面向智能电网建设的电力物联网架构研究

程鹏 左江涛

摘 要：智能电网具有较强的灵活性、可接入性、可靠性与盈利性。随着信息化时代的来临，智能电网的建设已经上升到了国家战略层面。为加快电网智能化建设，实现电力流、信息流和业务流的融合，通过分析物联网技术在电力应用方面的国内外研究现状及其优势，提出了一种面向智能电网建设的电力物联网架构，将智能传感器、移动互联网、移动终端、射频识别技术等设备应用于电网建设，与物理电网进行高度集成，并进行了应用与实现，能够实现配电网络进行实时监控、快速定位故障区段、快速恢复供电功能等，电力物联网的架构应用有利于优化电力资源配置，提高服务质量，进一步满足用户电力需求，实现电力安全、可靠、经济化供应。

关键词：智能电网建设；电力物联网；架构研究

1 电力物联网应用现状分析

物联网技术是21世纪最具影响力的技术之一，顾明思议物联网是指通过智能传感设备对网络部署区域进行状态的监测与控制，通过网络层将监测的数据传输至服务器进行处理，最终实现整个监控区域的物物相连。物联网技术的全面感知、可靠传递、智能处理等特点使得其在智能运输、智能建筑、工业自动化、环境保护等领域得到了广泛的应用，电力领域也不例外。当前，物联网技术在电力方面的应用取得了大量的成果，智能电表与物联网的融合，使得用户只身在外仍然能够实时查看家庭用电信息，以及用电设备状态，实现设备的远程操控；RFID标签技术的应用，能够实时确定输电线路设备状态以及故障位置信息，便于电力维修人员及时发现问题，并进行高效的处理。南方电网贵州公司也及时响应了国家战略的号召，根据贵州的地理气候特点开展了大量的物联网技术电力应用方面的研究，并在供电设备防盗、电力服务管理、输电线路状态监测、覆冰监测、杆塔倾角监测等方面取得了丰富的成果。电力物联网的应用符合了智能电网建设的趋势，具有以下几个特点：1）能够有效降低电力损耗，节约能源；2）能够实时监测电网设备运行状态；3）有利于实现企业合理管理，提高工作人员效率，保障安全生产；4）能够克服危险状况的发生，合理利用与回收实验测量设备；5）有利于推进高效办公，实现办公无纸化。但是为了进一步加快智能电网建设，实现电力流、信息流和业务流的融合，进一步满足用户电力需求，优化电力资源配置，提高服务质量，需要一种面向智能电网建设的电力物联网架构，从而将物联网技术与物理电网进行高度集成，实现电力安全、可靠、经济化供应。

2 物联网与智能电网的关系

2.1 物联网的概念

目前物联网已经被列为国家的五大新兴战略性产业之一，被列入了十一届全国人大三次会议政府工作报告。在2005年国际电信联盟发布的同名报告中，物联网的定义和范围发生了改变，其覆盖的范围较之前有了更大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。中国物联网校企联盟将物联网重新定位为了当下几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物与物之间的环境以及状态信息的实施共享和智能化的收集、传递、处理、执行。

2.2 智能电网的概念

中国物联网校企联盟认为智能电网是由智能配电网、智能电能表、智能调度、智能用电楼宇、智能发电系统、智能城市用电网等。国家电网中国电力科学研究院认为智能电网是以物理电网为基础，将现代先进的传感测量技术、信息技术、通讯技术和控制技术、计算机技术与智能电网高度集成而形成的新型电网，它能够满足用户对电力的需求，优化资源的配置，保证电能的质量，适应电力市场的发展。

3 电力物联网技术架构

3.1 智能电网物联网应用需求分析

当前电网系统覆盖面积大、各种供电设备繁多分布较为分散，无法有效对供电设备故障实时分析与诊断，因此将智能电网与物联网技术结合在一起，形成一种面向智能电网管控的电力物联网体系，在智能电网建设基础上，利用现阶段良好的通信条件，使用各种类型的传感器，将电力系统中的设备相连，降低各环节人工参与程度，运用智能化的方式，提高电网安全系数。

3.2 电力物联网结构组成

物联网技术在电力方面的应用，不仅是国家战略发展的需要，同时符合电力发展需要。为满足智能电网建设需求，通过分析物联网体系结构，提出一种面向智能电网建设的电力物联网技术架構，面向智能电网建设的电力物联网技术架构主要应用于智能电网的全面感知、电力的可靠传输与故障诊断分析等方面，其架构体系分层与传统物联网体系一致，主要包括感知层、传输层、数据层、应用层四个方面。其中感知层主要由具有低功耗、高度集成的各类传感器、RFID、全球卫星定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）、GIS等相关技术组成，用来进行监测区域内电网数据的全面感知以及自动识别；网络层主要将感知层采集的电网数据信息通过互联网、广电网、行业专网等网络设备以及光通讯、无线通讯等技术传送至电网远程管理系统，实现电网数据的实时状态监控；数据层主要将感知层采集的电网数据进行分析、处理，预测以及发现故障位置，便于电力维修人员处理修复故障，包括电网基本数据、电网故障数据、实时监测数据以及用户信息数据。应用层集合了云技算、数据挖掘、数据存储、可视化等技术，为用户或管理人员提供电网各阶段信息，实现电力流、信息流和业务流集成与融合，进一步满足用户电力需求，提高服务质量。

4 结语

智能电网是电网公司建设的新趋势，具有较强的灵活性、可接入性、可靠性与盈利性，为加快智能电网建设，本文基于物联网技术提出了一种面向智能电网建设的电力物联网架构并进行了系统设计与实现，该架构由感知层、传输层、数据层、应用层四个方面组成，有效的实现了先进传感技术以及大数据、云计算等技术与智能电网建设的结合，能够实现电力数据的全面感知、智能分析处理，有利于优化电力资源配置，提高电网公司的服务质量，满足用户对供电安全性、可靠性、经济性的需求。

参考文献

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