最后,为了实现能量、信息和业务的融合,需要深化物联网技术与智能电网的融合,两者最后将统一于能源互联网架构,因此,构建能源互联网的基础是建设泛在物联网技术。
        2当前泛在物联网技术在电网建设中的应用
        目前电网经过多年的建设已经成为联系到千家万户的每一台电器,实现物联网的物质基础非常具备。简单来说,建设智能电网需要在现有电网上增加传感测量技术、集成通信技术和高级控制方法,而物联网本身就是这三者的有机结合,因此物联网技术可以和智能电网高度融合,二者相辅相成。
        2.1泛在物联网中的感知层
        泛在物联网中的感知层指的是泛在物联网技术实现人与物的有机结合的内容,一般划分为通信延伸子层和感知控制子层。后者主要对物理世界进行一定的智能感知和有效识别,同时对有用信息进行获取和有效控制。而前者则是连接它上面的两个层块的内容,主要通过它的延伸网络模块和信息终端处理板块对实物进行连接。后者主要是新型的传感器的一种,同时它还是带有一定的智能化功能的技术方法。能够有效地实现对实物信息的全面化控制和处理。而前者所涉及的技术应用就比较广泛。
        2.2源侧的应用
        泛在物联网技术在电源侧的应用主要体现在传感器应用及对发电机实时状态监测,主要分成传统电源和分布式电源两个部分的应用来阐述,其中通信一般依靠工业以太网来实现。对于传统电源方面,泛在物联网技术可以应用于对发电设备进行远程故障诊断,能够检测发电机组的实时情况,并根据机组的异常情况查找故障原因。对于分布式电源方面,泛在物联网技术可以对风能、太阳能等新能源发电进行监测和调节,从而使新能源更好的并网接入和运行。在光伏发电方面,可以实现对偏远地区的光伏系统进行监测和控制。除了可以实现光伏系统的监测,还可以实现对光伏系统中最大功率点的跟踪。在风能发电方面,由于风电场具有单机数目大、分布地区广且大的特点,因此需要长时间频繁维护。若将泛在物联网技术应用于风电场组网,则可以大大降低其运营维护的成本,基于泛在物联网的风电机组状态视频监控系统,可以全面地监视设备运行状态。利用泛在物联网技术中的深度学习模型实现预测和诊断风力发电的故障,能够提高风力发电机组的运行安全性和可靠性并减少成本。


        总而言之,泛在物联网技术可以加快新能源的发展,规范新能源的并网和运行,但目前基于物联网开发出的这些监测系统仍存在系统不够完善、故障率较高的问题,且在通信方面,由于分布式电源具有随机性、点多面广等特点,可能会造成实时数据采集负担、远程监测数据滞后等问题。因此,泛在物联网技术在电源侧的应用需要改进的是加强监测系统系统的可靠性以及系统的数据传输和处理能力。
        2.3荷侧的应用
        泛在物联网技术在负荷侧的应用最显著是低压抄表方式的转变,除此之外,泛在物联网技术可以实现在用电安全管理、用电安全方面的应用,进一步推动了智能家居、智能建筑方面的发展。但是,泛在物联网技术现有应用存在用电数据挖掘不够全面、用电信息安全性等问题,因此,泛在物联网技术在负荷侧应用需要改进的是进一步对用电数据进行深入挖掘,从而获取有价值的用电信息,以实现高级应用。
        3泛在物联网关键技术
        3.15G通信技术
        5G是实现物联网的关键技术,可以解决海量无线通信需求,将采用包括大规模天线阵列、超密集组网、新型多址、全频谱接入和新型网络架构在内的一组关键技术,以满足各种场景的差异化需求。低功耗宽连接和低时延高可靠场景主要面向物联网业务,是5G新拓展的场景,重点解决传统移动通信不能很好地支持物联网及垂直行业应用的问题。5G系统具有超高传输速率、超大容量带宽、低延时低功耗的点对点传输等特点。可以应用于分布式电源发电状况的监测,提高能源的利用率;电缆的状态评估,有利于发现和预防故障发生;无人机巡检输电线路,可以拍摄更多更高清的图片视频,提高巡检可靠性;还可以应用于智能变电站、变电站机器人、配电自动化等场景。
        3.2电网大数据分析平台
        随着智能电网的规模日益扩大,各种智能电表、传感器、信息系统等异构分布式数据源持续不断地产生海量数据如用户用电数据、调度运行数据、设备监测数据等,被称为电力大数据。除此之外,分布式电源和电动汽车的大量接入,也会为电网注入更多的数据流,从这些数据中可以得到有应用价值的信息。
        目前,智能电网中安装了许多智能化的测量装置,从中产生了海量数据。而传统的电力数据分析系统大多基于关系数据库,分析速度慢且可伸缩性差,难以适应智能电网时代电力大数据对数据存储与分析的需求,已成为智能电网建设的瓶颈,因此,电网大数据分析平台应运而生。
        3.3感知技术
        泛在物联网技术实现对电网的整体把控以及相关数据的获取,都是在动态或静态的数据感知分析基础上完成的。电网的数量及运行状态多而复杂,因此对感知技术及传感器的性能提出了很高要求。为了感知电网运行状态的准确性、精细性及全面性,需要利用先进的传感理论,研发新的传感技术,提高性能的稳定性与可靠性,为电网的控制与协调提供数据支撑。此外,新型的微型传感器具有损耗低和适应性高的特性,能适应电网中特殊的应用场合。为了解决物联网终端越来越小规模化、功能单一化的问题,需要通过物联代理及边缘计算等先进的智能技术完成终端与终端之间的分工与协作。
        结束语
        泛在物联网技术将电力系统的各个元素紧密地、有机地联系起来,不断促进电网的建设,推动了电力系统实现全面可观可测、可调可控。随着泛在物联网技术的进一步发展和突破,未来物联网在智能电网具有巨大的应用空间。在物联网技术的支撑下,智能电网将会朝着透明运行和泛在物联的形态发展。
        参考文献:
        [1]唐瑛媚,齐昕,魏翀.建设中国特色的坚强智能电网推进环保能源发展实现节能减排[J].科技创新与应用,2015,35:176-177.
        [2]李晶.物联网技术在智能电网配电线路在线监测中的应用[J].山东工业技术,2015,24:127-128.
        [3]陈欲勐.基于手机物联网技术的智能用电监控管理平台的研究[J].福建电脑,2015,12:91-92.
 
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